プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置

本発明は、プレス成形品の製造方法及びプレス成形装置に関する。

従来、自動車などの車両の骨格部品に使用される金属板をプレス成形により製造する技術が知られている。このような用途においては、板厚が一定の金属板だけでなく、増厚部を部分的に形成することで板厚差が設けられた金属板への要求が高まっている。下記特許文献1〜3には、このような増厚部が形成された金属板をプレス成形により製造する装置や方法が開示されている。

下記特許文献1,2に開示されたプレス成形装置では、金属板の両主面を上下一対の金型により挟持し、その状態で金属板が主面に平行な方向にプレスされる。これにより、金型の挟持面の一部に設けられた凹部に向かって金属板の材料が流動し、増厚部が形成される。また下記特許文献3では、U字状に折り曲げられた金属板において長手方向の一部に延長部が設けられ、当該延長部をプレスすることにより長手方向の一部に増厚部が形成される。

特開2014−166645号公報

特開2007−14978号公報

特開2008−296252号公報

上記特許文献1,2に開示されたプレス成形装置では、上下一対の金型により金属板の両主面を挟持し、当該金型の位置を固定した状態で金属板を主面に平行な方向にプレスする。この場合、金型と金属板との間の摺動に起因して発生する摩擦力が増大し、必要なプレス力量が過大になる。一方、上記特許文献3に開示されたプレス成形装置では、金型と金属板との隙間が大きく、プレスの際に金属板において折れ込みが生じる場合がある。このように折れ込みが生じることで、金属板の材料の流動方向を制御することができず、所望の形状の増厚部を形成することが困難になる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プレス力量を低減しつつ所望の形状の増厚部の形成を可能とするプレス成形品の製造方法及びプレス成形装置を提供することである。

(1)本発明の一局面に係るプレス成形品の製造方法は、平板部を含む被プレス部材を成形してプレス成形品を製造する方法である。この方法は、前記平板部の第1主面が第1対向面と対向し、かつ前記平板部における前記第1主面と反対を向く主面である第2主面が第2対向面と対向するように、前記被プレス部材をプレス成形装置に設置する工程と、前記平板部の第1端部に対向する第1プレス部と、前記平板部における前記第1端部とは反対側の端部である第2端部に対向する第2プレス部とを互いに近づけることにより、前記平板部をプレスする工程と、を備える。前記第1対向面及び前記第2対向面は、プレス途上に前記平板部に接触して互いに対向している。前記プレスする工程では、前記第1対向面及び前記第2対向面の少なくとも一方に形成された増厚形成部にプレス方向における前記平板部の材料の一部を流入させることにより前記平板部に厚肉の部位を形成し、前記第1対向面及び前記第2対向面の少なくとも一方が前記第1プレス部及び前記第2プレス部による前記平板部のプレスに伴ってプレスの方向に移動する。

上記方法では、第1プレス部と第2プレス部とを互いに近づけて平板部をプレスするに伴い、当該平板部の主面に対向する対向面が当該プレスの方向に移動する。このため、従来のように対向面が移動せずに固定された状態でプレスする場合に比べて、平板部の主面と対向面との間の摺動により発生する摩擦力をより低減することができる。その結果、必要なプレス力量をより低減することができる。

また上記方法では、第1プレス部と第2プレス部とによって平板部をプレスし、当該プレス方向における平板部の材料の一部を増厚形成部に流入させることにより、平板部に厚肉の部位である増厚部を形成することができる。ここで、第1対向面及び第2対向面は、プレス途上に平板部に接触して互いに対向しているため、プレス途上において平板部に折れ込みが発生するのを防止し、材料の流動方向が不均一化することを抑制することができる。このため、平板部の材料を増厚形成部へ確実に流入させることができ、所望の形状の増厚部を形成することができる。

ここで「第1端部及び第2端部」とは、平板部のプレス方向における両側の端部である。

(2)上記プレス成形品の製造方法において、前記被プレス部材を設置する工程では、前記第1プレス部と前記第1対向面とが設けられた金型と、前記第2プレス部と前記第2対向面とが設けられた金型と、の間に前記平板部を設置してもよい。

これにより、第1プレス部と第1対向面とが別々の部材に設けられ、かつ第2プレス部と第2対向面とが別々の部材に設けられたプレス成形装置を用いる場合に比べて、装置構造をより簡易化することができる。

(3)上記プレス成形品の製造方法において、前記第1対向面を有する金型は、第1分割部と、前記第1分割部とは別体に形成された第2分割部と、を有していてもよい。前記第1プレス部は、前記第1分割部に形成されていてもよい。前記第2プレス部は、前記第2分割部に形成されていてもよい。前記プレスする工程では、前記第1プレス部による前記平板部のプレスに伴って前記第1分割部が前記第1プレス部のプレスの方向に移動し、かつ、前記第2プレス部による前記平板部のプレスに伴って前記第2分割部が前記第2プレス部のプレスの方向に移動してもよい。

これにより、第1分割部と第2分割部とを互いに近づけることで、平板部の第1及び第2端部を第1及び第2プレス部によってそれぞれプレスすることができる。そのため、第1対向面を第1及び第2プレス部による各プレス方向に移動させることができ、平板部の主面と対向面との間で発生する摩擦力をより効果的に低減することができる。その結果、プレス力量を一層低減することができる。

(4)上記プレス成形品の製造方法において、前記第1分割部及び前記第2分割部は、互いに噛み合う櫛歯形状をそれぞれ有していてもよい。前記プレスする工程では、前記櫛歯同士が互いに噛み合うように前記第1分割部と前記第2分割部とが互いに接近してもよい。

これにより、平板部をより安定に支持した状態でプレス成形することができる。

(5)上記プレス成形品の製造方法において、前記被プレス部材を設置する工程では、前記平板部の前記第1主面及び前記第2主面が鉛直方向に沿うように前記被プレス部材を設置してもよい。

これにより、第1主面及び第2主面が水平方向に沿うように配置される場合に比べて、プレス成形装置の設置面積を小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

(6)上記プレス成形品の製造方法において、前記被プレス部材を設置する工程では、仮押さえ部材により前記平板部を支持することにより前記第1主面及び前記第2主面が鉛直方向に沿った状態を維持してもよい。

これにより、平板部の第1主面及び第2主面が鉛直方向に沿うように縦型の配置とした場合でも、平板部が倒れないように安定に支持することができる。

(7)上記プレス成形品の製造方法において、前記プレスする工程では、前記増厚形成部に流入した前記平板部の材料に圧力を付与してもよい。

これにより、増厚形成部に平板部の材料を流入させて厚肉の部位を形成する過程において、平板部における折れ込みの発生をより効果的に防止することができる。

(8)上記プレス成形品の製造方法において、ホットプレスにより前記被プレス部材を成形してもよい。

上記方法では、上記のように折れ込みが発生しない状態で平板部をプレスすることができるため、ホットプレスの場合でも材料の流動方向をより確実に制御することができる。

(9)本発明の他の局面に係るプレス成形装置は、平板部を含む被プレス部材を成形するためのプレス成形装置である。このプレス成形装置は、前記平板部の第1端部に対向する第1プレス部と、前記平板部における前記第1端部とは反対側の端部である第2端部に対向する第2プレス部と、前記平板部の第1主面に対向する第1対向面と、前記平板部における前記第1主面と反対を向く主面である第2主面に対向する第2対向面と、前記平板部をプレスするように前記第1プレス部と前記第2プレス部とを互いに近づける駆動部と、を備える。前記第1対向面及び前記第2対向面の少なくとも一方に、前記平板部に厚肉の部位を形成するための増厚形成部が形成される。前記第1対向面及び前記第2対向面は、プレス途上に前記平板部に接触して互いに対向している。前記増厚形成部は、前記第1プレス部及び前記第2プレス部によって前記平板部をプレスすることにより、プレス方向における前記平板部の材料の一部が流入するように構成されている。前記第1対向面及び前記第2対向面の少なくとも一方は、前記第1プレス部及び前記第2プレス部による前記平板部のプレスに伴ってプレスの方向に移動するように構成されている。

上記プレス成形装置では、第1プレス部と第2プレス部とを互いに近づけて平板部をプレスするに伴い、当該平板部の主面に対向する対向面を当該プレスの方向に移動させることができる。このため、従来のように対向面を移動させずに固定した状態でプレスする場合に比べて、平板部の主面と対向面との間の摺動により発生する摩擦力をより低減することができる。その結果、必要なプレス力量をより低減することができる。

また上記プレス成形装置では、第1プレス部と第2プレス部とによって平板部をプレスし、当該プレス方向における平板部の材料の一部を増厚形成部に流入させることにより、平板部に厚肉の部位である増厚部を形成することができる。ここで、第1対向面及び第2対向面は、プレス途上に平板部に接触して互いに対向しているため、プレス途上において平板部に折れ込みが発生するのを防止し、材料の流動方向が不均一化することを抑制することができる。このため、平板部の材料を増厚形成部へ確実に流入させることができ、所望の形状の増厚部を形成することができる。

(10)上記プレス成形装置において、前記第1プレス部と前記第1対向面とは、同じ金型に設けられていてもよい。前記第2プレス部と前記第2対向面とは、同じ金型に設けられていてもよい。

これにより、第1プレス部と第1対向面とを別々の部材に設け、かつ第2プレス部と第2対向面とを別々の部材に設ける場合に比べて、プレス成形装置の構造をより簡易化することができる。

(11)上記プレス成形装置において、前記第1対向面を有する金型は、第1分割部と、前記第1分割部とは別体に形成された第2分割部と、を有していてもよい。前記第1プレス部は、前記第1分割部に形成されていてもよい。前記第2プレス部は、前記第2分割部に形成されていてもよい。

これにより、第1分割部と第2分割部とを互いに近づけることで、平板部の第1及び第2端部を第1及び第2プレス部によってそれぞれプレスすることができる。そのため、第1対向面を第1及び第2プレス部による各プレス方向に移動させることができ、平板部の主面と対向面との間で発生する摩擦力をより効果的に低減することができる。その結果、プレス力量を一層低減することができる。

(12)上記プレス成形装置において、前記第1分割部及び前記第2分割部は、互いに噛み合う櫛歯形状をそれぞれ有していてもよい。

これにより、平板部をより安定に支持した状態でプレス成形することができる。

(13)上記プレス成形装置において、前記第1対向面及び前記第2対向面が鉛直方向に沿うように配置されていてもよい。

これにより、第1及び第2対向面が水平方向に沿うように配置される場合に比べて、プレス成形装置の設置面積を小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

(14)上記プレス成形装置は、前記第1主面及び前記第2主面が鉛直方向に沿った状態が維持されるように前記平板部を支持する仮押さえ部材を備えていてもよい。

これにより、第1主面及び第2主面が鉛直方向に沿うように縦型の配置とした場合でも、平板部が倒れないように安定に支持することができる。

(15)上記プレス成形装置は、前記増厚形成部に流入した前記平板部の材料に圧力を付与する背圧付与部を備えていてもよい。

これにより、増厚形成部に平板部の材料を流入させて厚肉の部位を形成する過程において、平板部における折れ込みの発生をより効果的に防止することができる。

(16)上記プレス成形装置において、ホットプレスにより前記被プレス部材を成形してもよい。

上記プレス成形装置では、上記のように折れ込みが発生しない状態で平板部をプレスすることができるため、ホットプレスの場合でも材料の流動方向をより確実に制御することができる。

本発明によれば、プレス力量を低減しつつ所望の形状の増厚部の形成を可能とするプレス成形品の製造方法及びプレス成形装置を提供することができる。

本発明の実施形態1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記プレス成形装置における増厚形成部近傍の拡大図である。

本発明の実施形態1に係るプレス成形品の製造方法の手順を示すフローチャートである。

被プレス部材が電気炉において加熱される様子を示す図である。

平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

プレス成形品を示す模式図である。

成形荷重及び押さえ荷重の測定結果を示すグラフである。

上記実施形態1の変形例1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記変形例1において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

本発明の実施形態2に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態2において平板部がプレスされる様子を示す図である。

上記実施形態2において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態2の変形例1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態2の変形例1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態2の変形例2に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態2の変形例2において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

本発明の実施形態3に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態3において平板部が金型間に配置された様子を示す図である。

上記実施形態3において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態3の変形例1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態3の変形例1において平板部が金型間に配置された様子を示す図である。

上記実施形態3の変形例1において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態3の変形例2に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態3の変形例2において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態3の変形例3に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態3の変形例3において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態3の変形例4に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態3の変形例4において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態3のその他変形例における分割部の構成を示す図である。

本発明の実施形態4に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態4において平板部がプレスされる様子を示す図である。

上記実施形態4において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

上記実施形態4の変形例1に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

上記実施形態4の変形例1において平板部がプレスされる様子を示す図である。

上記実施形態4の変形例1において平板部がプレスされて増厚部が形成される様子を示す図である。

本発明のその他実施形態に係るプレス成形装置の構成を模式的に示す図である。

部分通電加熱を説明するための概略図である。

部分通電加熱された平板部のプレス成形を説明するための概略図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。

(実施形態1) [プレス成形装置の構成] まず、本発明の実施形態1に係るプレス成形装置1の構成について、図1を主に参照して説明する。

プレス成形装置1は、板厚が一定の金属板等、平板部10を含む被プレス部材において部分的に厚肉の部位(増厚部)が形成されるようにプレス成形する装置である。プレス成形装置1は、第1金型11と、第2金型12と、支持部材13と、押圧部材18と、駆動部18Bと、を有する。

被プレス部材は、例えば硬鋼、軟鋼又はアルミニウムなどの素材からなる金属板であり、図例ではその全体が平板部10として構成されている。

なお、本発明の被プレス部材は全体が平板部10である必要はなく、一部に平板部10を有していてもよい。平板部10は、第1主面10Cと、当該第1主面10Cと反対を向く主面である第2主面10Dと、第1端部10Aと、当該第1端部10Aとは反対側の端部である第2端部10Bと、を有する。

第1金型11は、ボルトBなどの固定部材により支持部材13の載置面13A上に固定されている。第1金型11は、平板部10に対向する対向部11Cと、対向部11Cと間隔を空けて配置され、第2金型12の移動を案内するガイド部11Dと、を有する。

対向部11Cには、第1主面10Cに対向する第1対向面11Bと、第1端部10Aに対向する第1プレス部11Aと、が設けられている。このように、第1プレス部11A及び第1対向面11Bは、同じ第1金型11に設けられている。第1対向面11Bは、その上端が上面11Fに接続され、かつ鉛直方向に沿うように(鉛直方向に平行になるように)縦置きの状態で配置されている。第1プレス部11Aは、第1対向面11Bの下端に接続され、かつ水平方向に沿う(水平方向に平行な)平坦面として設けられている。

第1対向面11Bの中央近傍には、凹溝状の増厚形成部15が形成されている。増厚形成部15は、プレス成形時においてプレス方向における平板部10の材料の一部を流入させることにより、当該平板部10に厚肉の部位である増厚部を形成するために設けられている。増厚形成部15は、水平方向に延びる水平面からなる一対の側壁面と、当該一対の側壁面の奥側の端部同士を接続する底壁面と、により取り囲まれた部分であり、平板部10から離れる方向に凹む。増厚形成部15は、第1対向面11Bにおいてプレス方向の一部に形成されている。

なお、増厚形成部15の形状はこれに限定されず、平板部10に形成される増厚部の形状に応じて適宜変更することができる。例えば、断面半円形状や三角形状でもよい。また第1対向面11Bにおいて複数の増厚形成部15が形成されてもよい。また増厚形成部15を形成する箇所も中央部に限定されない。

ガイド部11Dの内面には、複数のガイドローラ17が配置されている。ガイド部11Dと対向部11Cとの間には第2金型12の下端部が位置し、第2金型12はバネ16の収縮に伴って鉛直方向に移動する。このとき、ガイドローラ17が側面に接触することによって、第2金型12の鉛直方向の移動が案内される。

第2金型12は、下面がバネ16の上端に接続され、下端部が対向部11Cとガイド部11Dとの間に位置している。プレス成形の開始前の状態(図1)において、第2金型12の上面12Cは、第1金型11の上面11Fよりも上側に位置している。

第2金型12には、第2主面10Dに対向する第2対向面12Bと、第2端部10Bに対向する第2プレス部12Aと、が設けられている。このように、第2プレス部12Aと第2対向面12Bとは、同じ第2金型12に設けられている。第2対向面12Bは、上端が第2プレス部12Aに接続され、鉛直方向に沿うように(鉛直方向に平行になるように)縦置きの状態で配置されている。第2プレス部12Aは、水平方向に沿う(水平方向に平行な)平坦面として設けられている。

第2金型12は、第2対向面12Bが平板部10を挟んで第1対向面11Bに対して水平方向に対向し、かつ第2プレス部12Aが平板部10を挟んで第1プレス部11Aに対して鉛直方向に対向するように配置されている。これにより、平板部10を第1金型11と第2金型12との間に配置することができる。

図2は、平板部10の厚みT1、第1及び第2対向面11B,12Bの間隔D1、及び増厚形成部15の底壁面15Aと第2対向面12Bとの間の間隔D2を示している。プレス成形装置1では、間隔D1(mm)/厚みT1(mm)の比率が1.1以下となるように、厚みT1に合わせて間隔D1が調整されている。例えば、厚みT1が1.4mmである平板部10をプレスする場合には、間隔D1が1.6mmに調整される。また間隔D2は、2.2mmに調整される。

図2に示すように、プレス開始前(すなわち、第1及び第2プレス部11A,12Aによって平板部10が押圧される前)では、平板部10と第1対向面11B及び第2対向面12Bとの間に間隙が形成されていてもよい。この間隙は、プレス途上において折れ込みが発生しない程度のものである。換言すれば、第1対向面11B及び第2対向面12Bは、プレス途上において平板部10の折れ込みが発生しない間隔D1を有して互いに対向している。ここで、「平板部10の折れ込み」とは、プレスによる平板部10の材料の流動が阻害される程度に平板部10が屈曲することであり、プレス時に生じる平板部10の微小なうねりであって材料の流動の影響しないものは含まない。

そして、プレス途上では、第1対向面11B及び第2対向面12Bは、平板部10と接触して互いに対向している。ただし、プレス途上において平板部10は第1対向面11B又は第2対向面12Bに対して必ずしも常に接触している必要はなく、また平板部10の全体が第1対向面11B又は第2対向面12Bに接触している必要もない。

図1に示すように、支持部材13は、直方体形状からなる金属製の部材であって、第1金型11の下面が載置される平坦な載置面13Aを有する。支持部材13は、載置面13Aが水平方向に沿う横置き状態で配置されており、ボルトBなどの固定部材により第1金型11に固定されている。

押圧部材18は、第2金型12の上面12Cを押圧することにより、当該第2金型12を鉛直方向下側に移動させるための部材である。押圧部材18は、押圧面18Aを有し、駆動部18Bを動作させることにより鉛直方向下側に移動する。そして、押圧面18Aによって上面12Cを押圧することにより、第2金型12を鉛直方向下側に移動させることができる。

駆動部18Bは、押圧部材18の上面18Cに接触して配置されている。駆動部18Bは、例えば油圧式又は電動式のピストンを有し、上面18Cを押圧することにより押圧部材18を鉛直方向下側に移動させる。

上記プレス成形装置1では、まず、駆動部18Bを動作させて押圧部材18を下降させることにより、押圧面18Aが第2金型12の上面12Cに接触する。この状態において押圧部材18をさらに下降させることにより第2金型12が鉛直方向下側に移動し、これにより第2プレス部12Aが第1プレス部11Aに近づく。そして、平板部10は、第1プレス部11Aと第2プレス部12Aとによって両端部10A,10B側から主面10C,10Dに平行な方向にプレスされる(図5)。これにより、プレス方向における平板部10の材料の一部が増厚形成部15に流入し、増厚部が形成される。

ここで、上記プレス成形装置1では、第1及び第2プレス部11A,12Aによるプレスに伴い、第2対向面12Bがプレスの方向に移動する。つまり、第2対向面12Bは、平板部10のプレス方向と同じ方向にスライドする。このため、第2主面10Dと第2対向面12Bとの間の摺動に起因して生じる摩擦力が低減され、平板部10の成形に必要なプレス力量が低減される。

[プレス成形品の製造方法] 次に、上記プレス成形装置1を用いた本実施形態に係るプレス成形品の製造方法について、図3に示すフローチャートに沿って説明する。まず、被プレス部材を準備する工程S10が実施される。この工程S10では、板厚が一定の金属板等、平板部10を含む被プレス部材が準備され、電気炉Fにおいて所定温度で加熱される(図4)。これにより、平板部10全体が軟質化した状態となる。本実施形態では、このように平板部10全体を加熱により軟質化させた状態で成形するホットプレスによってプレス成形品が製造される。なお、本発明はホットプレスの場合には限定されず、冷間加工の場合には当該工程S10が省略されてもよい。

次に、被プレス部材を設置する工程S20が実施される。この工程S20では、上記工程S10で軟質化した平板部10が第1金型11と第2金型12との間に設置される(図1)。より具体的には、第1主面10Cが鉛直方向に沿った状態で第1対向面11Bと対向し、かつ第2主面10Dが鉛直方向に沿った状態で第2対向面12Bと対向するように平板部10が設置される。ここで、第1対向面11B及び第2対向面12Bは、後述のプレス工程S30において平板部10に折れ込みが発生しないように、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向している。

次に、被プレス部材をプレスする工程S30が実施される。この工程S30では、まず、駆動部18Bを動作させることにより押圧部材18を下降させ、押圧面18Aを第2金型12の上面12Cに接触させる。そして、押圧部材18をさらに下降させて第2金型12の上面12Cを押圧することにより、第2金型12が下降し、第2プレス部12Aが第1プレス部11Aに近づく。これにより、第1プレス部11Aと第2プレス部12Aとにより平板部10が両端部10A,10B側から主面10C,10Dに平行な方向にプレスされる。そして、プレス方向における平板部10の材料の一部が増厚形成部15に流入し(図5中矢印)、当該平板部10に厚肉の部位である増厚部が形成される。その後、押圧面18Aが第1金型11の上面11Fに接触した時点で駆動部18Bの動作を停止する。

この工程S30では、第1プレス部11A及び第2プレス部12Aによる平板部10のプレスに伴って、第2対向面12Bがプレスの方向に移動(スライド)する。つまり、第2対向面12Bは、平板部10のプレスの方向と同じ方向に移動する。これにより、プレス時において第2主面10Dと第2対向面12Bとの間の摺動により生じる摩擦力が低減され、より小さいプレス力量で平板部10を成形することができる。

また第1及び第2対向面11B,12Bは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向している。このため、プレス時において平板部10に折れ込みが発生して材料の流動方向が不均一になることがなく、両端部10A,10Bから増厚形成部15に向かって平板部10の材料を確実に流動させることができる。これにより、増厚形成部15の形状に沿った所望の形状の増厚部を形成することができる。

最後に、プレス成形品を取り出す工程S40が実施される。この工程S40では、上記工程S30において平板部10のプレス成形が完了した後、駆動部18Bを動作させることにより押圧部材18を上昇させる。そして、増厚部100Aが形成されたプレス成形品100(図6)が取り出される。以上の工程S10〜S40により、本実施形態に係るプレス成形品の製造方法が完了する。

[作用効果] 次に、上記プレス成形装置1の特徴的な構成及び作用効果について説明する。

上記プレス成形装置1は、第1プレス部11Aと、第2プレス部12Aと、第1対向面11Bと、第2対向面12Bと、第1プレス部11Aと第2プレス部12Aとを互いに近づける駆動部18Bと、を備える。第1対向面11Bには、平板部10に厚肉の部位を形成するための増厚形成部15が形成されている。第1対向面11B及び第2対向面12Bは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向している。増厚形成部15は、第1プレス部11A及び第2プレス部12Aによって平板部10をプレスすることにより、プレス方向における平板部10の材料の一部が流入するように構成されている。第2対向面12Bは、第1プレス部11A及び第2プレス部12Aによる平板部10のプレスに伴ってプレスの方向に移動するように構成されている。

上記プレス成形装置1では、第1プレス部11Aと第2プレス部12Aとを互いに近づけて平板部10をプレスするに伴い、第2対向面12Bをプレスの方向に移動させることができる。このため、従来のように対向面を移動させずに固定した状態でプレスする場合に比べて、第2主面10Dと第2対向面12Bとの間の摺動により発生する摩擦力をより低減することができる。その結果、必要なプレス力量をより低減することができる。

図7のグラフは、本実施形態のように対向面を移動させつつプレスすることによる荷重低減の効果を示すものである。図7のグラフにおいて、「1」は対向面を移動させずにプレスした場合の成形荷重及び押さえ荷重の値をそれぞれ示し、「2」は対向面を移動させつつプレスした場合の成形荷重及び押さえ荷重の値を示している。「成形荷重」とは、平板部10のプレス成形に必要な荷重であり、「押さえ荷重」とは、金型間のクリアランス固定のための荷重である。このグラフから明らかなように、対向面を移動させつつプレスすることにより、対向面を移動させない場合と比べて成形荷重が大幅に減少する(約1/10にまで減少する)。

また上記プレス成形装置1では、第1プレス部11Aと第2プレス部12Aとによって平板部10をプレスし、プレス方向における平板部10の材料の一部を増厚形成部15に流入させることにより、平板部10に厚肉の部位である増厚部100Aを形成することができる。ここで、第1対向面11Bと第2対向面12Bとは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向しているため、プレス時において平板部10に折れ込みが発生することにより材料の流動方向が不均一化することを抑制することができる。すなわち、材料の流動制御が可能になる。このため、平板部10の材料を増厚形成部15へ確実に流入させることができ、所望の形状の増厚部100Aを形成することができる。

上記プレス成形装置1において、第1プレス部11Aと第1対向面11Bとは同じ第1金型11に設けられ、第2プレス部12Aと第2対向面12Bとは同じ第2金型12に設けられている。これにより、第1プレス部11Aと第1対向面11Bとを別々の部材に設け、また第2プレス部12Aと第2対向面12Bとを別々の部材に設ける場合に比べて、プレス成形装置1の構造をより簡易化することができる。

上記プレス成形装置1において、第1対向面11B及び第2対向面12Bは鉛直方向に沿うように配置されている。これにより、第1対向面11B及び第2対向面12Bが水平方向に沿うように配置される場合に比べて、プレス成形装置1の設置面積を小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

[変形例1] 次に、上記実施形態1の変形例1に係るプレス成形装置1Aについて、図8及び図9を参照して説明する。変形例1に係るプレス成形装置1Aでは、第1金型11の対向部11Cと、ガイド部11Dと、が互いに別体として設けられている。また押圧部材18は、駆動部18Bが接触する上面18Cを有する本体部18Dと、本体部18Dの下面18Gに固定された押圧部18Eと、を有する。押圧部18Eは、ボルトBなどの固定部材により下面18Gに固定された押圧部本体18Hと、第1押さえ部18F及び第2押さえ部18Iと、が互いに接続された形状を有する。押圧部18Eは、断面視においてU字を上下反転させた形状を有する。

押圧部本体18Hは、第2金型12の上面12Cを押圧する押圧面18Jを有する。第1及び第2押さえ部18F,18Iは、押圧部本体18Hにおける水平方向の両端部から鉛直方向下側に延びている。

第1押さえ部18Fの内側には第1内面18Kが形成されており、第2押さえ部18Iの内側には第2内面18Lが形成されている。第1内面18Kと第2内面18Lとの間の水平距離は、第1金型11(対向部11C)及び第2金型12の側面間の水平距離よりも僅かに大きくなっている。このため、図9に示すように押圧部材18を下降させて平板部10をプレスする際に、第1金型11(対向部11C)及び第2金型12を第1及び第2押さえ部18F,18Iの間に位置させることができる。これにより、プレス時における第1及び第2金型11,12の位置ずれをより確実に防止することができる。

(実施形態2) 次に、本発明の実施形態2に係るプレス成形装置2及びプレス成形品の製造方法について、図10〜図12を参照して説明する。なお、実施形態2では、上記実施形態1と異なる部分についてのみ詳細に説明する。

[プレス成形装置の構成] プレス成形装置2は、第1金型21と、第2金型22と、支持部材26と、駆動部28Bと、を有する。第1金型21は、略直方体形状からなり、第1主面10Cに対向する第1対向面21Bと、当該第1対向面21Bと反対を向く第1側面21Cと、第1端部10Aに対向する第1プレス部21Aと、を有する。このように、第1プレス部21Aと第1対向面21Bとは、同じ第1金型21に設けられている。第1金型21は、ボルトBなどの固定部材により第1側面21Cにおいて支持部材26の固定面26Aに固定されている。

第1対向面21Bは、その上端が上面21Fに接続され、かつ鉛直方向に沿うように配置されている。第1プレス部21Aは、第1対向面21Bの下端に接続され、かつ当該第1対向面21Bに対して鋭角を成すように交差している。第1対向面21Bの中央近傍には、プレス時において平板部10の材料の一部を流入させることにより増厚部を形成するための凹溝状の増厚形成部25が形成されている。

第2金型22は、第2金型本体28と、第2金型本体28の上面に接続された金型固定部材29と、を有する。第2金型本体28は、支持部材26に形成された金型用空間26Bに挿入可能な大きさの直方体形状からなる。第2金型本体28は、第2主面10Dに対向する第2対向面22Bと、当該第2対向面22Bと反対を向く第2側面22Cと、第2端部10Bに対向する第2プレス部22Aと、を有する。このように、第2プレス部22Aと第2対向面22Bとは、同じ第2金型22に設けられている。第2対向面22Bは、上端が第2プレス部22Aに接続され、鉛直方向に沿うように配置されている。第2プレス部22Aは、第2対向面22Bに対して鋭角を成すように交差している。金型固定部材29は、支持部材26と略同じ幅を有し、ボルトBにより第2金型本体28の上面に固定されている。

第2金型本体28は、金型用空間26Bに挿入された状態(図11)において、第2対向面22Bが平板部10を挟んで第1対向面21Bに対して水平方向に対向し、かつ第2プレス部22Aが平板部10を挟んで第1プレス部21Aに対して鉛直方向に対向するように配置される。これにより、平板部10を第1金型21と第2金型22との間に配置することができる。このとき、第1対向面21Bと第2対向面22Bとは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向している。また第2金型本体28は、第2側面22Cがガイドローラ27と接触することにより鉛直方向における移動が案内される。

支持部材26は、第2金型本体28が挿入される凹状の金型用空間26Bが形成された金属製の部材である。支持部材26は、第1金型21が固定される固定面26Aと、第2金型本体28の下面22Dに対向する底面26Cと、複数のガイドローラ27が配置されたガイド面26Dと、を有する。

駆動部28Bは、金型固定部材29の上面29Aに接触して配置されている。駆動部28Bは、上記実施形態1と同様に油圧式又は電動式のピストンを有し、上面29Aを押圧することにより第2金型22を鉛直方向下側に移動させる。

[プレス成形品の製造方法] 次に、上記プレス成形装置2を用いたプレス成形品の製造方法について説明する。まず、加熱により軟質化状態となった平板部10を含む被プレス部材が準備される(図3:S10)。次に、第2金型22が第1金型21の上方にある状態(図10)において、平板部10が第1金型21に設置される。そして、駆動部28Bを動作させることにより第2金型本体28が金型用空間26Bに挿入されるように第2金型22を下降させ、第2プレス部22Aを第2端部10Bに接触させる(図11)。これにより、第1主面10Cが第1対向面21Bと対向し、かつ第2主面10Dが第2対向面22Bに対向するように、被プレス部材が設置される(図3:S20)。このとき、平板部10は、第1及び第2主面10C,10Dが鉛直方向に沿った状態となる。また、第1対向面21Bと第2対向面22Bとは、プレス途上に平板部10に接触するように互いに対向する。

次に、駆動部28Bを動作させて第2金型22をさらに下降させることにより、第2プレス部22Aを第1プレス部21Aに近づける。これにより、第1プレス部21Aと第2プレス部22Aとにより平板部10が主面10C,10Dに平行な方向にプレスされ、平板部10の材料の一部が増厚形成部25に流入する(図12)。これにより、平板部10の一部に厚肉の部位である増厚部が形成される(図3:S30)。このとき、上記実施形態1と同様に、第1プレス部21Aと第2プレス部22Aとによる平板部10のプレスに伴い、第2対向面22Bがプレスの方向に移動する。そして、平板部10のプレスが完了した後、駆動部28Bを動作させることにより第2金型22を上昇させ、プレス成形品が取り出される(図3:S40)。

上記実施形態2では、上記実施形態1と同様に、第1プレス部21A及び第2プレス部22Aにより平板部10を鉛直方向にプレスするのに伴い、第2対向面22Bがプレスの方向に移動する。このため、プレス中において第2主面10Dと第2対向面22Bとの間の摺動により生じる摩擦力が低減され、より小さいプレス力量で平板部10を成形することができる。また第1対向面21B及び第2対向面22Bは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向しているため、プレス時に発生する折れ込みにより平板部10の材料の流動方向が不均一化することがなく、増厚形成部25に向かって平板部10の材料を確実に流動させることができる。また上記実施形態2では、第1金型21の第1側面21Cが支持部材26に固定され、かつ第2金型22(第2金型本体28)が支持部材26の金型用空間26Bに挿入される構成となっているため、プレス時における第1及び第2金型21,22の位置ずれをより確実に防止することができる。

[変形例1] 次に、上記実施形態2の変形例1に係るプレス成形装置2Aについて、図13及び図14を参照して説明する。変形例1に係るプレス成形装置2Aは、平板部材10が倒れるのを防止する仮押さえ部材26Eをさらに備えている。

プレス成形装置2Aは、薄板状の一対の仮押さえ部材26Eを有する。図14に示すように、仮押さえ部材26Eは、第2金型22の挿入領域よりも外側に取り付けられている。仮押さえ部材26Eは、下端から上端に向かって延びる細長い形状を有し、上端が平板部10から離れる方向に折れ曲がると共に、当該下端において固定具26Fにより支持部材26に取り付けられている。仮押さえ部材26Eは、平板部10の両端部における第2主面10Dに接触することにより、第1主面10C及び第2主面10Dが鉛直方向に沿った状態が維持されるように平板部10を支持する。

上記プレス成形装置2Aでは、まず、第1金型21と仮押さえ部材26Eとの間に平板部10が配置される。ここで、平板部10は、仮押さえ部材26Eに支持されることにより、第1及び第2主面10C,10Dが鉛直方向に沿った縦置き状態で維持される。その後、第2金型22(第2金型本体28)が金型用空間26Bに挿入され、平板部10が第1金型21と第2金型22との間に配置される。このように、仮押さえ部材26Eを用いることにより、平板部10を第1金型21と第2金型22との間に配置する前の状態でも、平板部10が倒れないように安定に支持することができる。

[変形例2] 次に、上記実施形態2の変形例2に係るプレス成形装置2Bについて、図15及び図16を参照して説明する。変形例2に係るプレス成形装置2Bは、増厚形成部25Aに流入した平板部10の材料に圧力を付与する背圧付与部25Eを有する。

第1金型21の略中央には、水平方向に貫通する孔である増厚形成部25Aが形成されている。支持部材26には貫通孔26Gが形成されており、当該貫通孔26Gは増厚形成部25Aと連通している。

背圧付与部25Eは、パッド部25Bと、弾性部材25Cと、支持部25Dと、を有する。パッド部25Bは、凸形状からなり、増厚形成部25A内に配置されている。弾性部材25Cは、パッド部25Bを付勢するためのバネによって構成されており、貫通孔26G内に配置されている。弾性部材25Cは、パッド部25Bと支持部25Dとの間に配置されており、両端がパッド部25B及び支持部25Dに接続されていてもよいし、接続されていなくてもよい。支持部25Dは、支持部材26と一体になるように固定されている。

第1プレス部21A及び第2プレス部22Aにより平板部10がプレスされると、当該平板部10の材料はパッド部25Bを押して弾性部材25Cを圧縮させつつ増厚形成部25A内に流入する。ここで、増厚形成部25A内に流入した材料には、弾性部材25Cの復元力がパッド部25Bを介して付与される。つまり、平板部10の材料は、背圧付与部25Eによって圧力が付与されつつ増厚形成部25A内に流入する。これにより、平板部10をプレスして増厚形成部25Aに材料を流入させる過程において、平板部10における折れ込みの発生をより効果的に防ぐことができる。

(実施形態3) 次に、本発明の実施形態3に係るプレス成形装置3及びプレス成形品の製造方法について、図17〜図19を参照して説明する。なお、実施形態3では、上記実施形態1と異なる部分についてのみ詳細に説明する。

[プレス成形装置の構成] プレス成形装置3は、第1金型33と、第1金型33の上側に配置された第2金型34と、第1金型33が載置される支持部材39と、押圧部材38と、駆動部38Bと、を有する。第1金型33は、第1分割部31と、当該第1分割部31とは別体に形成された第2分割部32と、によって構成されている。第1分割部31と第2分割部32とは、水平方向に対向して配置されている。

第1分割部31は、押圧部材38により押圧される第1被押圧部31Dと、平板部10をプレスする第1プレス部位31Eと、平板部10が載置される第1載置部31Fと、を有する。第1被押圧部31Dの上部には、第1押圧面38Fにより押圧される第1被押圧面31Cが形成されている。第1プレス部位31Eの側部には、平板部10の第1端部10Aに対向する第1プレス部31Aが形成されている。第1載置部31Fの上部には、平板部10の第1主面10Cに対向する第1対向面31Bが形成されている。

第2分割部32は、第1分割部31と対称な形状を有する。即ち、第2分割部32は、押圧部材38により押圧される第2被押圧部32Dと、平板部10をプレスする第2プレス部位32Eと、平板部10が載置される第2載置部32Fと、を有する。第2被押圧部32Dの上部には、第2押圧面38Gにより押圧される第2被押圧面32Cが形成されている。第2プレス部位32Eの側部には、平板部10の第2端部10Bに対向する第2プレス部32Aが形成されている。第2載置部32Fの上部には、平板部10の第1主面10Cに対向する第1対向面32Bが形成されている。また第1対向面31B,32Bは、水平方向に沿う(水平方向に平行な)横置き状態で配置されている。

第1及び第2載置部31F,32Fは、互いに噛み合う櫛歯形状をそれぞれ有する。即ち、図17(B)中矢印に示すように第1及び第2載置部31F,32Fを互いに接近させることにより、第1載置部31Fの櫛歯が第2載置部32Fにおける櫛歯間の隙間に挿入され、第2載置部32Fの櫛歯が第1載置部31Fにおける櫛歯間の隙間に挿入される。

第2金型34は、略直方体形状からなり、平板部10の第2主面10Dに対向する第2対向面34Bを有する。第2対向面34Bは、水平方向に沿う(水平方向に平行な)横置き状態で配置されている。第2対向面34Bの中央近傍には、凹溝状の増厚形成部35が形成されており、プレス時において平板部10の材料の一部を増厚形成部35に流入させることにより、平板部10に厚肉の部位である増厚部を形成することができる。また平板部10が第1及び第2金型33,34の間に配置された状態(図18)では、第1対向面31B,32B及び第2対向面34Bは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向する。

支持部材39は、第1金型33を載置するためのものであり、直方体形状の金属製の部材である。支持部材39の上面には、複数のガイドローラ37が配置されており、これにより第1及び第2分割部31,32を水平方向にスライドさせることができる。

押圧部材38は、第1及び第2分割部31,32を押圧することにより、水平方向にスライドさせるための部材である。押圧部材38は、駆動部38Bと接触する本体部38Aと、本体部38Aの下面に固定された押圧部38Bと、を有する。押圧部38Bは、ボルトBにより本体部38Aの下面に固定された押圧部本体38Cと、第1延設部38D及び第2延設部38Eと、が互いに接続された形状を有する。平板部10の幅方向(図17(B)の左右方向)、及び、鉛直方向を含む面で切断した押圧部38Bの断面は、U字を上下反転させた形状を有する。押圧部本体38Cの下面は、複数(2つ)のバネ36により第2金型34の上面に接続されている。第1延設部38Dの先端には、第1分割部31を押圧する第1押圧面38Fが形成され、第2延設部38Eの先端には、第2分割部32を押圧する第2押圧面38Gが形成されている。

駆動部38Bは、押圧部材38(本体部38A)の上面に接触して配置されている。駆動部38Bは、上記実施形態1と同様に油圧式又は電動式のピストンを有し、押圧部材38を押圧することにより鉛直方向下側に移動させる。

[プレス成形品の製造方法] 次に、上記プレス成形装置3を用いたプレス成形品の製造方法について説明する。まず、加熱により軟質化状態となった平板部10を含む被プレス部材が準備される(図3:S10)。

次に、第2金型34が上方にある状態(図17)において、平板部10が第1主面10Cを下側に向けた状態で第1及び第2分割部31,32上に配置される(図17)。次に、駆動部38Bを動作させることにより押圧部材38が下降し、当該押圧部材38に固定された第2金型34も同様に下降する。これにより、図18(A)に示すように、第1主面10Cが第1対向面31B,32Bと対向し、かつ第2主面10Dが第2対向面34Bと対向するように平板部10が設置される(図3:S20)。このとき、第1対向面31B,32Bと第2対向面34Bとは、プレス途上に平板部10に接触するように互いに対向している。

次に、駆動部38Bを動作させて押圧部材38をさらに下降させることにより、第1及び第2押圧面38F,38Gが第1及び第2被押圧面31C,32Cにそれぞれ接触する(図19(A))。この状態で押圧部材38をさらに下降させることにより、第1押圧面38Fが第1被押圧面31C上を滑りながら第1分割部31を第2分割部32側にスライドさせ、第2押圧面38Gが第2被押圧面32C上を滑りながら第2分割部32を第1分割部31側へスライドさせる。これにより、第1及び第2分割部31,32は、一方の櫛歯の先端が他方の櫛歯間の窪みに当接するように接近する(図19(B))。このように第1及び第2分割部31,32が接近することにより、第1及び第2プレス部31A,32Aが互いに近づき、平板部10が両端部10A,10B側から水平方向にプレスされる。これにより、プレス方向における平板部10の材料の一部が増厚形成部35に流入し、平板部10に厚肉の部位である増厚部が形成される。

このプレス工程において、第1分割部31は、第1プレス部31Aによる平板部10のプレスに伴って、当該第1プレス部31Aのプレスの方向(図中左から右へ向かう方向)に移動する。また第2分割部32は、第2プレス部32Aによる平板部10のプレスに伴って、当該第2プレス部32Aによるプレスの方向(図中右から左へ向かう方向)に移動する。このため、第1対向面31Bは平板部10のプレスに伴って第1プレス部31Aによるプレスの方向に移動し、かつ第2対向面32Bは平板部10のプレスに伴って第2プレス部32Aによるプレスの方向に移動する。そして、平板部10のプレスが完了した後、駆動部38Bを動作させることにより押圧部材38及び第2金型34を上昇させ、プレス成形品が取り出される(図3:S40)。

上記実施形態3では、第1金型33を第1分割部31と第2分割部32とに分割し、これらを互いに近づけることで、平板部10の第1及び第2端部10A,10Bを第1及び第2プレス部31A,32Aによってそれぞれプレスすることができる。このため、第1対向面31Bと第1対向面32Bとを、第1及び第2プレス部31A,32Aによる各プレス方向と同じなるように互いに逆方向に移動させることができる。その結果、第1主面10Cと第1対向面31B,32Bとの間で発生する摩擦力をより効果的に低減することができ、プレス力量を一層低減することができる。また第1及び第2分割部31,32が互いに噛み合う櫛歯形状を有するため、平板部10を安定に支持した状態でプレス成形することができる。

[変形例1] 次に、上記実施形態3の変形例1について、図20〜図22を参照して説明する。変形例1に係るプレス成形装置3Aでは、第2対向面34Bにおいて複数(2つ)の増厚形成部35が互いに間隔を空けて形成されている。これにより、第1及び第2プレス部31A,32Aによって平板部10をプレスすることにより、複数の増厚形成部35の各々に平板部10の材料を流入させることができ(図22(A))、より複雑な形状のプレス成形品を製造することができる。

なお、各増厚形成部35の形状や大きさは互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。また増厚形成部35同士の間隔もプレス成形品の形状に合わせて適宜設計することができる。

[変形例2] 次に、上記実施形態3の変形例2について、図23及び図24を参照して説明する。変形例2に係るプレス成形装置3Bは、上記実施形態2の変形例2で説明したように、増厚形成部35Aに流入した平板部10の材料に圧力を付与する背圧付与部35Dを有する。

第2対向面34Bの中央近傍には、孔状の増厚形成部35Aが形成されている。背圧付与部35Dは、パッド部35Bと、弾性部材35Cと、を有する。パッド部35Bは、凸形状からなり、増厚形成部35A内に配置されている。弾性部材35Cは、パッド部35Bを付勢するバネによって構成されており、一端がパッド部35Bに接続されると共に他端が第2金型34の孔壁面に接続されている。

図24に示すように第1及び第2プレス部31A,32Aにより平板部10がプレスされると、当該平板部10の材料はパッド部35Bを押しつつ増厚形成部35A内に流入する。ここで、増厚形成部35A内に流入した材料には、弾性部材35Cの復元力がパッド部35Bを介して付与される。つまり、平板部10の材料は、背圧付与部35Dによって圧力が付与されつつ増厚形成部35A内に流入する。これにより、増厚形成部35Aに平板部10の材料を流入させる過程において、平板部10における折れ込みの発生をより効果的に防ぐことができる。

[変形例3] 次に、上記実施形態3の変形例3について、図25及び図26を参照して説明する。変形例3に係るプレス成形装置3Cにおいて、第1分割部31及び第2分割部32は、バネ33Aにより互いに連結されている。

第1分割部31は、平面視(図25(B))で四角形状の第1載置部31Gと、第1載置部31Gの側面から突設された第1突出部31Hと、を有する。第1載置部31Gの上部には、第1対向面31Bが形成されている。第1突出部31Hは、その上面が第1対向面31Bよりも下側に位置するように、第1載置部31Gに対して段差を成して設けられている(図25(A))。

第2分割部32は、平面視(25(B))で第1載置部31Gよりも小面積の四角形状を有する第2載置部32Gを有する。第2載置部32Gの上部には、第1対向面32Bが形成されている。また第2分割部32には中空部32Hが形成されており、当該中空部32Hに第1突出部31Hを挿入可能となっている。つまり、中空部32Hは、第1突出部31Hよりも大きく形成されている。平板部10は、第1及び第2分割部31,32に跨るように、第1対向面31B,32B上に載置される(図25(A))。

このように第1及び第2分割部31,32をバネ33Aにより互いに連結することにより、第1及び第2分割部31,32の位置関係をより確実に固定することができる。また第1突出部31Hを中空部32Hに挿入可能に構成することにより、プレス時において第1及び第2分割部31,32の水平方向の移動を案内することができる。

[変形例4] 次に、上記実施形態3の変形例4について、図27及び図28を参照して説明する。変形例4に係るプレス成形装置3Dにおいて、第1分割部31は、平面視(図27(B))で略直角三角形状の第1載置部31Iを有する。第1載置部31Iの上部には、第1対向面31Bが形成されている。また第2分割部32は、平面視(図27(B))で第1載置部31Iと対称な略直角三角形状の第2載置部32Iを有する。第2載置部32Iの上部には、第1対向面32Bが形成されている。第1及び第2載置部31I,32Iを互いに接近させることにより、直角三角形の斜面31J,32J同士が互いに接触し、平面視で四角形状の載置面が形成される(図28)。このような変形例でも、上記実施形態3で説明した櫛歯形状の場合と同様に、平板部10を安定に支持した状態でプレスすることができる。

なお、第1及び第2分割部31,32の形状は、上述のような櫛歯形状や直角三角形状等に限定されない。具体的には、プレスにより平板部10に増厚部が形成された時点において、第1及び第2分割部31,32がプレス方向の少なくとも一部において互い重複する形状であれば様々な形状を採用することができる。

また櫛歯形状を採用した場合において、図19(B)に示すようにプレス完了時において櫛歯同士が完全に密着している場合に限定されない。例えば、図29に示すように、プレス完了時の一対の噛合部に外接する領域Rでは、成形工程中に材料が流入せず、また折れ込みも発生しない程度の空隙Sがあってもよい。

(実施形態4) 次に、本発明の実施形態4に係るプレス成形装置4及びプレス成形品の製造方法について、図30〜図32を参照して説明する。なお、実施形態4では、上記実施形態1と異なる部分についてのみ詳細に説明する。

[プレス成形装置の構成] プレス成形装置4は、第1金型41と、第2金型42と、型開き防止部材43と、押圧部材48と、駆動部48Bと、を有する。

第1金型41は、押圧部材48により押圧される第1被押圧部41Dと、平板部10をプレスする第1プレス部位41Eと、平板部10が載置される第1載置部41Fと、を有する。第1被押圧部41Dの上部には、第1押圧面48Fにより押圧される第1被押圧面41Cが形成されている。また第1被押圧部41Dは、紙面の手前側と奥側の両方に設けられている。第1プレス部位41Eの側部には、平板部10の第1端部10Aに対向する第1プレス部41Aが形成されている。第1載置部41Fの上部には、平板部10の第1主面10Cに対向する第1対向面41Bが形成されている。このように、第1プレス部41Aと第1対向面41Bとは、同じ第1金型41に設けられている。第1対向面41Bは水平方向に沿うように横置き状態で配置され、第1プレス部41Aは第1対向面41Bに対して鋭角を成すように当該第1対向面41Bの端部に接続されている。また第1対向面41Bには、プレス時において平板部10の材料の一部が流入することにより、当該平板部10に厚肉の部位を形成するための凹溝状の増厚形成部45が形成されている。

第2金型42は、第1金型41上に配置され、当該第1金型41と略対称な構造を有する。即ち、第2金型42は、押圧部材48により押圧される第2被押圧部42Dと、平板部10をプレスする第2プレス部位42Eと、平板部10と対向する第2対向部42Fと、を有する。第2被押圧部42Dには、第2押圧面48Gにより押圧される第2被押圧面42Cが形成されている。また第2被押圧部42Dは、紙面の手前側と奥側の両方に設けられている。第2プレス部位42Eの側部には、平板部10の第2端部10Bに対向する第2プレス部42Aが形成されている。第2対向部42Fの下部には、平板部10の第2主面10Dに対向する第2対向面42Bが形成されている。このように、第2プレス部42Aと第2対向面42Bとは、同じ第2金型42に設けられている。第2対向面42Bは水平方向に沿うように横置き状態で配置され、第2プレス部42Aは第2対向面42Bに対して鋭角を成すように当該第2対向面42Bの端部に接続されている。

第1対向面41B及び第2対向面42Bは、プレス途上に平板部10に接触して互いに対向している。また第2金型42の下部には複数のガイドローラ47が配置されており、当該第2金型42を第1金型41上において水平方向にスライド可能となっている。

型開き防止部材43は、第1金型41及び第2金型42の型開きを抑制するための部材であり、第1金型41及び第2金型42を取り囲む四角形状を有する。型開き防止部材43は、第2金型42の上側に位置する部位と、第1金型41の下側に位置する部位と、を有し、第1及び第2金型41,42を上下に挟むことで型開きを防ぐ。また型開き防止部材43は、内側上面43A及び内側下面43Bを有し、内側上面43Aには複数の上側ガイドローラ47Aが配置され、内側下面43Bには複数の下側ガイドローラ47Bが配置されている。第1金型41は、上面41Gが上側ガイドローラ47Aに接触し、下面41Hが下側ガイドローラ47Bに接触することにより、水平方向にスライド可能となっている。また第2金型42は、上面42Gが上側ガイドローラ47Aに接触し、かつガイドローラ47が第1金型41に接触することにより、同様に水平方向にスライド可能となっている。

押圧部材48は、第1及び第2金型41,42を押圧することにより、水平方向にスライドさせるための部材である。押圧部材48は、駆動部48Bと接触する本体部48Aと、本体部48Aの下面に固定された押圧部48Bと、を有する。押圧部48Bは、ボルトBにより本体部48Aの下面に固定された押圧部本体48Cと、第1延設部48D及び第2延設部48Eと、が互いに接続された形状を有する。押圧部48Bは、断面視においてU字を上下反転させた形状を有する。第1延設部48Dの先端には、第1金型41を押圧する第1押圧面48Fが形成され、第2延設部48Eの先端には、第2金型42を押圧する第2押圧面48Gが形成されている。また第1及び第2延設部48D,48Eは、紙面の手前側及び奥側の両方に設けられている。

駆動部48Bは、押圧部材48(本体部48A)の上面に接触して配置されている。駆動部48Bは、上記実施形態1と同様に油圧式又は電動式のピストンを有し、押圧部材48を押圧することにより鉛直方向下側に移動させる。

[プレス成形品の製造方法] 次に、上記プレス成形装置4を用いたプレス成形品の製造方法について説明する。まず、加熱により軟質化状態となった平板部10を含む被プレス部材が準備される(図3:S10)。次に、平板部10が第1金型41と第2金型42との間に配置される。これにより、図30に示すように、第1主面10Cが第1対向面41Bと対向しかつ第2主面10Dが第2対向面42Bと対向するように、被プレス部材が設置される(図3:S20)。このとき、第1対向面41B及び第2対向面42Bは、プレス途上に平板部10に接触するように互いに対向する。

次に、駆動部48Bを動作させて押圧部材48を下降させることにより、第1及び第2押圧面48F,48Gが第1及び第2被押圧面41C,42Cにそれぞれ接触する(図31)。この状態で押圧部材38をさらに下降させることにより、第1押圧面48Fが第1被押圧面41C上を滑りながら第1金型41を水平方向にスライドさせ、第2押圧面48Gが第2被押圧面42C上を滑りながら第2金型42を水平方向にスライドさせる。これにより、第1及び第2プレス部41A,42Aが互いに近づき、平板部10が両端部10A,10Bから水平方向にプレスされる。これにより、プレス方向における平板部10の材料の一部が増厚形成部45に流入し、平板部10に厚肉の部位である増厚部が形成される(図3:S30)。

このプレス工程では、第1対向面41Bは第1プレス部41Aによる平板部10のプレスに伴ってプレスの方向に移動し、かつ第2対向面42Bは第2プレス部42Aによる平板部10のプレスに伴ってプレスの方向に移動する。つまり、第1及び第2対向面41B,42Bの両方が平板部10のプレスに伴ってプレスの方向に移動する。このため、第1主面10Cと第1対向面41Bとの摺動により生じる摩擦力、及び第2主面10Dと第2対向面42Bとの摺動により生じる摩擦力をいずれも低減することができ、平板部10の成形に必要なプレス力量を一層低減することができる。そして、平板部10のプレスが完了した後、駆動部48Bを動作させることにより押圧部材48を上昇させ、プレス成形品が取り出される(図3:S40)。

[変形例1] 次に、上記実施形態4の変形例1について、図33〜図35を参照して説明する。図33に示すように、変形例1に係るプレス成形装置4Aでは、第1対向面41Bではなく第2対向面42Bにおいて増厚形成部45が形成されている。これにより、図34及び図35に示すように、第1及び第2プレス部41A,42Aによって平板部10をプレスすることにより増厚形成部45に平板部10の材料を流入させ、第2主面10D側に増厚部が形成されたプレス成形品を製造することができる。また第1主面10C及び第2主面10Dの両方に増厚部を形成する場合には、第1対向面41B及び第2対向面42Bの両方に増厚形成部45が形成されてもよい。

(その他実施形態) 最後に、本発明のその他実施形態について説明する。本発明は、上記のように全体が一つの平板部によって構成された被プレス部材にのみ適用可能なものではなく、一部に平板部を有する被プレス部材にも適用できる。例えば、図36に示すように、複数(2つ)の平板部10Fを有する折れ曲がった形状の被プレス部材10Eにも適用できる。

より具体的には、プレス成形装置7は、第1及び第2上金型71A,71Bを有する上金型71と、第1及び第2下金型72A,72Bを有する下金型72と、を有し、当該上金型71と下金型72との間に被プレス部材10Eが配置される。第1上金型71Aには、平板部10Fの第1端部10Aに対向する第1プレス部71Cが形成され、第2上金型71Bには平板部10Fの第1主面10Cに対向する第1対向面71Dが形成されている。また第1下金型72Aには、平板部10Fの第2主面10Dに対向する第2対向面72Dが形成され、第2下金型72Bには、平板部10Fの第2端部10Bに対向する第2プレス部72Cが形成されている。

図36中矢印に示すように第1上金型71Aを下降させることにより、第1プレス部71C及び第2プレス部72Cによって平板部10Fが主面10C,10Dに平行な方向にプレスされ、平板部10Fの材料が増厚形成部75に流入することにより増厚部が形成される。このとき、第1上金型71Aに押圧されて第1下金型72Aが下降することにより、第2対向面72Dがプレスの方向に移動する。このため、第2主面10Dと第2対向面72Dとの摺動による摩擦力が低減され、上記実施形態1〜4と同様に平板部10Fの成形に必要なプレス力量を低減することができる。

また平板部10全体を電気炉Fで加熱する場合(図4)に限定されず、図37に示すように平板部10の主面に複数の電極101が間隔を空けて配置され、当該電極101に通電することにより、部分的に加熱昇温部102を形成してもよい(部分通電加熱)。そして、図38に示すように、平板部10を金型91,92の間に配置した状態でプレスすることにより、加熱昇温部102における材料を増厚形成部95に流入させて増厚部を形成してもよい。このように、平板部10において加熱昇温部102以外の部分を加熱せずに低温状態とすることで、当該低温部は軟質化せずに強度が高い状態に保持されるため、プレス時における金型91,92と平板部10との間の摩擦係数をより低減することができる。またこのような部分通電加熱だけでなく、平板部10全体を通電加熱してもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

1,1A,2,2A,2B,3,3A,3B,3C,3D,4,4A,7 プレス成形装置 10,10F 平板部 10A 第1端部 10B 第2端部 10C 第1主面 10D 第2主面 11,21,33,41 第1金型 12,22,34,42 第2金型 31 第1分割部 32 第2分割部 11A,21A,31A,41A,71C 第1プレス部 12A,22A,32A,42A,72C 第2プレス部 11B,21B,31B,41B,71D 第1対向面 12B,22B,32B,42B,72D 第2対向面 18B,28B,38B,48B 駆動部 15,25,25A,35,35A,45,75 増厚形成部 26E 仮押さえ部 25E,35D 背圧付与部