JP7172917B2 - ハット型断面部品の製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、断面ハット状の部品（以下、「ハット型断面部品」ともいう。）の製造装置および製造方法に関するものである。

車両用骨格部材等に用いられるハット型断面部品を製造する場合には、ダイ、パッド、パンチ、ホルダ等の金型を備える製造装置を用いて、金属製の板状のワークを断面ハット状にプレス加工（絞り加工）することが多い。

より詳しくは、下方に開放する開口が形成されたダイと、下向きの付勢力に抗して開口内に押し込まれるように、上方に相対移動可能にダイに設けられたパッドと、パッドと上下に対向配置されたパンチと、ダイと上下に対向し、上向きの付勢力に抗して下方に移動可能にパンチの周りに設けられたホルダと、を備える製造装置を用意する。そうして、ホルダおよびパンチにワークを載置し、これらに向けてダイおよびパッドを下して型締めを行う。すると、ワークにおける天板予定部を上下に挟むパッドおよびパンチと、天板予定部の幅方向両側でフランジ予定部を上下に挟むダイおよびホルダと、が上下に相対移動し、パッドを上方に押し込みながらパンチがダイの開口に入り込むことで、天板とフランジとの間に縦壁が成形される。

しかしながら、かかる製造装置には以下のような問題がある。すなわち、離型時（型開きの際）に、ダイを上方に移動させると、パンチがダイの開口から抜けるとともに、ダイの開口内では付勢力によってパッドが相対的に下方に移動する一方、パンチの周りでは付勢力によってホルダが上方に移動する。すると、パンチが天板の下面から離れるとともに、かかるパンチによる下方からの支持を失った天板に対して、上方からパッドの加圧力が作用するとともに、フランジに対して、下方からホルダの加圧力が作用することになる。このため、ハット型断面部品がパッドとホルダとによる加圧で上下に圧縮されることになり、縦壁が座屈するような態様でハット型断面部品が変形してしまうおそれがある。

そこで、例えば特許文献１には、離型中、ブランクホルダを貫通してパンチに装着されることで、ブランクホルダをパンチに固定するホルダ側制限部や、ダイを貫通してパッドに装着されることで、パッドをダイに固定するパッド側制限部を備えることによって、ホルダやパッドの加圧力を制限する製造装置が開示されている。

ＷＯ２０１５／０４６０２３号公報

しかしながら、上記特許文献１のものでは、パンチに対するホルダの相対移動やダイに対するパッドの相対移動を規制することで加圧力を制限する制限部を製造装置内部に設けるため、大掛かりな加工等が必要となり、金型構造が複雑化し、製造コストの上昇を招くという問題がある。

本発明はか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、ハット型断面部品を製造する場合に、簡単な構成で、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑制する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るハット型断面部品の製造装置および製造方法では、金型の形状等に工夫を凝らすことで、ワーク自体ないしハット型断面部品自体を変形し難くするようにしている。

具体的には、本発明は、板状のワークにおける成形後に天板となる天板予定部を挟んで押圧するパッドおよびパンチと、当該天板予定部の幅方向両側で当該ワークにおける成形後にフランジとなるフランジ予定部を挟んで押圧するダイおよびホルダと、を押圧方向に相対移動させることで、当該天板と当該フランジとの間に縦壁を成形するハット型断面部品の製造装置を対象としている。

そして、この製造装置は、幅方向両側に押圧方向一方向きの第１成形面を有し、これら第１成形面の間に押圧方向一方側に開放する開口が形成された上記ダイと、押圧方向一方向きの第２成形面を有し、当該第２成形面と上記第１成形面とが略面一の状態から、押圧方向一方側への付勢力に抗して上記開口内に押し込まれるように、押圧方向他方側へ相対移動可能に上記ダイに設けられた上記パッドと、上記第２成形面と対向する押圧方向他方向きの第３成形面を有する上記パンチと、上記第１成形面と対向する押圧方向他方向きの第４成形面を有し、当該第４成形面と上記第３成形面とが略面一の状態から、押圧方向他方側への付勢力に抗して押圧方向一方側へ移動可能に、上記パンチの周りに設けられた上記ホルダと、を備え、上記天板予定部が上記第２成形面と上記第３成形面とで挟まれてから、上記縦壁が成形されるまでの間、当該第２および第３成形面に対する当該天板予定部の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段を設けており、上記第１拘束手段は、上記第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された、上記天板予定部が食い込む凹凸部であることを特徴とするものである。

ところで、ハット型断面部品を製造する場合に、パッドによる相対的に大きな加圧力が要求されるのは、伸びフランジ成形過程において天板予定部の長手方向のズレ（滑り）が生じると、天板に割れが生じることから、パッドによる拘束力（以下、「パッド拘束力」ともいう。）で天板予定部の長手方向のズレを抑えるためである。とすれば、相対的に大きなパッド拘束力がなくても、天板予定部の長手方向のズレが生じ難いのであれば、パッドによる相対的に大きな加圧力は不要となる筈である。

この点、この構成によれば、伸びフランジ成形過程（天板予定部がパッドの第２成形面とパンチの第３成形面とで挟まれてから、縦壁が成形されるまでの間）において、第２および第３成形面に対する天板予定部の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段を設けていることから、具体的には、天板予定部がパッドの第２成形面とパンチの第３成形面とで挟まれると、天板予定部の表面（および／または裏面）が第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された凹凸部に食い込むので、第２または第３成形面と天板予定部との間の摩擦係数を高めることができることから、パッド拘束力を相対的に小さくしても、天板に割れが生じるのを抑えることができる。したがって、パッド拘束力、換言すると、パッドに作用する押圧方向一方側への付勢力を相対的に小さくすることができる。これにより、離型時に天板に対して作用するパッドの加圧力を相対的に小さくすることができるので、第２および第３成形面の少なくとも一方に凹凸部を形成するという簡単な構成で、ハット型断面部品が変形するのを抑えることができる。

さらに、本発明は、板状のワークを押圧してハット型断面部品を製造する製造方法をも対象としている。

この製造方法では、幅方向両側に押圧方向一方向きの第１成形面を有し、これら第１成形面の間に押圧方向一方側に開放する開口が形成されたダイと、押圧方向一方向きの第２成形面を有し、当該第２成形面と上記第１成形面とが略面一の状態から、押圧方向一方側への付勢力に抗して上記開口内に押し込まれるように、押圧方向他方側へ相対移動可能に上記ダイに設けられたパッドと、上記第２成形面と対向する押圧方向他方向きの第３成形面を有するパンチと、上記第１成形面と対向する押圧方向他方向きの第４成形面を有し、当該第４成形面と上記第３成形面とが略面一の状態から、押圧方向他方側への付勢力に抗して押圧方向一方側へ移動可能に、上記パンチの周りに設けられたホルダと、を備える製造装置を用意する。

そして、この製造方法は、上記ワークにおける成形後に天板となる天板予定部を挟んで押圧する上記第２および第３成形面と、当該天板予定部の幅方向両側で当該ワークにおける成形後にフランジとなるフランジ予定部を挟んで押圧する上記第１および第４成形面と、を押圧方向に相対移動させることで、当該天板と当該フランジとの間に縦壁を成形する型締め工程を含み、上記型締め工程では、上記第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された凹凸部に、上記天板予定部を食い込ませることによって、上記第２および第３成形面に対する上記天板予定部の長手方向のズレを抑えながら、上記第２および第３成形面と上記第１および第４成形面とを押圧方向に相対移動させることを特徴とするものである。

この構成によれば、第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された凹凸部に天板予定部を食い込ませるという簡単な構成で、パッドの加圧力を相対的に小さくして、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑えることができる。

また、これらの製造装置および製造方法では、上記ハット型断面部品は、長手方向に湾曲して押圧方向他方側に突出する湾曲凸部を有していてもよい。

ハット型断面部品が湾曲凸部を有している場合には、伸びフランジ成形過程において天板に割れが生じ易くなるため、相対的に大きなパッド拘束力が必要になるところ、パッド拘束力を低減したり、ハット型断面を維持したりすることで、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑えることが可能な本発明の製造装置および製造方法は、湾曲凸部を有しているハット型断面部品に対して好適に適用することができる。

さらに、これらの製造装置および製造方法では、上記ワークは高張力鋼からなるものであってもよい。

伸びフランジ成形過程において天板に割れが生じるのを抑えるためのパッド拘束力は、ワークの素材強度と板厚とに比例して大きくなるところ、パッド拘束力を低減したり、ハット型断面を維持したりすることで、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑えることが可能な本発明の製造装置および製造方法は、高張力鋼からなるワークに対して好適に適用することができる。

以上説明したように、本発明に係るハット型断面部品の製造装置および製造方法によれば、簡単な構成で、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る製造装置および製造方法によって製造されるハット型断面部品を模式的に示す斜視図である。 ハット型断面部品の製造手順１を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順２を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順３を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順４を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順５を模式的に説明する横断面図である。 第１拘束手段を模式的に説明する縦断面図である。 第１拘束手段を模式的に説明する縦断面図である。 変形例１に係る第１拘束手段を模式的に説明する縦断面図である。 図９のＡ部またはＢ部の部分拡大図である。 変形例２に係る第１拘束手段を模式的に説明する縦断面図である。 実施形態２に係るハット型断面部品の変形抑制原理を模式的に説明する図である。 ハット型断面部品の製造手順１を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順２を模式的に説明する横断面図である。 ハット型断面部品の製造手順３を模式的に説明する横断面図である。 図１５の部分拡大図である。 天板に割れが生じるメカニズムを模式的に説明する図である。 従来の製造装置を模式的に説明する横断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る製造装置および製造方法によって製造されるハット型断面部品８０を模式的に示す斜視図である。このハット型断面部品８０は、例えば引張強度が４９０ＭＰａ以上（好ましくは９８０ＭＰａ以上）の高張力鋼（ハイテン材）からなる平板状のワーク７０（図２参照）に対し、後述する製造装置１を用いてプレス加工（絞り加工）を施すことによって製造される。

ハット型断面部品８０は、図１に示すように、長手方向に湾曲して上側に突出する湾曲凸部８７を有する天板８１と、天板８１の幅方向（長手直角方向）両端部からそれぞれ垂下する一対の縦壁８３と、一対の縦壁８３の下端部から幅方向外側にそれぞれ延びる一対のフランジ８５と、を有していて、下方に開放する断面ハット状に形成されているとともに、全体として長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲している。このハット型断面部品８０は、当該ハット型断面部品８０とは逆に上方に開放するハット型断面部品（図示せず）と、一対のフランジ８５同士がスポット溶接等で接合されることで、長尺の閉断面部材を形成し、例えばフロントサイドメンバといった車両用骨格部材として用いられる。以下、このようなハット型断面部品８０を製造する、本実施形態に係る製造装置１および製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

－製造装置の基本構成－
図２～図６は、ハット型断面部品８０の製造手順１～５をそれぞれ模式的に説明する横断面図である。なお、図２～図６では、図を見易くするために、横断面図における、ダイピース１３、パッド２０、パンチ３０およびホルダ４０並びにワーク７０およびハット型断面部品８０にのみハッチングを施している。

製造装置１は、図２等に示すように、ダイ１０と、パッド２０と、パンチ３０と、ホルダ４０と、を備えている。この製造装置１は、図２に示すように、パンチ３０およびホルダ４０上に載置された平板状のワーク７０に対し、プレス加工を施すことによってハット型断面部品８０を製造するものである。

〈ダイ〉
ダイ１０は、幅方向両側に一対の下向き（押圧方向一方向き）の第１成形面１３ａを有していて、これら第１成形面１３ａの間には、下方（押圧方向一方側）に開放する開口１７が形成されている。

より詳しくは、ダイ１０は、全体として略直方体状をなしていて、プレス機（図示せず）のスライドに固定されているとともに、下方に開放する開口１７が形成されている。換言すると、ダイ１０は、下方に開放する略箱状に形成されている。このダイ１０は、図２等に示すように、ダイ本体部１１と、ダイピース１３と、複数の窒素ガスシリンダ１５と、を備えている。

ダイ本体部１１の下端面１１ａは、図２～図６には表れていないが、長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲している（長手方向に湾曲して上側に窪んでいる）。ダイピース１３は、ダイ本体部１１の下端部に取り付けられていて、その下端面１３ａが、図２に示すように、ダイ本体部１１の下端面１１ａよりも下方に突出している。ダイピース１３の下端面１３ａは、長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲していて、プレス加工の際にワーク７０の両側側部に位置するフランジ予定部７５（成形後にフランジ８５となる部位）を加圧する一対の第１成形面１３ａを構成している。窒素ガスシリンダ１５は、図２等に示すように、開口１７の上面に複数取り付けられていて、ロッド１５ａが窒素ガスの圧力によって常時下方に突出する状態となっている。

〈パッド〉
パッド２０は、下向きの第２成形面２０ａを有し、当該第２成形面２０ａと第１成形面１３ａとが略面一の状態から、下方への付勢力に抗して開口１７内に押し込まれるように、上方（押圧方向他方側）へ相対移動可能にダイ１０に設けられている。

より詳しくは、パッド２０は、略直方体状に形成されており、図２等に示すように、ダイ１０の開口１７内に設けられていて、その上端が窒素ガスシリンダ１５のロッド１５ａの下端に取り付けられている。これにより、パッド２０は、窒素ガスシリンダ１５によって常時下方へ付勢されているが、当該パッド２０を上方へ押す力が作用した場合には、窒素ガスシリンダ１５の付勢力に抗して、ダイ１０に対し上方へ相対移動することが可能に構成されている。

パッド２０の下面２０ａは、長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲していて（長手方向に湾曲して上側に窪んでいて）、プレス加工の際にワーク７０の中央部に位置する天板予定部７１（成形後に天板８１となる部位）を加圧する第２成形面２０ａを構成している。パッド２０は、窒素ガスシリンダ１５によって下方へ付勢されることで最も下がった（ロッド１５ａが伸びきった）状態において、図２に示すように、第２成形面２０ａが第１成形面１３ａと面一になるように、開口１７内に配置されている。

〈パンチ〉
パンチ３０は、第２成形面２０ａと対向する上向き（押圧方向他方向き）の第３成形面３０ａを有している。

より詳しくは、パンチ３０は、図２等に示すように、プレス機のボルスターに固定される下型３１に取り付けられている。下型３１は、上方に開放する略箱状に形成されていて、その中央部に上方に延びるパンチホルダ３３が設けられている。パンチ３０は、パンチホルダ３３の上端部に取り付けられることで、その上面３０ａがパッド２０の第２成形面２０ａと上下に対向した状態で配置されるようになっている。パンチ３０の上面３０ａは、パッド２０の第２成形面２０ａと同様に長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲（長手方向に湾曲して上側に突出）していて、プレス加工の際にワーク７０の天板予定部７１を加圧する第３成形面３０ａを構成している。

〈ホルダ〉
ホルダ４０は、第１成形面１３ａと対向する上向きの第４成形面４０ａを有し、当該第４成形面４０ａと第３成形面３０ａとが略面一の状態から、上方への付勢力に抗して下方へ移動可能に、パンチ３０の周りに設けられている。

より詳しくは、ホルダ４０には、上下に貫通する開口４１が長手方向の全長に亘って幅方向の中央部に形成されており、これにより、ホルダ４０は略矩形環状をなしている。また、ホルダ４０の上面４０ａは、ダイピース１３の第１成形面１３ａと同様に長手方向に沿って略逆Ｖ字状に湾曲（長手方向に湾曲して上側に突出）していて、プレス加工の際にワーク７０のフランジ予定部７５を加圧する第４成形面４０ａを構成している。

このように形成されたホルダ４０を、パンチ３０が開口４１に挿入されるように下型３１に配置すると、パンチ３０の周りにホルダ４０が位置することになる。下型３１におけるパンチホルダ３３の周りには、図２等に示すように、窒素ガスシリンダ３５が複数設けられていて、ロッド３５ａが窒素ガスの圧力によって常時上方に突出する状態となっている。ホルダ４０の下端は窒素ガスシリンダ３５のロッド３５ａの上端に取り付けられている。これにより、ホルダ４０は、窒素ガスシリンダ３５によって常時上方へ付勢されているが、当該ホルダ４０を下方へ押す力が作用した場合には、窒素ガスシリンダ３５の付勢力に抗して下方に移動することが可能に構成されている。なお、ホルダ４０は、窒素ガスシリンダ３５によって上方へ付勢されることで最も上がった（ロッド３５ａが伸びきった）状態において、ホルダ４０の第４成形面４０ａがパンチ３０の第３成形面３０ａと面一になるように、下型３１に配置されている。

このように、パンチ３０の周りにホルダ４０が配置された下型３１をプレス機のボルスターに固定するとともに、ダイ１０をプレス機のスライドに固定すると、ダイピース１３の第１成形面１３ａと、ホルダ４０の第４成形面４０ａとが上下に対向するとともに、パッド２０の第２成形面２０ａと、パンチ３０の第３成形面３０ａと、が上下に対向することになる。

－製造方法－
以上のように構成された製造装置１を用いて、ハット型断面部品８０を製造する場合には、先ず、図２に示すように、平板状のワーク７０を、パンチ３０およびホルダ４０上に載置する。より詳しくは、ワーク７０における天板予定部７１を第３成形面３０ａに載置するとともに、ワーク７０におけるフランジ予定部７５を第４成形面４０ａに載置する。なお、この状態では、ホルダ４０を下方へ押す力が作用しておらず、ロッド３５ａが伸びきっていることから、第３成形面３０ａと第４成形面４０ａとが面一になっている（ワーク載置工程）。

次いで、プレス機のスライドを駆動してダイ１０を下降させると、図３に示すように、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１が上下に挟まれるとともに、第１成形面１３ａと第４成形面４０ａとによってフランジ予定部７５が上下に挟まれる。この状態から、ダイ１０を更に下降させて、天板予定部７１を上下に挟むパッド２０およびパンチ３０と、フランジ予定部７５を上下に挟むダイ１０およびホルダ４０と、を上下に相対移動させる。具体的には、ダイ１０を更に下降させると、図４に示すように、ダイピース１３によって下方に押されたホルダ４０が窒素ガスシリンダ３５の付勢力に抗して下方に移動するとともに、パンチ３０によって相対的に上方に押されたパッド２０が窒素ガスシリンダ１５の付勢力に抗して、開口１７内に押し込まれるように上方に相対移動する。このようにパッド２０を押し込みながらパンチ３０が開口１７に入り込むことで、天板予定部７１を天板８１とし、フランジ予定部７５をフランジ８５とし、両者７１，７５の間の部位７３を縦壁８３とするハット型断面部品８０が成形される（型締め工程）。

次いで、プレス機のスライドを駆動してダイ１０を上昇させると、図５に示すように、第２成形面２０ａが天板８１に接触した状態で、パンチ３０が天板８１の下面から離れて、ダイ１０の開口１７から抜けるとともに、第１成形面１３ａと共にフランジ８５を挟んだ状態のまま、窒素ガスシリンダ３５の付勢力によってホルダ４０が上昇する。そうして、ホルダ４０が最も上がった状態、すなわち、ホルダ４０の第４成形面４０ａがパンチ３０の第３成形面３０ａと面一になると、パッド２０の第２成形面２０ａが天板８１の上面から離れ、図６に示すように、ハット型断面部品８０の脱型が完了する（型開き工程）。

－第１拘束手段－
ところで、湾曲凸部８７を有するハット型断面部品８０を製造する場合には、天板予定部７１をパッド２０で押さえなければ、伸びフランジ成形（天板８１とフランジ８５との間に縦壁８３を成形する）過程において天板８１に割れが生じることが知られている。より詳しくは、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレ（滑り）を生じさせないような、パッド２０による拘束力（以下、「パッド拘束力」ともいう。）がなければ、天板予定部７１が図１７の矢印で示すように長手方向にズレてしまい、ズレが大きい湾曲凸部８７において天板８１に割れが生じることになる。また、伸びフランジ成形過程において天板８１に割れが生じるのを抑えるためのパッド拘束力は、ワーク７０の素材強度と板厚とに比例して大きくなることも知られている。

それ故、本実施形態のように、ハイテン材からなり、湾曲凸部８７を有するハット型断面部品８０を製造する場合には、天板８１に割れが生じるのを抑えるために、相対的に大きなパッド拘束力が必要となり、そのようなパッド拘束力を実現するためには、パッド２０による相対的に大きな加圧力、換言すると、窒素ガスシリンダ１５による相対的に大きな付勢力が必要となる。

図１８は、従来の製造装置１０１を模式的に説明する横断面図である。従来の製造装置１０１においても、図１８に示すように、ワークの天板予定部を上下に挟むパッド１２０およびパンチ１３０と、ワークのフランジ予定部を上下に挟むダイ１１０およびホルダ１４０と、を上下に相対移動させることでハット型断面部品１８０を形成する点は、本実施形態の製造装置１と同様である。

もっとも、かかる従来の製造装置１０１を用いて、ハイテン材からなり、湾曲凸部を有するハット型断面部品１８０を製造する場合には、以下のような問題がある。すなわち、離型時（型開きの際）に、ダイ１１０を上方に移動すると、パンチ１３０がダイ１１０の開口１１７から抜けるとともに、ダイ１１０の開口１１７内では付勢力によってパッド１２０が下方に移動する一方、パンチ１３０の周りでは付勢力によってホルダ１４０が上方に相対移動する。すると、パンチ１３０が天板１８１の下面から離れるとともに、かかるパンチ１３０による下方からの支持を失った天板１８１に対して、天板予定部の長手方向のズレを抑えるようなパッド拘束力を発生させる、相対的に大きなパッド１２０の加圧力が上方から作用するとともに、フランジ１８５に対して、ホルダ１４０の加圧力が下方から作用することになる。このため、ハット型断面部品１８０がパッド１２０とホルダ１４０とによる加圧で上下に圧縮されることになり、図１８に示すように、縦壁１８３が座屈するような態様で変形してしまうおそれがある。

このようなハット型断面部品１８０の変形を抑えるべく、パンチ１３０に対するホルダ１４０の相対移動やダイ１１０に対するパッド１２０の相対移動を規制して加圧力を制限するための制限部を製造装置１０１内部に設ける手法も考えられるが、かかる手法では、大掛かりな加工等が必要となり、金型構造が複雑化し、製造コストの上昇を招くという問題がある。

そこで、本実施形態に係る製造装置１では、金型の形状に工夫を凝らすことで、ワーク７０自体を長手方向に変形し難くするようにしている。具体的には、本実施形態の製造装置１では、天板予定部７１が第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとで挟まれてから、縦壁８３が成形されるまでの間、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段５０を設けるようにしている。

図７および図８は、本実施形態に係る第１拘束手段５０を模式的に説明する縦断面図である。本実施形態では、図７および図８に示すように、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段５０として、天板予定部７１の長手方向の両端と当接するように、パンチ３０における、第３成形面３０ａの長手方向両外側に形成された一対の当接部５１を採用している。

一対の当接部５１は、パンチ３０の一部をなしていて、パンチ３０における長手方向両端部に形成されている。各当接部５１の長手方向内側の面（一対の当接部５１の対向面）は、上側に形成された垂直面５１ａと、下側に形成された、下方に行くほど長手方向内側に傾斜して延びる傾斜面５１ｂと、で構成されている。一対の当接部５１における垂直面５１ａ同士の間隔はワーク７０の長手方向の長さよりも若干長く設定されている一方、一対の当接部５１における傾斜面５１ｂの下端は、第３成形面３０ａの長手方向両端と一致している。

このように構成された製造装置１を用いて、ハット型断面部品８０を製造する場合には、先ず、図７に示すように、平板状のワーク７０を、当該ワーク７０の長手方向の長さよりも若干長く設定された垂直面５１ａ同士の間を通して、天板予定部７１を第３成形面３０ａに載置するとともに、図７では図示省略されているフランジ予定部７５を第４成形面４０ａに載置する。

次いで、プレス機のスライドを駆動してダイ１０を下降させると、図８に示すように、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１が上下に挟まれるとともに、図８では図示省略されている第１成形面１３ａと第４成形面４０ａとによってフランジ予定部７５が上下に挟まれる。このとき、天板予定部７１の長手方向の両端が、一対の当接部５１における傾斜面５１ｂの下端に当接することで、天板予定部７１が長手方向に拘束されることになる。

この状態から、ダイ１０を更に下降させて、天板予定部７１を上下に挟むパッド２０およびパンチ３０と、フランジ予定部７５を上下に挟むダイ１０およびホルダ４０と、を上下に相対移動させることでハット型断面部品８０を成形するが、一対の当接部５１における傾斜面５１ｂの下端に、天板予定部７１の長手方向の両端を当接させることで、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑えながら、第２および第３成形面２０ａ，３０ａと第１および第４成形面１３ａ，４０ａとを上下に相対移動させることになる。

このように、本実施形態では、天板予定部７１が第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとで挟まれてから、縦壁８３が成形されるまでの間、換言すると、伸びフランジ成形過程において、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する一対の当接部５１を設けていることから、パッド２０による加圧力、すなわち、窒素ガスシリンダ１５による付勢力を相対的に小さくしても、伸びフランジ成形過程において天板８１に割れが生じるのを抑えることができる。

しかも、一対の当接部５１に、天板予定部７１の長手方向の両端が当接することから、換言すると、天板予定部７１の長手方向の両端が拘束されることから、伸びフランジ成形過程において天板予定部７１が長手方向に伸びる余地がないので、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレが生じなくなる。それ故、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとで平板状のワーク７０を挟んで湾曲凸部８７を有する天板８１を成形することができさえすれば、天板予定部７１の長手方向のズレを抑えるという観点からは、パッド拘束力を実質上ゼロにすることができる。

これにより、離型時に天板８１に対して上方から作用する、窒素ガスシリンダ１５の付勢力によるパッド２０の加圧力を相対的に小さくすることができるので、パンチ３０に一対の当接部５１を設けるという簡単な構成で、離型時にハット型断面部品８０が変形するのを抑えることができる。

－変形例１－
本変形例は、第２成形面２０ａと天板予定部７１との摩擦力を高めて、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図９は、本変形例に係る第１拘束手段５０を模式的に説明する縦断面図であり、図１０は、図９のＡ部またはＢ部の部分拡大図である。本変形例では、図９および図１０に示すように、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段５０として、第２成形面２０ａに形成された凹凸部５３を採用している。

凹凸部５３としては、例えば、図１０に示すように、第２成形面２０ａに形成された、幅方向に延びる断面半円状の溝を挙げることができる。また、凹凸部５３を形成する範囲としては、図９のＡ部に示すように、長手方向のズレが最も大きい、第２成形面２０ａにおける湾曲凸部８７に対応する湾曲した部位でもよいし、図９のＢ部に示すように、第２成形面２０ａにおける、湾曲凸部８７に対応する部位を長手方向に挟む平坦な部位でもよいし、第２成形面２０ａ全面でもよい。

なお、図９のＢ部に示すように、第２成形面２０ａにおける、湾曲凸部８７に対応する部位を長手方向に挟む平坦な部位に、半径１ｍｍの断面半円状の溝を間隔ｌ＝２ｍｍで形成した場合には、溝を形成しない場合に比して、第２成形面２０ａと天板予定部７１との間の摩擦係数が約２倍になることが実験で確認された。

このように構成された製造装置１を用いて、ハット型断面部品８０を製造する場合には、図９に示すように、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１が上下に挟まれると、第２成形面２０ａに形成された凹凸部５３に、天板予定部７１の表面が食い込むことで、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレが抑えられることになる。

このように、天板予定部７１の表面が第２成形面２０ａに形成された凹凸部５３に食い込むと、第２成形面２０ａと天板予定部７１との間の摩擦係数を高めることができるので、パッド拘束力を相対的に大きくしなくても、天板予定部７１の長手方向のズレを抑制して、天板８１が割れるのを抑えることができる。これにより、パッド拘束力、すなわち、窒素ガスシリンダ１５による付勢力を相対的に小さくすることができる。したがって、第２成形面２０ａに凹凸部５３を形成するという簡単な構成で、離型時にハット型断面部品８０が変形するのを抑えることができる。

－変形例２－
本変形例は、第２および第３成形面２０ａ，３０ａと天板予定部７１との係合力を高めて、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図１１は、本変形例に係る第１拘束手段５０を模式的に説明する縦断面図である。本変形例では、図１１に示すように、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段５０として、天板予定部７１に形成された不陸部７９に係合するように、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに形成された係合部５５，５７を採用している。

本変形例に係る製造方法は、型締め工程の前に、具体的には、本工程（ワーク載置工程、型締め工程および型開き工程）の前工程として、ワーク７０における天板予定部７１の少なくとも一部に不陸部７９を形成する準備工程を含んでいる。なお、不陸部７９としては、図１１に示すように、天板予定部７１に形成された段差部の他、曲折部や凹凸部等を挙げることができる。

一方、パッド２０の第２成形面２０ａには、不陸部７９の形状に対応する上側係合部５５が形成されているとともに、パンチ３０の第３成形面３０ａには、不陸部７９の形状に対応する下側係合部５７が形成されていて、これら上側および下側係合部５５，５７は、天板予定部７１が第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとで挟まれると、不陸部７９と噛み合う（係合する）ようになっている。

このように構成された製造装置１を用いて、ハット型断面部品８０を製造する場合には、図１１に示すように、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１が上下に挟まれると、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに形成された上側および下側係合部５５，５７が、不陸部７９と係合することで、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに対する天板予定部７１の長手方向のズレが抑えられることになる。

このように、上側および下側係合部５５，５７が不陸部７９と係合すると、パッド拘束力を相対的に大きくしなくても、天板予定部７１の長手方向のズレを抑制して、天板８１が割れるのを抑えることができ、これにより、窒素ガスシリンダ１５による付勢力を相対的に小さくすることができる。したがって、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに上側および下側係合部５５，５７を形成するという簡単な構成で、離型時にハット型断面部品８０が変形するのを抑えることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、パッド２０による加圧力を相対的に小さくして、離型時にハット型断面部品８０が変形するのを抑えるのではなく、ハット型断面部品８０自体を変形し難くする点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態に係るハット型断面部品８０の変形抑制原理を模式的に説明する図である。例えば、離型時においても、縦壁８３が真っ直ぐに維持されるのであれば、換言すると、縦壁８３に軸力しか作用しないのであれば、一対の縦壁８３によって、ある程度大きな加圧力を支えることが可能となる。

もっとも、離型時にハット型断面部品８０がパッド２０とホルダ４０とによる加圧で上下に圧縮されると（図１２の白抜き矢印および黒塗り矢印参照）、図１２の破線で示すように、縦壁８３やフランジ８５が幅方向に開いてしまい、撓み（曲げ）を生じ易くなる。その結果、ハイテン材からなり、湾曲凸部８７を有するハット型断面部品８０を製造する場合には、パッド２０による相対的に大きな加圧力によって、縦壁８３が座屈するような態様でハット型断面部品８０が変形してしまう。

とすれば、図１２に示すように、縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのを抑制する手段６０を設ければ、縦壁８３が真っ直ぐに維持されるので、離型時にハット型断面部品８０が変形するのを抑えられるはずである。

そこで、本実施形態の製造装置１では、型開き工程において、第２成形面２０ａが天板８１に接触した状態で、フランジ８５を挟むダイ１０およびホルダ４０を上方へ移動させて離型するまでの間、縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのを抑制する第２拘束手段６０を設けるようにしている。

図１３～図１５は、ハット型断面部品８０の製造手順１～３をそれぞれ模式的に説明する横断面図であり、図１６は、図１５の部分拡大図である。なお、図１３～図１５では、図を見易くするために、図２～図６よりも製造装置１を簡略化して示している。本実施形態では、図１３～図１５に示すように、縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのを抑制する第２拘束手段６０として、第４成形面４０ａから、フランジ８５の厚さ分だけ上方に突出し、フランジ８５の幅方向の両端部に当接する当接部材６１を採用している。

より詳しくは、ホルダ４０の第４成形面４０ａには、図１６に示すように、長手方向に延び且つ上方に開放する凹溝部４３が形成されている。この凹溝部４３には、その底面４３ｂよりも高い位置に段差面４３ａが形成されている。凹溝部４３の底面４３ｂには、例えばスプリングからなる付勢手段６３が固定されている。当接部材６１は、長手方向に延びる矩形棒状に形成されていて、第４成形面４０ａよりもフランジ８５の厚さ分だけ上方に突出した状態から、付勢手段６３による上方への付勢力に抗して凹溝部４３に嵌るように、下方へ相対移動可能にホルダ４０に設けられている。

このように構成された製造装置１を用いて、ハット型断面部品８０を製造する場合には、先ず、図１３に示すように、第４成形面４０ａよりも上方に突出した当接部材６１の上面にフランジ予定部７５を載置する。このとき、天板予定部７１は、第４成形面４０ａと略面一の第３成形面３０ａの上方に位置している。

次いで、プレス機のスライドを駆動してダイ１０を下降させると、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１が上下に挟まれるとともに、第１成形面１３ａと当接部材６１の上面とによってフランジ予定部７５が上下に挟まれる。この状態から、ダイ１０を更に下降させると、図１４に示すように、パンチ３０によって相対的に上方に押されたパッド２０が開口１７内に押し込まれるように上方に相対移動する。このとき、第１成形面１３ａがフランジ予定部７５を下方に押す力は、当接部材６１を介して付勢手段６３により吸収されることから、第１成形面１３ａと当接部材６１の上面とによってフランジ予定部７５を上下に挟む力は相対的に小さいため、パッド２０が開口１７内に押し込まれるのに伴い、フランジ予定部７５が当接部材６１の上面で幅方向内側に滑ることになる。

そうして、フランジ予定部７５の幅方向の両端が当接部材６１よりも幅方向内側に至ると、図１４に示すように、フランジ予定部７５が第１成形面１３ａと第４成形面４０ａとに挟まれることになる。なお、当接部材６１は、第１成形面１３ａで下方に押されると、段差面４３ａに当たるまでは下がることから、このような当接部材６１を設けない場合と同様に、第１成形面１３ａと第４成形面４０ａとでフランジ予定部７５をしっかりと挟むことができる。

この状態から、ダイ１０を更に下降させて、天板予定部７１を上下に挟むパッド２０およびパンチ３０と、フランジ予定部７５を上下に挟むダイ１０およびホルダ４０と、を上下に更に相対移動させると、天板８１とフランジ８５との間に縦壁８３が形成されることになる（型締め工程）。

型締め工程の後、第２成形面２０ａが天板８１に接触した状態で、フランジ８５を挟むダイ１０およびホルダ４０を上方へ移動させて離型を行う（型開き工程）。この際、図１５に示すように、第４成形面４０ａからフランジ８５の厚さ分だけ突出する当接部材６１に、フランジ８５の幅方向の両端部が当接することから、縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのが抑えられることになる。

このように、第２拘束手段６０としての当接部材６１によって縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのが抑えられることから、ハット型断面が維持されるので、換言すると、縦壁８３が真っ直ぐに維持されるので、撓み（曲げ）を生じ難くすることができる。これにより、天板予定部７１の長手方向のズレを抑えるような拘束力を生じさせるパッド２０の加圧力が、離型時に天板８１に対して上方から作用した場合にも、当接部材６１によって縦壁８３およびフランジ８５が幅方向に開くのを抑えるという簡単な構成で、ハット型断面部品８０が変形するのを抑えることができる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態１の変形例１では、第１拘束手段５０として、第２成形面２０ａに凹凸部５３を形成したが、これに限らず、例えば、第３成形面３０ａに凹凸部５３を形成してもよいし、また、第２および第３成形面２０ａ，３０ａに凹凸部５３を形成してもよい。

また、上記実施形態１の変形例２では、準備工程において、ワーク７０の天板予定部７１に不陸部７９を形成したが、これに限らず、例えば、本工程において、第２成形面２０ａと第３成形面３０ａとによって天板予定部７１を挟んだ際に、上側および下側係合部５５，５７とで天板予定部７１を加圧することで、これら上側および下側係合部５５，５７と係合する不陸部７９を形成してもよい。

さらに、上記実施形態２では、第２拘束手段６０として、第４成形面４０ａから、フランジ８５の厚さ分だけ上方に突出する当接部材６１を設けたが、これに限らず、例えば、第１成形面１３ａから、フランジ８５の厚さ分だけ下方に突出する当接部材を設けてもよい。

また、上記各実施形態では、窒素ガスシリンダ１５，３５によって、パッド２０およびホルダ４０に付勢力を付与するようにしたが、これに限らず、例えばスプリング（図示せず）といった、ガスシリンダ以外の弾性体を用いてパッド２０およびホルダ４０に付勢力を付与するようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、簡単な構成で、離型時にハット型断面部品が変形するのを抑制することができるので、ハット型断面部品の製造装置および製造方法に適用して極めて有益である。

１ 製造装置
１０ ダイ
１３ａ 第１成形面
１７ 開口
２０ パッド
２０ａ 第２成形面
３０ パンチ
３０ａ 第３成形面
４０ ホルダ
４０ａ 第４成形面
５０ 第１拘束手段
５１ 当接部
５３ 凹凸部
５５ 上側係合部
５７ 下側係合部
６０ 第２拘束手段
６１ 当接部材
７０ ワーク
７１ 天板予定部
７５ フランジ予定部
７９ 不陸部
８０ ハット型断面部品
８１ 天板
８３ 縦壁
８５ フランジ
８７ 湾曲凸部

Claims (6)

1. 板状のワークにおける成形後に天板となる天板予定部を挟んで押圧するパッドおよびパンチと、当該天板予定部の幅方向両側で当該ワークにおける成形後にフランジとなるフランジ予定部を挟んで押圧するダイおよびホルダと、を押圧方向に相対移動させることで、当該天板と当該フランジとの間に縦壁を成形するハット型断面部品の製造装置であって、
   幅方向両側に押圧方向一方向きの第１成形面を有し、これら第１成形面の間に押圧方向一方側に開放する開口が形成された上記ダイと、
   押圧方向一方向きの第２成形面を有し、当該第２成形面と上記第１成形面とが略面一の状態から、押圧方向一方側への付勢力に抗して上記開口内に押し込まれるように、押圧方向他方側へ相対移動可能に上記ダイに設けられた上記パッドと、
   上記第２成形面と対向する押圧方向他方向きの第３成形面を有する上記パンチと、
   上記第１成形面と対向する押圧方向他方向きの第４成形面を有し、当該第４成形面と上記第３成形面とが略面一の状態から、押圧方向他方側への付勢力に抗して押圧方向一方側へ移動可能に、上記パンチの周りに設けられた上記ホルダと、を備え、
   上記天板予定部が上記第２成形面と上記第３成形面とで挟まれてから、上記縦壁が成形されるまでの間、当該第２および第３成形面に対する当該天板予定部の長手方向のズレを抑制する第１拘束手段を設けており、
   上記第１拘束手段は、上記第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された、上記天板予定部が食い込む凹凸部であることを特徴とするハット型断面部品の製造装置。
2. 上記請求項１に記載のハット型断面部品の製造装置において、
   上記ハット型断面部品は、長手方向に湾曲して押圧方向他方側に突出する湾曲凸部を有していることを特徴とするハット型断面部品の製造装置。
3. 上記請求項１または２に記載のハット型断面部品の製造装置において、
   上記ワークは高張力鋼からなることを特徴とするハット型断面部品の製造装置。
4. 板状のワークを押圧してハット型断面部品を製造する製造方法であって、
   幅方向両側に押圧方向一方向きの第１成形面を有し、これら第１成形面の間に押圧方向一方側に開放する開口が形成されたダイと、
   押圧方向一方向きの第２成形面を有し、当該第２成形面と上記第１成形面とが略面一の状態から、押圧方向一方側への付勢力に抗して上記開口内に押し込まれるように、押圧方向他方側へ相対移動可能に上記ダイに設けられたパッドと、
   上記第２成形面と対向する押圧方向他方向きの第３成形面を有するパンチと、
   上記第１成形面と対向する押圧方向他方向きの第４成形面を有し、当該第４成形面と上記第３成形面とが略面一の状態から、押圧方向他方側への付勢力に抗して押圧方向一方側へ移動可能に、上記パンチの周りに設けられたホルダと、を備える製造装置を用意し、
   上記ワークにおける成形後に天板となる天板予定部を挟んで押圧する上記第２および第３成形面と、当該天板予定部の幅方向両側で当該ワークにおける成形後にフランジとなるフランジ予定部を挟んで押圧する上記第１および第４成形面と、を押圧方向に相対移動させることで、当該天板と当該フランジとの間に縦壁を成形する型締め工程を含み、
   上記型締め工程では、上記第２および第３成形面の少なくとも一方に形成された凹凸部に、上記天板予定部を食い込ませることによって、上記第２および第３成形面に対する上記天板予定部の長手方向のズレを抑えながら、上記第２および第３成形面と上記第１および第４成形面とを押圧方向に相対移動させることを特徴とするハット型断面部品の製造方法。
5. 上記請求項４に記載のハット型断面部品の製造方法において、
   上記ハット型断面部品は、長手方向に湾曲して押圧方向他方側に突出する湾曲凸部を有していることを特徴とするハット型断面部品の製造方法。
6. 上記請求項４または５に記載のハット型断面部品の製造方法において、
   上記ワークは高張力鋼からなることを特徴とするハット型断面部品の製造方法。

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