WO2020111061A1

WO2020111061A1 - プレス成形品の製造方法、金属板セット、プレス装置及びプレスライン

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Publication number: WO2020111061A1
Application number: PCT/JP2019/046170
Authority: WO
Inventors: 隆一西村; 鈴木　利哉; 吉田　亨
Original assignee: 日本製鉄株式会社
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-06-04
Also published as: CN113165299A; JPWO2020111061A1; JP7037132B2; CN113165299B

Abstract

プレス成形品の製造方法は、ダイ、パンチ、並びに、可動金型により複数の金属板をプレス成形品にプレス成形すること、複数の金属板の少なくとも１つに対して、フィードバックプレス成形を行うことを含む。フィードバックプレス成形は、前のプレス成形品の形状を測定すること、前のプレス成形品の形状に基づき、可動金型の初期位置を設定すること、設定された可動金型の初期位置で、プレス成形することを含む。

Description

プレス成形品の製造方法、金属板セット、プレス装置及びプレスライン

　本発明は、プレス成形品の製造方法、当該製造方法に用いられる金属板セット、プレス装置及びプレスラインに関する。

　プレス成形において、金型の一部を可動とし、プレス成形品の寸法精度を向上させる技術がある。例えば、特許第６１７９６９６号公報（特許文献１）には、ダイパッドを備えたダイと、ダイと対向して配置され且つインナパッドを備えたパンチと、を含んで構成されたプレス装置が開示されている。

特許第６１７９６９６号公報

　プレス成形では、予め設定されたプレス条件で複数の金属板、例えば、製造ロット内の全ての金属板がプレス成形される。すなわち、最初のプレス成形品が交差内に入っていれば、最初のプレス成形品のプレス条件と同じプレス条件で後続のプレス成形も行われる。

　発明者らは、複数の金属板の特性にばらつきがある場合、最初にプレス成形したプレス成形品の形状が所望の形状であったとしても、後にプレス成形するプレス成形品も所望の形状にならない場合があることに気づいた。

　そこで、本発明は、連続するプレス成形で製造される複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできるプレス成形品の製造方法、金属板セット、プレス装置及びプレスラインを提供することを目的とする。

　　本発明の実施形態におけるプレス成形品の製造方法は、ダイ、パンチ、並びに、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対位置を変更可能な可動金型により複数の金属板を連続してプレス成形し複数のプレス成形品を作製することを含む。前記複数のプレス成形の少なくとも１つは、フィードバックプレス成形である。前記フィードバックプレス成形は、前記複数のプレス成形品のうち前記フィードバックプレス成形より前にプレス成形した前のプレス成形品の形状を測定すること、前記前のプレス成形品の形状に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定すること、設定された前記可動金型の初期位置でプレス成形することを含む。

　本発明の実施形態によれば、連続するプレス成形で製造される複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできる。

本実施形態におけるプレスラインの構成例を示す図である。プレス成形の例を示す図である。プレス成形の例を示す図である。プレス成形の例を示す図である。プレス成形の例を示す図である。プレス成形品の一例を示す断面図である。コントローラーの動作例を示すフロー図である。相関データで示される相関関係の一例を示すグラフである。実施例の突出し量とフランジの位置精度の結果を示すグラフである。実施例の突出し量とフランジの位置精度の結果を示すグラフである。実施例の突出し量とフランジの位置精度の結果を示すグラフである。プレスラインの構成の変形例を示す図である。

　（方法１）
　本発明の実施形態におけるプレス成形品の製造方法は、ダイ、パンチ、並びに、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対位置を変更可能な可動金型により複数の金属板を連続してプレス成形し複数のプレス成形品を作製することを含む。前記複数のプレス成形の少なくとも１つは、フィードバックプレス成形である。前記フィードバックプレス成形は、前記複数のプレス成形品のうち前記フィードバックプレス成形より前にプレス成形した前のプレス成形品の形状を測定すること、前記前のプレス成形品の形状に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定すること、設定された前記可動金型の初期位置でプレス成形することを含む。

　上記製造方法では、プレス成形を複数の金属板に対して繰り返すことで、略同じ形状の複数のプレス成形品を連続して製造することができる。上記製造方法では、複数のプレス成形の少なくとも１回において、フィードバックプレス成形が行われる。フィードバックプレス成形により、前のプレス成形でできた前のプレス成形品の測定された形状を用いて、プレス成形時の可動金型の初期位置を設定することができる。これにより、複数のプレス成形品の形状のばらつきを抑制するように、可動金型の初期位置を適切に調整することができる。その結果、複数の連続するプレス成形で製造される複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできる。

　可動金型の初期位置は、複数のプレス成形の各々の初期における可動金型のダイ又はパンチに対する相対位置である。各プレス成形において、初期位置にある可動金型が金属板に接した状態からダイとパンチを相対的に近づけることで、プレス成形が行われる。

　例えば、可動金型は、プレス成形中に、プレス成形品（完成品）の製品となる部分に接してもよい。この場合、可動金型は、プレス成形品（完成品）の製品の形状をコントロールすることになる。可動金型の初期位置により、プレス成形品の製品の部分の微妙な形状をコントロールできる。

　可動金型は、１回のプレス成形中に、ダイ又はパンチに対して相対移動するものであってもよい。このタイプの可能金型の例として、パンチパッド、ダイパッド、ブランクホルダ等が挙げられる。或いは、可動金型は、１回のプレス成形中にダイ又はパンチに対する相対位置が固定されるものであってもよい。すなわち、可動金型は、１回のプレス成形中に、ダイ又はパンチに対して移動しない（動作しない）ものであってもよい。なお、１回のプレス成形は、１つのプレス成形品を作るために１組のダイ、パンチ及び可動金型のセットによって行われるプレス成形である。

　前のプレス成形品の形状に基づき、後のプレス成形において、可動金型の初期位置を設定することは、可動金型の初期位置をフィードバック制御することに相当する。可動金型の初期位置は、例えば、プレス成形品が目標形状に近づくように設定される。例えば、前のプレス成形品の測定された形状を示す値（例えば、測定形状と目標形状との相違度合いを示す値）を用いて、後のプレス成形における可動金型の初期位置又は初期位置の変化量を決定することができる。フィードバック制御として、例えば、Ｐ（proportional）制御、ＰＩ（proportional-Integral）制御、又はＰＩＤ（proportional-integral-differential）制御を用いることができる。

　また、複数の前のプレス成形品の形状に基づいて、後のプレス成形における可動金型の初期位置を設定することができる。この場合、複数の前のプレス成形品の形状を示す値を用いて可能金型の初期位置を設定できる。例えば、複数の前のプレス成形品の形状を示す値として、平均又は差分等の代表値、若しくは、複数のプレス成形品の形状から予測される値（予測値）等を用いることができる。

　（方法２）
　上記方法２において、前記フィードバックプレス成形は、予め求めておいた相関データであって、プレス成形時の前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置とプレス成形品の形状との相関関係を示す相関データを取得することをさらに含んでもよい。この場合、前記初期位置は、前記前のプレス成形品と、前記相関データとに基づいて設定される。これにより、初期位置とプレス成形品との相関関係に応じて、フィードバックプレス成形における可動金型の初期位置を設定できる。そのため、複数のプレス成形品の形状のばらつきを効率良く抑制することができる。

　（方法３）
　上記方法１又は２において、前記前のプレス成形品は、フィードバックプレス成形の直前の所定回数分のプレス成形のプレス成形品のうち少なくとも１つであってもよい。すなわち、フィードバックプレス成形の直近の所定回数分前のプレス成形のうち少なくとも１つのプレス成形で得られたプレス成形品の形状を基に、可動金型の初期位置を設定することができる。これにより、連続する複数のプレス成形において、近い時期にプレス成形されたプレス成形品の形状を基に、可動金型の位置をフィードバック制御することができる。

　一例として、フィードバックプレス成形では、１回前から５回前までのいずれかのプレス成形によるプレス成形品の形状に基づき、可動金型のダイ又はパンチに対する初期位置を設定することができる。また、フィードバックプレス成形の直前の所定回数のプレス成形のうち、連続する２以上又は離散する２以上のプレス成形のプレス成形の形状を、可動金型の初期位置の設定に用いてもよい。例えば、直近の１～５回前のプレス成形品のうち、３回前、２回前及び１回前のプレス成形品の形状を初期位置の設定に用いてもよいし、１回前、３回前及び５回前のプレス成形品の形状を初期位置の設定に用いてもよい。

　（方法４）
　上記方法１～３のいずれかにおいて、前記プレス成形される前記複数の金属板は、同一の圧延コイルから得られる複数の金属板であることが好ましい。同一の圧延コイルから得られる複数の金属板は、特性のばらつきが少ない。そのため、フィードバックプレス成形による可動金型の初期位置調整によるプレス成形品の形状のばらつきの抑制効果がより高くなる。

　（方法５）
　前記方法２において、前記複数の金属板において、連続してプレス成形される２以上の金属板のうち１つの金属板とこの金属板の次にプレス成形される金属板は、隣接した圧延順であることが好ましい。これにより、金属板と次に成形される金属板の特性の差が小さくなる。すなわち、連続して成形される複数の金属板の特性のばらつきが小さくなる。フィードバックプレス成形による可動金型の初期位置調整によるプレス成形品の形状のばらつきの抑制効果がより高くなる。

　（方法６）
　上記方法５において、前記圧延順に積み重ねられた複数の金属板を備える金属板セットから、前記金属板を積み重ね順に取り出し、プレス成形することが好ましい。これにより、複数の金属板を圧延順にプレスすることができる。その結果、フィードバックプレス成形による可動金型の初期位置調整によるプレス成形品の形状のばらつきの抑制効果がより高くなる。金属板を積み重ね順に取り出す工程は、積み重ねられた複数の金属板を上から順に取り出しても良いし、下から順に取り出してもよい。

　（方法７）
　上記方法１～６のいずれかにおいて、前記金属板の引張強さは９８０ＭＰａ以上としてもよい。引張強さが９８０ＭＰａ以上の高強度の金属板は、連続するプレス成形において、金属板の特性の違いによるプレス成形品の形状のばらつきが大きくなる可能性があることが発明者らによって見出されている。上記方法１～６により、このような高強度の金属板のプレス成形において、プレス成形品のばらつきを効果的に抑制することができる。

　（金属板セット）
　本発明の実施形態における金属板セットは、複数の小梱包を備える。前記小梱包のそれぞれは、圧延順に積み重ねられた複数の金属板を含む。前記小梱包のそれぞれには、他の前記小梱包との圧延順の関係を示す情報が記録されている。この金属板セットから、複数のブランクを圧延順に取り出すことができる。そのため、例えば、上記方法１～７において、この金属板セットから複数のブランクを圧延順に取り出して、上記プレス成形品にプレス成形することができる。前記小梱包に前記圧延順の関係を示す情報が記録される形態としては、例えば、小梱包に前記情報が視認可能に明記される形態、又は、チップ等の記録媒体に情報が記録される形態等が挙げられる。金属板セットの複数の小梱包に含まれる複数の金属板は、いずれも、同一の圧延コイルから得られる複数の金属板であってもよい。

　上記方法１～７において用いられる金属板セットも本発明の実施形態に含まれる。この場合、金属板セットの各小梱包において圧延順に積み重ねられた複数の金属板を、積み重ね順に取りだしてプレス成形をすることができる。さらに、複数の小梱包を圧延順に選択して、各小梱包から金属板を積み重ね順にプレス成形することができる。

　（構成１）
　本発明の実施形態におけるプレス装置は、ダイと、パンチと、前記ダイ及び前記パンチに対して相対位置を変更可能な可動金型と、前記ダイ、前記パンチ、及び前記可動金型を制御するコントローラーとを備える。前記コントローラーは、複数の金属板に対する複数のプレス成形を繰り返すよう前記制御を行う。前記複数のプレス成形は、少なくとも１回のフィードバックプレス成形を含む。前記フィードバックプレス成形は、前記複数のプレス成形のうち前記フィードバックプレス成形より前のプレス成形で作製した前のプレス成形品の測定された形状に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定すること、及び、設定された前記可動金型の初期位置でプレス成形することを含む。

　（構成２）
　上記構成１において、プレス成形装置は、同一の圧延コイルから得られる前記複数の金属板を、圧延順に、前記プレス装置へ供給する供給部をさらに備えてもよい。供給部は、例えば、搬送装置であってもよい。

　（構成３）
　上記構成１又は２のプレス成形装置を含むプレスラインも、本発明の実施形態に含まれる。このプレスラインは、ペイオフリールと、前記ペイオフリールの下流に配置されたアンコイラーレベラーと、前記アンコイラーレベラーの下流に配置されたブランキング装置と、前記ブランキング装置の下流に配置された搬送装置と、前記プレス装置の中または下流に配置された形状測定装置と、をさらに備える。プレス装置は、前記搬送装置の下流に配置される。

　また、下記構成のプレスラインも、本発明の実施形態に含まれる。このプレスラインは、ペイオフリールと、前記ペイオフリールの下流に配置されたアンコイラーレベラーと、前記アンコイラーレベラーの下流に配置されたブランキング装置と、前記ブランキング装置の下流に配置された搬送装置と、前記搬送装置の下流に配置されたプレス装置と、前記プレス装置の中または下流に配置された形状測定装置と、前記形状測定装置と前記プレス装置に接続されたコントローラーとを備える。前記プレス装置は、ダイ、パンチ並びに前記ダイ及び前記パンチに対して相対位置を変更可能な可動金型を備える。前記コントローラーは、プレス成形時の前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置とプレス成形品の形状との相関関係を示す相関データを格納し、さらに、当該相関データと、前記形状測定装置で測定された前記プレス装置でプレス成型されたプレス成形品の形状に基づき、前記プレス装置によるプレス成形時の前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定するプログラムを格納した記憶装置を備える。

　上記構成によれば、コントローラーは、プレス装置によるプレス成形でできたプレス成形品の形状と、相関データとを用いて、プレス装置によるプレス成形時の可動金型の初期位置を設定することができる。これにより、プレス成形品の形状のばらつきを抑制するように、可動金型の初期位置を適切に調整することができる。その結果、複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできる。

　一例として、ペイオフリールは、金属帯のコイルを回転可能に支持し、コイルの回転を制御する。ペイオフリールは、コイルを巻き戻して金属帯を払い出す。アンコイラーレベラーは、コイルから払い出された金属帯を平らにする。ブランキング装置は、平らにされた金属帯を打ち抜いてブランクを生成する。搬送装置は、ブランクを搬送する。プレス装置は、ブランクをプレス成形品にプレス成形する。形状測定装置は、プレス成形品の形状を測定する。

　コントローラーは、プログラムを実行するプロセッサを有してもよい。プロセッサが記憶装置に格納されたプログラムに従って、プレス装置によるプレス成形時の可動金型のダイ又はパンチに対する初期位置を設定する処理を実行してもよい。コントローラーは、例えば、形状測定装置で形状が測定されたプレス成形品のプレイ成形の後のプレス成形における可動金型の初期位置を、測定された形状を基に、設定してもよい。

　［実施形態］
　（プレスライン）
　図１は、本実施形態におけるプレスライン１００の構成例を示す図である。図１に示すプレスライン１００は、ペイオフリール１と、アンコイラーレベラー２と、ブランキング装置３と、搬送装置４と、プレス装置５と、形状測定装置１０と、コントローラー１１を備える。上流から、ペイオフリール１、アンコイラーレベラー２、ブランキング装置３、搬送装置４、プレス装置５、及び、計測装置１０の順番で配置される。

　ペイオフリール１は、金属帯のコイルＡを支持し、コイルから金属帯を払い出す装置である。アンコイラーレベラー２は、コイルＡの金属帯Ａａをロールで平らにする装置である。ブランキング装置３は、金属帯Ａａを打ち抜いて金属板Ｂを生成する装置である。搬送装置４は、金属板Ｂを搬送する装置である。搬送装置４は、例えば、コンベア、マニピュレータ又はフォークリフト等であってもよい。搬送装置４は、金属板をプレス装置に供給する供給部の一例である。

　プレス装置５は、金属板Ｂをプレス成形してプレス成形品Ｃにする。プレス装置５は、金型として、ダイ６、パンチ７、可動金型８、９を有する。可動金型８、９は、ダイ６及びパンチ７の両方に対して相対位置を変化させることができる。プレス装置５は、ダイ６とパンチ７の間に金属板Ｂを配置して、ダイ６とパンチ７の両方から金属板Ｂを押すことで、金属板Ｂをプレス成形する。

　具体的には、プレス装置５は、ダイ６とパンチ７との相対的な移動によってダイ６の内側にパンチ７を押し込みながら、ダイ６とパンチ７との間で金属板Ｂをプレス成形する。１つのプレス成形品を作るためのプレス成形工程には、可動金型８、９が金属板Ｂに接し且つ可動金型８、９とダイ６又はパンチ７との相対位置を固定した状態で、ダイ６とパンチ７を相対的に近づけて、ダイ６とパンチ７とにより金属板Ｂを押す工程が含まれる。さらに、このプレス成形工程には、可動金型８、９が金属板Ｂに接した状態で、可動金型８、９に対するダイ６又はパンチ７の相対位置を変化させて金属板を成形する工程が含まれる。

　形状測定装置１０は、プレス成形品の形状を測定する。形状測定装置１０は、例えば、光学センサを用いて、プレス成形品の形状を測定する構成であってもよい。また、形状測定装置１０は、例えば、レーザー変位計でプレス成形品の断面形状を測定する構成であってもよい。この場合、プレス成形品のプレス方向（ダイとパンチの相対位置の変位方向）の変位を測定する形状測定装置１０の構成としてもよい。例えば、プレス成形品がハット部材の場合、ハット部材の上方あるいは下方からレーザー変位計によりハット部材の変位を測定することで、ハット部材の断面形状を瞬時に測定することができる。形状測定装置１０は、プレス成形品の形状を示す値を出力してもよい。例えば、形状測定装置１０は、プレス成形品の形状を測定するセンサ（例えば、カメラ又はレーザー変位計等）と、センサで測定されたプレス成形品の画像等のデータを処理してプレス成形品の形状を示す値を計算するコンピュータ等の演算装置を含んでもよい。又は、形状測定装置１０で得られたプレス成形品の画像等のデータを基に、コントローラー１１が、プレス成形品の形状を示す値を演算してもよい。

　コントローラー１１は、プレス装置５及び形状測定装置１０と接続される。ここで、コントローラー１１とプレス装置５及び形状測定装置１０との接続は、有線であっても無線であってもよい。コントローラー１１は、プレス装置５及び形状測定装置１０と通信可能である。本例では、形状測定装置１０は、プレス装置５の下流に設けられるが、プレス装置５の中に形状測定装置１０が設けられる場合もあり得る。例えば、プレス装置５は、複数のプレス金型セットを含む場合、複数のプレス金型セットの間に形状測定装置１０を設けてもよい。この場合、プレス金型セットの間を搬送されるプレス成形品（中間素材）の形状を形状測定装置１０により測定してもよい。

　コントローラー１１は、例えば、プロセッサ１１ａ及び記憶装置１１ｂ（メモリ）を備えるコンピュータで構成することができる。プロセッサ１１ａが、記憶装置１１ｂに格納されたプログラムを実行することにより、コントローラー１１の以下の機能を実現することができる。コントローラー１１は、形状測定装置１０で計測されたプレス成形品の形状に関するデータを用いて、プレス成形における可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する初期位置を制御する。具体的には、コントローラー１１は、形状測定装置１０で計測されたプレス成形品の形状に関するデータと、相関データとに基づき、可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する初期位置を設定する。

　ここで、コントローラー１１により設定される初期位置は、例えば、可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する相対位置を固定し且つ可動金型が金属板に接した状態でダイ６及びパンチ７を相対的に近づけてプレス成形する際の相対位置とすることができる。例えば、１つのプレス成形品を作るためのプレス成形工程において、プレス成形初期設定として、可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する相対位置（すなわち初期位置）を設定位置に固定した状態で、ダイ６及びパンチ７を相対的に近づけてプレス成形を行い、その後、その相対位置を設定位置から変えて、再度、ダイ６及びパンチ７を相対的に近づけてプレス成形を行うことができる。このプレス成形初期設定における、可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する相対位置（初期位置）の設定位置が、コントローラー１１により設定される。

　相関データは、プレス成形時（例えば、プレス成形初期設定における）の可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する初期位置と、プレス成形品の形状との相関関係を示すデータである。具体的には、相関データは、測定により得られるプレス成形品の形状を示す値と、プレス成形における可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する初期位置を制御する値との対応関係を示すデータであってもよい。相関データのデータ形式は、特に限定されない。相関データは、プレス成形品の形状を示す値と、可動金型の初期位置を制御するための値とを対応付けるデータ（例えば、テーブルデータ、マップデータ等）であってもよい。又は、相関データは、プレス成形品の形状を示す値を用いて、可動金型の初期位置を制御するための値を算出する手順を示すデータ（例えば、関数、プログラム又はこれらのパラメータ等）であってもよい。相関データは、フィードバックプレス成形の前に予めコントローラー１１の記憶装置に格納される。相関データは、例えば、過去に測定された複数のプレス成形品の形状とそれらのプレス成形品のプレス成形における可動金型の初期位置とに基づいて、作成することができる。

　例えば、コントローラー１１は、形状測定装置１０から、プレス成形品の形状を示すデータを取得する。コントローラー１１は、相関データを用いて、プレス成形品の形状を示す値を、可動金型８、９のダイ６又はパンチ７に対する初期位置又は変化量を示す制御値に変換する。コントローラー１１は、プレス成形時の可動金型８、９が、制御値の示す初期位置又は変化量になるようにプレス装置５を制御する。

　プレス装置５は、製造ロットに含まれる複数の金属板Ｂに対して、プレス成形を繰り返し、複数のプレス成形品を製造する。製造ロットの複数の金属板それぞれのプレス成形において、コントローラー１１が、可動金型８、９の初期位置を設定してもよい。コントローラー１１は、ある１つの金属板Ｂのプレス成形における可動金型８、９の初期位置を設定するのに、例えば、その金属板Ｂのプレス成形の１回前から５回前までのプレス成形で形成されたプレス成形品のうち少なくとも１つのプレス成形品の形状を示すデータを用いる。これにより、可動金型８、９の初期位置のフィードバック制御が可能になる。

　なお、コントローラー１１は、１回前から５回前のいずれかのプレス成形のプレス成形品の形状に加えて、６回以上前のプレス成形のプレス成形品の形状を用いて、可動金型の初期位置を設定してもよい。例えば、１回前～ｎ回前の全てのプレス成形のプレス成形品の形状を示す値から計算される代表値（例えば、１回前～ｎ回前のプレス成形品の形状を示す値の平均値）を用いて、可動金型の初期位置を設定してもよい。

　図１に示す例では、１つのコイルから払い出された金属帯を打ち抜いて生成された複数の金属板Ｂをプレス成形してプレス成形品にしたものを１つの製造ロットとすることが好ましい。すなわち、製造ロットでプレス成形される複数の金属板Ｂは、同一のコイルから得られる複数の金属板とすることが好ましい。これにより、特性のばらつきが小さい複数の金属板Ｂから複数のプレス成形品をプレス成形することができる。

　さらに、１つのコイルから払い出された金属帯を打ち抜いて複数の金属板Ｂを生成し、生成した順番で、金属板Ｂをプレス成形することが好ましい。これにより、複数の金属板Ｂを圧延順にプレス成形することができる。すなわち、ある１つの金属板と、この金属板の次にプレス成形される金属板は、隣接した圧延順となる。そのため、より特性のばらつきが小さい複数の金属板Ｂから複数のプレス成形品をプレス成形することができる。

　（プレス成形の例）
　可動金型を用いたプレス成形の例を説明する。図２Ａ～図２Ｄは、プレス成形の例を示す図である。ここでは、一例として、可動部材として、パンチ側パッド９を備えるプレス装置によるプレス成形例を説明する。図２Ａ～図２Ｄに示す例では、ダイ側パッド８は、ダイ６の内側に配置されて、金属板の加圧方向に移動可能である。ここで、金属板の加圧方向は、ダイ６のパンチ７に対する相対移動の方向とする。パンチ側パッド９は、パンチ７の加圧面７ａよりも外側に突出された状態で配置されて、パンチ７の加圧面７ａと同一の高さまで押し込み可能である。

　具体的に、ダイ６は、その内側にプレス成形品の形状に対応した凹部６ａを有している。パンチ７は、ダイ６の凹部６ａに対応した形状の凸部を有する。この凸部の上面が金属板Ｂを加圧する加圧面７ａとなる。パンチ側パッド９は、油圧シリンダなどの昇降機構（図示略）を介して上下方向（加圧方向）に移動可能とされている。ダイ側パッド８は、油圧シリンダなどの昇降機構（図示略）を介して上下方向に移動可能とされている。さらに、ダイ側パッド８は、金属板Ｂに押し当てられた状態でパンチ側パッド９と共に上下方向に移動可能となっている。ダイ６の凹部６ａの底面には、昇降機構を通す孔部（図示略）が設けられている。パンチ側パッド９は、パンチ７の加圧面７ａに形成された凹部の内側に配置されている。また、パンチ側パッド９は、凹部の内側に配置されたガススプリング９ｓにより上方に向かって付勢されている。このガススプリング９ｓの付勢により、パンチ側パッド９の上面がパンチ７の加圧面７ａよりも外側に突出された状態となっている。

　プレス装置５は、パンチ７の加圧面７ａよりもパンチ側パッド９が外側に突出された状態で、パンチ側パッド９とダイ側パッド８を金属板Ｂに押し当てながら、ダイ６とパンチ７とを相対的に近づけて金属板Ｂをプレス成形する。成形下死点において、パンチ側パッド９がパンチ７の加圧面７ａと同一の高さとなるまで金属板Ｂをプレス成形する。

　より具体的には、先ず、図２Ａに示すように、パンチ７の加圧面７ａよりもパンチ側パッド９が外側に突出された状態で、ダイ側パッド８を金属板Ｂに押し当てながら、ダイ６及びダイ側パッド８を下降させることによって、ダイ６とパンチ７との間で金属板Ｂをプレス成形する。このとき、パンチ側パッド９のパンチ７に対する初期位置すなわちパンチ７の加圧面７ａに対するパンチ側パッド９の上面の高さ（突出し量）Ｈは固定される。成形される金属板Ｂには、パンチ７の加圧面７ａに対するパンチ側パッド９の上面の高さ（突出し量）Ｈに応じて、金属板ＢにたるみＢａが生じる。そして、この状態からさらに、図２Ｂに示すように、金属板ＢのたるみＢａを所定量に制御しながら、ダイ６を下降させることによってプレス成形を継続する。図２Ｃに示すように、成形下死点の手前Ｈまで、ダイ６を下降させる。この時、ダイ側パッド８の加圧機構が縮みながらダイ６が下降する。

　図２Ａ～図２Ｃに示す工程では、パンチ側パッド９に対するパンチ７の初期位置すなわち突出し量Ｈが固定された状態で、ダイ６とパンチ７を相対的に近づける。図２Ｃに示す段階、すなわちダイ側パッド８がダイ６に対して底付きされることで完全に収納された段階（成形下死点から突出し量Ｈだけ手前の段階）から、パンチ側パッド９の上面とパンチ７の加圧面７ａとの距離が縮み始める。図２Ｃの段階から図２Ｄの段階に至るまでの間に、パンチ側パッド９に対するパンチ７の相対位置が変化する。図２Ｄに示すように、パンチ側パッド９の上面が、パンチ７の加圧面７ａと同一の高さとなるまで金属板Ｂをプレス成形する。このとき、金属板Ｂに形成されたたるみＢａが、面内圧縮応力を受けながら、パンチ７およびダイ６間の縦壁部に向かって流出される。これにより、ハット形断面形状のプレス成形品を得ることができる。

　図２Ａ～図２Ｄに示す例では、金属板Ｂに形成されたたるみＢａを縦壁部に向かって流出させることにより、曲げ領域が拡大する。これにより、プレス成形される被加工材のスプリングバックとスプリングゴーとをバランスさせることができる。その結果、縦壁やフランジ部の形状不良を少なくすることができる。

　上記例では、１つの金属板Ｂに対するプレス成形において、パンチ側パッド９のパンチ７に対する初期位置を固定した状態（プレス初期設定の状態）で、ダイ６をパンチ７に対して相対的に近づけて金属板Ｂをプレス成形する工程と、パンチ側パッド９のパンチ７に対する相対位置を変化させてダイ６をパンチ７に対して相対的に近づけて金属板Ｂをプレス成形する工程が含まれる。プレス初期設定におけるパンチ側パッド９とパンチ７との相対位置（初期位置）、すなわちパンチ側パッド９の突出し量Ｈは、コントローラー１１によって制御される。突出し量Ｈは、可動金型の初期位置の設定値の一例である。

　なお、可動金型を用いたプレス成形は、上記例に限られない。例えば、プレス装置において、ダイ側パッド８又はパンチ側パッド９のいずれかを省略することもできる。また、上記例は、予め曲げ成形された中間素材の金属板Ｂをプレス成形する例であるが、プレス装置は、曲げ成形されていない平板をプレス成形するものであってもよい。

　一般的に、曲げ成形では、ダイ側パッドが、金属板のパンチ側パッドあるいはパンチに対する位置ずれ防止のために設定されることが多い。言い換えると、位置ずれしにくい形状では、ダイ側パッドが省略できる場合もある。図２Ａ～図２Ｄに示した成形例においても、ダイ側パッド８を省略できる場合がある。図２Ａ～図２Ｄに示した成形例において、ダイ側パッド８を省略する場合、成形初期から図２Ｃに示す段階に至るまで、ダイ側パッド８に相当する部位は、ダイ６の凹み部に収納された状態でダイと一体となった状態となる。成形初期段階から図２Ｃに示す段階まで、金属板Ｂの断面幅方向の中央部は、ダイ側パッド８がある場合と同様に、パンチ側パッド９によって下側から持ち上げられた状態で、プレス成形が進む。図２Ｃに示す段階の後、パンチ側パッド９はダイ６によって下向きに押し込まれることによって下降し、図２Ｄと同様にプレス成形が完了する。

　（プレス成形品の例）
　図３は、プレス成形品の一例を示す断面図である。図３に示すプレス成形品１２は、例えば、図２Ａ～図２Ｄに示すプレス成形により得られる。プレス成形品１２は、断面がハット形状である。プレス成形品１２は、図３に示す断面に垂直な方向を長手方向とする長尺部材である。プレス成形品１２の幅方向に延在する天板１２Ａと、天板１２Ａの幅方向両端に隣接する一対の稜線部１２Ｂとを含む。また、プレス成形品１２は、稜線部１２Ｂから天板１２Ａの裏面側（板厚方向一方側）へ延出した一対の縦壁１２Ｃと、一対の縦壁１２Ｃの先端（下端）に隣接する一対の稜線部１２Ｄとを含む。さらに、プレス成形品１２は、一対の稜線部１２Ｄから天板１２Ａの幅方向両側へそれぞれ延出した一対のフランジ１２Ｅを含む。天板１２Ａと縦壁１２Ｃのなす角度θ２は、９０ｄｅｇ．の場合に限られない。角度θ２は、９０～１２５ｄｅｇ．が例示できる。この範囲の強加工では、特に、スプリングバック等の課題が顕在化するため、上記フィードバック制御が有効になる。角度θ２が９０ｄｅｇ．未満の鋭角だとプレス成形品を金型から取り外すのに支障をきたす場合がある。

　形状測定装置１０は、プレス成形品１２の形状として、例えば、天板１２Ａとフランジ１２Ｅとのなす角度θ１を測定してもよい。例えば、プレス成形品１２を、長手方向正面から撮影した画像において、天板１２Ａとフランジ１２Ｅを認識してこれらの角度θ１を算出することができる。この例においては、天板１２Ａとフランジ１２Ｅのなす各θ１が、所望の形状を示す所定の基準値θｃ、この場合０ｄｅｇ．より大きい場合（θ１＞θｃ＝０ｄｅｇ．）はスプリングバックとなり、θ１が基準値θｃより小さい場合（θ１＜θｃ＝０ｄｅｇ．）は、スプリングゴーとなる。

　なお、スプリングバック又はスプリングゴーの度合いを示す値は、上記例の角度θ１に限られない。例えば、天板１２Ａとフランジ１２Ｅのなす角度θ２、又は、フランジ１２Ｅの底面の垂直方向の高低差Ｔ１等を、スプリングバック又はスプリングゴーの度合いを示す値として、測定してもよい。これらの場合、上記の相関データは、例えば、スプリングバック又はスプリングゴーの度合いを示す値と、可動金型のダイ又はパンチに対する初期位置との相関関係を示すデータとなる。形状測定装置１０により測定されるプレス成形品の形状は、上記例の値に限られない。

　（動作例）
　図４は、本実施形態におけるコントローラー１１の動作例を示すフロー図である。図４に示す例では、まず、コントローラー１１は、プレス条件を初期設定する（Ｓ１）。プレス条件には、例えば、可動金型のダイ又はパンチに対する初期位置が含まれる。一例として、上記のパンチ側パッド９の突出し量Ｈの初期値が設定される。なお、プレス条件は、可動金型の初期位置に限られない。

　コントローラー１１は、予め求めておいた相関データを取得する（Ｓ２）。例えば、コントローラー１１は、フィードバック処理に用いる相関データを決定し、アクセス可能な状態とする。例えば、コントローラー１１のコンピュータがアクセス可能な記録媒体（コントローラー１１に内蔵又は外部の記憶装置）に予め記録されたデータの中から、処理に用いる相関データを抽出し、メモリ（記憶装置１１ｂ）に格納する。相関データは、予め作成され、コントローラー１１がアクセス可能な記憶媒体に記録される。

　図５は、相関データで示される相関関係の一例を示すグラフである。図５に示すグラフは、可動金型（パンチ側パッド９）の突出し量Ｈと、スプリングバック／スプリングゴーとの関係を示している。グラフの縦軸の角度差は、図３に示すプレス成形品１２の天板１２Ａとフランジ１２Ｅのなす角θ１と基準値θｃ、この場合０ｄｅｇ．との差（θ１－θｃ＝０ｄｅｇ．）を示す。基準値θｃは、スプリングバック及びスプリングゴーがない場合の天板とフランジ１２Ｅのなす角度とする。角度差がプラスの場合スプリングバックであり、角度差がマイナスの場合スプリングゴーである。図５に示すグラフに示す相関関係を用いることで、例えば、角度差が、＋１ｄｅｇ．の場合、突出し量Ｈをどの程度下げるとスプリングバックを解消できるかを計算することができる。図５のグラフに示す相関関係を示すデータは、例えば、様々な角度差と突出し量Ｈとの対応関係を記録したテーブルデータ又はマップデータであってもよいし、グラフの線の関数を示すデータであってもよい。

　図４のＳ３において、コントローラー１１は、プレス装置５を制御して、金属板Ｂのプレス成形を実行する。また、コントローラー１１は、Ｓ３でプレス成形されたプレス成形品の形状を形状測定装置１０に測定させる（Ｓ４）。一例として、形状測定装置１０は、図３に示すプレス成形品１２の天板１２Ａとフランジ１２Ｅのなす角度θ１を測定する。

　コントローラー１１は、Ｓ５のフィードバック計算において、Ｓ４で測定されたプレス成形品の形状を示す値（例えば、角度θ１）と、相関データとを用いて、次のプレス成形における可動金型の初期位置（例えば、パンチ側パッド９の突出し量Ｈ）を算出する。コントローラー１１は、Ｓ５で算出した値を、プレス条件として、プレス装置５に設定する（Ｓ６）。これにより、１回前のプレス成形品の形状測定結果を、次のプレス成形における可動金型の初期位置に、フィードバックすることができる。

　図４のＳ３～Ｓ６の処理は、１つの製造ロットに含まれる複数の金属板について繰り返される。これにより、１つの製造ロットの１回目以外のプレス成形のそれぞれにおいて、フィードバック制御が可能になる。

　（実施例）
　図６は、パンチ側パッド９の突出し量Ｈをフィードバック制御した場合のフランジの位置精度を測定した結果を示すグラフである。縦軸は突出し量及びフランジ位置精度を示す。フランジ位置精度は、目標とする基準位置を０．０としている。図６に示す結果から、突出し量Ｈをフィードバック制御することで、位置精度を０．０に近づけることができる傾向が見られた。図６に示す結果では、位置精度の標準偏差が０．４４ｍｍであった。

　なお、図６に示す結果は、複数金属板のプレス成形の順番は、圧延順になっていない場合の結果である。すなわち、図６の実験では、各プレス成形の金属板と、次のプレス成形の金属板は、コイルの近接する箇所から採取した金属板か否かが不明である。

　これに対して、図７は、同一コイルから採取した複数の金属板を圧延順にプレス成形した場合の突出し量と位置精度の結果を示すグラフである。図７に示す結果では、図６に示す結果に比べて、プレス成形品の形状のばらつきが小さくなっている。図７に示す結果では、位置精度の標準偏差が０．０４ｍｍであった。なお、図７に示す実験では、位置精度が±０．１５ｍｍ以内の場合は、次のプレス成形への突出し量のフィードバック制御はしないこととした。

　図８は、同一コイルから採取した複数の金属板を圧延順にプレス成形した場合の突出し量と位置精度の結果を示すグラフである。同一コイル内での特性のばらつきが大きな金属板を使用した。図８に示す結果では、標準偏差が０．１０ｍｍであった。これは、プレス成形の順番の隣り合う金属板の特性が大きく変化しないため、フィードバック制御が好適に作用した結果と考えられる。

　（変形例）
　図９は、プレスラインの構成の変形例を示す図である。図９に示す例では、コイルＡから切り出された金属板Ｂが、切り出された順に積み重ねられて梱包され、プレス装置５のある場所まで運搬される。このように、コイルＡから払い出された金属帯Ａａの端から順に複数の金属板Ｂを切り出し、切り出した順に積み重ねることで、複数の金属板Ｂを圧延順に積み重ねることができる。

　圧延順に積み重ねられた複数の金属板Ｂは、梱包されて小梱包ＢＳとなる。複数の小梱包ＢＳを含む金属板セットが、プレス装置５の場所へ運搬される。複数の小梱包ＢＳのそれぞれには、他の小梱包ＢＳとの圧延順の関係を示す情報１３が記録されている。この情報１３の記録は、ラベル又は印字のような外観で可視できる形態であってもよいし、ＩＣタグのように電子情報であってもよい。

　小梱包ＢＳは、複数の金属板Ｂをまとめたものである。小梱包ＢＳの形態は、特に限定されない。例えば、小梱包ＢＳは、ラック、箱、帯等であってもよい。

　プレス装置５の場所では、金属板セットに含まれる複数の小梱包ＢＳを圧延順或いは圧延逆順に順次選択し、各小梱包ＢＳから、複数の金属板を積載順に取り出してプレス装置５でプレス成形する。これにより、金属板セットに含まれる複数の小梱包ＢＳに含まれる複数の金属板Ｂが、圧延順に、プレス成形される。複数の小梱包ＢＳの金属板Ｂを順にプレス成形する際に、１つの小梱包ＢＳの金属板Ｂの成形が終了し、次の小梱包ＢＳの金属板Ｂを成形する際に、圧延順が最も近い、すなわち隣り合う圧延順の金属板をプレス成形することができる。すなわち、小梱包ＢＳの切り替わりでも隣り合う圧延順に、金属板Ｂをプレス成形できる。

　上記実施形態は、一例として、熱間圧延で圧延された金属帯のコイルから金属板を切り出してプレス成形する場合に適用することができる。熱間圧延の工程では、熱と張力を加えて熱間圧延された鋼帯は、ランアウトテーブル上で水によって冷却されながら、ダウンコイラーに送られ、巻き取られる。この際、鋼帯の場所によって冷却条件に差異が生じうるため、厳密には鋼帯の特性は均質ではない。しかし、鋼帯上の全ての箇所を細分化して特性値を採取し、それに適したプレス条件を設定することはほぼ不可能である。

　発明者らは、圧延された鋼帯における特性の変化は急激には起こらない傾向にあることに注目した。また、鋼板の表面疵(スケール疵)も、その発生原因は様々であるが、圧延方向に徐々に程度が変化する傾向がある。さらに、全幅ではなくある幅位置にスケール疵が発生することが多い。発明者らは、プレス成形のフィードバック制御の精度を高めるには、加工対象の金属板の特性が似ていることが望ましいことを見いだした。

　発明者らは、これらの事情を鑑みて、圧延順に金属板をプレス成形することで、成形順が隣り合った金属板では特性とその分布が大きく変わらないことを見いだした。すなわち、似たような特性の金属板を順に成形するには、金属板を圧延順に（あるいはその逆順に)成形するとよいという知見を得た。上記実施形態によれば、似たような特性を有する複数の金属板を順にプレス成形し、フィードバック制御することで、プレス成形品の形状の精度を向上させることができる。

　一般に、金属帯のコイルの質量は１０～２０トンであることが多い。１個のコイルからプレス成形品を数千～数万個採取することが可能である。しかし、一度に数千個ものプレス成形品が必要となることは少ない。一つの製造ロットのプレス成形品は数百～数千個であることが多い。すぐには必要とされないプレス成形品を倉庫に保管する場合、プレス成形品は立体的であるため、膨大な倉庫の容量が必要になる。必要以上のプレス成形品の在庫を持たないように、必要なだけプレス成形品を製造した後、ペイオフリールのコイルを結束してプレスラインから取り出してもよい。しかし、コイルをプレスラインから取り出す際、コイルの巻きが緩む恐れがある。コイルの巻きが緩むと、コイル内の緩んだ箇所で金属帯同士がこすれて擦り傷が発生する恐れがある。このような事情から、ペイオフリールに装入されたコイルの金属帯は、まとめて、カットされた切板か、切板を打ち抜いた金属板にすることが好まれる場合がある。切板や金属板は平坦であり、積み重ねて保管することができるので、プレス成形品を補完するのに比べて倉庫の容量も必要とされない。図９に示す変形例のように、複数の小梱包に圧延順の情報を記録した金属板セットを導入することで、金属板の保管又は運搬が行われる場合でも、圧延順に金属板をプレス成形することが容易になる。なお、本開示では、金属板は、コイルの金属帯をカットした切板、及び、切板を打ち抜いた金属板の双方を含むものとする。

　なお、本発明を適用可能な金属板の材料は特に限定されない。金属板の材料としては、例えば、９８０ＭＰａ級高強度鋼板（ハイテン：High Tensile Strength Steel Sheets）の薄板を用いてもよい。近年、プレス成形品の軽量化のため、プレス成形品の高強度化が進んでいる。それに合わせ、プレス成形品の素材の高強度化も進んでいる。素材が高強度化すると所望の形状にプレス成形するのが困難になる。例えば、スプリングパックは一般に素材が高強度化するほど激しくなる。上記実施形態によれば、９８０ＭＰａ以上の引張強さを有する金属板を用いた場合であっても、製造ロット内の複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできる。

　また、例えば引張強さが２７０ＭＰａ級の鋼板と、１．２ＧＰａ級の鋼板とでは、一般的には板厚や引張強さのばらつきは１．２ＧＰａ級の鋼板の方が大きい傾向にある。板厚や引張強さのばらつきといった素材の特性のばらつきが大きければ、金型形状を調整し、製造ロットの最初にプレス成形したプレス成形品の形状が所望の形状であったとしても、製造ロット内で後にプレス成形するプレス成形品も所望の形状にならない可能性が高くなる。上記実施形態によれば、素材の特性のばらつきが比較的大きい９８０ＭＰａ以上の引張強さを有する金属板を用いた場合であっても、フィードバック制御によって、製造ロット内の複数のプレス成形品の形状のばらつきを小さくできる。

　以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

　１：ペイオフリール
　２：アンコイラーレベラー
　３：ブランキング装置
　４：搬送装置
　５：プレス装置
　６：ダイ
　７：パンチ
　８：可動金型（ダイ側パッド）
　９：可動金型（パンチ型パッド）
　１０：形状測定装置
　１１：コントローラー
　１２：プレス成形品

Claims

　プレス成形品の製造方法であって、
　ダイ、パンチ、並びに、前記ダイ及び前記パンチの両方に対して相対位置を変更可能な可動金型により複数の金属板を連続してプレス成形し複数のプレス成形品を作製することを含み、
　前記複数のプレス成形の少なくとも１つは、フィードバックプレス成形であり、
　前記フィードバックプレス成形は、
　　前記複数のプレス成形品のうち前記フィードバックプレス成形より前にプレス成形した前のプレス成形品の形状を測定すること、前記前のプレス成形品の形状に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定すること、
　　設定された前記可動金型の初期位置で、プレス成形することを含む、プレス成形品の製造方法。
　前記フィードバックプレス成形は、
　予め求めておいた相関データであって、プレス成形時の前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置とプレス成形品の形状との相関関係を示す相関データを取得することをさらに含み、
　前記初期位置は、前記前のプレス成形品と、前記相関データとに基づいて設定される、請求項１に記載のプレス成形品の製造方法。
　前記前のプレス成形品は、フィードバックプレス成形の直前の所定回数分のプレス成形のプレス成形品のうち少なくとも１つである、請求項１又２に記載のプレス成形品の製造方法。
　前記プレス成形される前記複数の金属板は、同一の圧延コイルから得られる複数の金属板である、請求項１～３のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法。
　前記複数の金属板において、連続してプレス成形される２以上の金属板のうち１つの金属板と前記１つの金属板の次にプレス成形される前記金属板は、隣接した圧延順である、請求項４に記載のプレス成形品の製造方法。
　前記圧延順に積み重ねられた複数の金属板を備える金属板セットから、前記金属板を積み重ね順に取り出し、プレス成形する、請求項５に記載のプレス成形品の製造方法。
　前記金属板の引張強さは９８０ＭＰａ以上である請求項１～６のいずれか１項に記載のプレス成形品の製造方法。
　複数の小梱包を備え、
　前記小梱包のそれぞれは、圧延順に積み重ねられた複数の金属板を含み、
　前記小梱包のそれぞれには、他の前記小梱包との圧延順の関係を示す情報が記載されている、金属板セット。
　ダイと、
　パンチと、
　前記ダイ及び前記パンチに対して相対位置を変更可能な可動金型と、
　前記ダイ、前記パンチ、及び前記可動金型を制御するコントローラーとを備え、
　前記コントローラーは、複数の金属板に対する複数のプレス成形を繰り返すよう前記制御を行い、
　前記複数のプレス成形は、少なくとも１回のフィードバックプレス成形を含み、
　前記フィードバックプレス成形は、
　　前記複数のプレス成形のうち前記フィードバックプレス成形より前のプレス成形で作製した前のプレス成形品の測定された形状に基づき、前記可動金型の前記ダイ又は前記パンチに対する初期位置を設定すること、及び、設定された前記可動金型の初期位置でプレス成形することを含む、プレス装置。
　同一の圧延コイルから得られる前記複数の金属板を、圧延順に、前記プレス装置へ供給する供給部をさらに備える、請求項９に記載のプレス装置。
　請求項９又は１０に記載のプレス装置を含むプレスラインであって、
　ペイオフリールと、
　前記ペイオフリールの下流に配置されたアンコイラーレベラーと、
　前記アンコイラーレベラーの下流に配置されたブランキング装置と、
　前記ブランキング装置の下流に配置された搬送装置と、
　前記プレス装置の中、または下流に配置された形状測定装置と、をさらに備え、
　プレス装置は、前記搬送装置の下流に配置される、プレスライン。