加熱装置及び加熱方法
【課題】本発明は、加熱対象であるブランク内に正確な温度分布を設けることが可能な加熱技術を提供することを課題とする。
【解決手段】通電加熱装置１は、ブランク２の所定部位に接触可能であり、かつ、ブランク２の所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材２０と、ブランク２への加熱途中の所定のタイミングで、温度制御部材２０をブランク２に対して近接する方向に移動させて、温度制御部材２０をブランク２と接触させる押圧部材３０と、を具備し、温度制御部材２０は、ブランク２の温度と同一温度に制御された状態でブランク２に接触され、前記所定温度に制御された温度制御部材２０により、前記加熱途中のブランク２の所定部位から抜熱することにより、ブランク２内に所定の温度分布を設ける。
【解決手段】通電加熱装置１は、ブランク２の所定部位に接触可能であり、かつ、ブランク２の所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材２０と、ブランク２への加熱途中の所定のタイミングで、温度制御部材２０をブランク２に対して近接する方向に移動させて、温度制御部材２０をブランク２と接触させる押圧部材３０と、を具備し、温度制御部材２０は、ブランク２の温度と同一温度に制御された状態でブランク２に接触され、前記所定温度に制御された温度制御部材２０により、前記加熱途中のブランク２の所定部位から抜熱することにより、ブランク２内に所定の温度分布を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電加熱、高周波誘導加熱等の加熱方法を用いて、ブランクを所望温度に加熱する技術に関する。特に、ホットプレス成形の前工程として行われる加熱工程において、加熱中のブランクの温度を部分的に制御して、係る温度制御部位と、他の部位との間に所定の温度差を設ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼き入れ性のある素材（鋼材等）からなるブランクを所定温度まで加熱して、金型内に投入するとともに金型を型締めして、ブランクを型締めした状態の金型に接触させることによって急冷して焼き入れつつ、所望の形状にプレス成形するホットプレス成形が公知である。
上記ホットプレス成形により得られる成形品は、所定の焼き入れ工程を経ることによって高強度部材又は超高強度部材として成形されており、トリム加工、穴あけ加工等の適宜の後加工を経て、自動車車体の構造部材、補強部材等の製品として用いられる。
しかし、上記のように高強度部材又は超高硬度部材として成形される成形品は、その硬度により後加工の際に高い加工能力を有する加工装置が必要であること、さらに、後加工に要する時間が長くなること等の問題がある。
【０００３】
上記のような問題を解決する一手段として、特許文献１には、加熱炉の輻射熱を用いてブランクを加熱する方法であって、ブランクよりも熱伝導率の低い断熱材をブランクの所定部位に装着することによって、当該断熱材が装着された部位への輻射熱を遮蔽し、係る断熱材装着部位が所定の温度以下となるように加熱する技術が開示されている。
このような加熱技術を用いて加熱された後の断熱材装着部位は、オーステナイト変態点（Ａｃ３点）以下となる低温部位としてブランク内に存在するため、ホットプレス成形時に焼き入れされることがない。これにより、断熱材装着部位を加工容易な軟質部位として成形することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１における断熱材は、厳密な温度管理がなされていないため、ブランクに発生する低温部位の温度が安定しないという問題がある。特に、特許文献１に開示される技術を量産工程に適用した場合、加熱工程を繰り返す際に、断熱材の温度が上昇し、低温部位の温度が上昇するため、断熱材装着部位の硬度が安定せず、後加工に不具合をもたらす可能性がある。
また、加熱開始時からブランクに断熱材を取り付けているため、断熱材装着部位近傍の加熱効率が低下するという問題、並びに、断熱材装着部位近傍の徐変部位の領域が大きくなるという問題がある。これにより、強度が必要な部位が十分に焼き入れられないという不具合が生じ得る。
さらに、加熱炉内で同時に複数のブランクを加熱する場合には、多数の断熱材が必要となるため、量産工程に持ち込む際にコスト面、作業性で劣るという課題が残る。
以上のように、従来の加熱技術では、ブランク内に正確な温度分布を設けることが困難であった。また、従来の加熱技術を量産工程に適用する際に解決すべき課題が残されているため、実用的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、加熱対象であるブランク内に正確な温度分布を設けることが可能な加熱技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様である加熱装置は、ホットプレス成形に用いるブランクを加熱する加熱装置であって、前記ブランクの所定部位に接触可能であり、かつ、当該ブランクの所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材と、前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記温度制御部材を前記ブランクに対して近接する方向に移動させて、前記温度制御部材を前記ブランクと接触させる押圧部材と、を具備し、前記温度制御部材は、前記ブランクの温度と同一温度に制御された状態で当該ブランクに接触され、前記所定温度に制御された温度制御部材により、前記加熱途中のブランクの所定部位から抜熱することにより、前記ブランク内に所定の温度分布を設ける。
【０００８】
前記ブランクは、一方向を長手方向とする矩形状を有し、前記温度制御部材及び押圧部材は、少なくとも前記ブランクの長手方向に向けて複数に分割され、当該複数に分割される温度制御部材及び押圧部材は、個別に押圧されることが好ましい。
【０００９】
前記ブランクの所定部位は、前記ホットプレス成形後の後加工時に加工が施される部位であり、前記押圧部材は、前記ブランクがＡｃ１変態点温度に到達する直前となるタイミングで、当該ブランクと同一温度に制御された状態の前記温度制御部材を前記ブランクに接触させることが好ましい。
【００１０】
前記ブランクへの加熱は、通電加熱により行われることが好ましい。
【００１１】
本発明の第二の態様である加熱方法は、ホットプレス成形工程に用いるブランクを加熱する加熱方法であって、前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記ブランクの所定部位に、非導電性の接触部を当該ブランクとの接触部位に有し、前記加熱途中のブランクと同一温度に制御された温度制御部材を接触させることによって、前記ブランクの所定部位の温度を所定の温度以下に制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱対象であるブランク内に正確な温度分布を設けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加熱対象であるブランクを示す斜視図であり、（ａ）はブランク、（ｂ）は成形品、（ｃ）は製品を示す。
【図２】第一実施形態に係る通電加熱装置を示す平面概略図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図３】第一実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図４】第一実施形態に係る通電加熱装置の制御構成を示す図である。
【図５】第二実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図６】第二実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図７】第三実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図８】第三実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図９】第四実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図１０】第四実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図１１】第四実施形態に係る通電加熱装置の加熱対象であるブランクを示す図であり、（ａ）はブランク、（ｂ）は製品を示す。
【図１２】第四実施形態に係る通電加熱装置の制御構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一実施形態］
以下では、図面を参照して、本発明に係る加熱装置の第一実施形態である通電加熱装置１について説明する。通電加熱装置１は、ブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する。
ブランク２は、通電加熱装置１による加熱対象であり、焼き入れ性のある鋼材（例えばボロン鋼）を材料とする平板部材である。
また、図１に示すように、ブランク２は、通電加熱装置１による加熱工程後、適宜のホットプレス成形装置を用いて所定形状を有する成形品３として成形され、さらにトリム加工、穴あけ加工等の後加工を経て最終的な製品４として製造される。本実施形態では、製品４を自動車車体のドアビームとして、当該ドアビームの形態に応じて形状等が設計されるブランク２に対する加熱工程について取り扱う。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、ブランク２は、一方向を長手方向とする矩形状を有する平板部材である。
図１（ｂ）に示すように、成形品３は、ブランク２をプレス成形して得られる中間品であり、ハット型断面を有する。
図１（ｃ）に示すように、製品４は、ハット型断面を有するドアビームであり、成形品３に対して所定のトリム加工、及び穴あけ加工を施すことにより、所定の外形を有する形状にトリミングされ、かつ、頂面に複数の穴５・５、フランジ面に複数の穴６・６が形成されている。これらの穴５・５・６・６は、例えば自動車車体に固定する際等に用いられる。
【００１６】
図２及び図３に示すように、通電加熱装置１は、一対の通電電極１０・１０、温度制御部材２０、押圧部材３０を具備する。
通電加熱装置１では、通電電極１０・１０間に流れる電流によってブランク２が均一的に加熱される。一方で、ブランク２への加熱途中の所定のタイミングで押圧部材３０を駆動し、所定の温度に制御された状態の温度制御部材２０をブランク２の所定部位に押し当てて、温度制御部材２０を接触させることにより係る部位から抜熱する。このようにして、通電加熱によって加熱されるブランク２内に所定の温度分布を設けるものである。
【００１７】
図２及び図３に示すように、通電電極１０・１０は、クリップ式の電極であり、ブランク２を厚み方向両側から挟持することによりブランク２の両端部にそれぞれ取り付けられている。通電電極１０・１０には、図示せぬ電源装置が接続されており、当該電源装置によって通電電極１０・１０間に所定の電圧が印加され、一方の通電電極１０から他方の通電電極１０に電流が流れる。このようにして、通電電極１０・１０によってブランク２が均一的に通電加熱される。
【００１８】
図２及び図３に示すように、温度制御部材２０は、ブランク２の所定部位に面接触可能である。
ここで、ブランク２の所定部位とは、ホットプレス成形後、つまり成形品３から製品４を製造する際に、後加工としてトリム加工又は穴あけ加工が施される部位であり、ホットプレス成形時に低硬度部位として成形される部位である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、温度制御部材２０は、第一ブロック２１・２１・２１・２１、第二ブロック２２を含む。
第一ブロック２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する形状を有する。各第一ブロック２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第二ブロック２２は、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位に対応する形状を有する。第二ブロック２２は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
このように、ブランク２を厚み方向両側から挟み込む上下の対として構成される各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、それぞれブランク２の厚み方向両側に配置されており、ブランク２を挟み込むようにしてブランク２の両面側から面接触する。
【００２０】
各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２自身の温度がそれぞれ所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、所定の温度に調整された状態で、上述のようにブランク２の所定部位に接触する。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２の温度とブランク２の温度との間に所定の温度差を発生させた状態で接触させることが可能である。
これにより、ブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２へ移動する熱伝導量が安定し、ブランク２に対する安定的な抜熱が実現される。従って、ブランク２の所定部位における温度を正確に制御することができ、ブランク２内に正確な温度分布を設けることができる。
以上のように、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、ホットプレス成形後に後加工が施されるブランク２の所定部位に対して厚み方向両面側から面接触可能に構成され、かつ、個別に温度調整可能に構成されている。
【００２１】
また、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、少なくともブランク２との接触部位に高熱伝導性、かつ、非導電性の接触部を備える。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、高熱伝導性、かつ、非導電性の接触部を介してブランク２と接触する。
つまり、第一ブロック２１及び第二ブロック２２におけるブランク２側の部位が接触部位として構成され、前記接触部位においてブランク２に実際に接触する面が接触部として構成されている。例えば、ブランク２の上方に配置される第一ブロック２１及び第二ブロック２２においては、その下部がブランク２に対する接触部位となり、その下面がブランク２に対する接触部となる。
このように、ブランク２内に流れる電流が各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側へ流入することが防止されるため、ブランク２の通電加熱に影響を与えることがない。
また、前記接触部は、ブランク２よりも熱伝導率の高い部材により構成されている。このため、ブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２への良好な熱の移動が実現される。
【００２２】
上記高熱伝導率、かつ、非導電性を確保する材料としては、例えばセラミック等が挙げられる。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２の構成材料をセラミックとすることによって、ブランク２からの電流の流入を防止することが可能であるとともに、大きい熱伝導率により効率的にブランク２の所定部位を抜熱することが可能である。
また、ブランク２との接触部位側の表面にセラミックコーティングを施して、接触部のみに非導電性の機能を持たせ、本体を銅等の安価な高熱伝導率材料によって構成することも可能であり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２を構成する材料を限定するものではなく、これらの部材を製造する際のコスト面、製造負荷等を考慮して選択することが可能である。
ここで、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２におけるブランク２との間の非導電性の機能は、通電加熱中のブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側への電流の流入を防止することであるため、例えば前記接触部を構成する材料に、ブランク２の電気抵抗値に比べて非常に大きい電気抵抗値を有する金属を適用し、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側への電流の流れを防止する構成とすることも可能である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、押圧部材３０は、温度制御部材２０の第一ブロック２１・２１・２１・２１を押圧する第一押圧部材３１・３１・３１・３１、及び第二ブロック２２を押圧する第二押圧部材３２を含む。
第一押圧部材３１は、第一ブロック２１を着脱自在に支持する支持部材３１ａ、支持部材３１ａを往復移動するシリンダ３１ｂ等を含む。
第二押圧部材３２は、第二ブロック２２を着脱自在に支持する支持部材３２ａ、支持部材３２ａを往復移動するシリンダ３２ｂ等を含む。
【００２４】
支持部材３１ａは、第一ブロック２１の外形よりも大きい平板状の部材であり、十分な剛性及び絶縁性を有する材料によって構成されている。
シリンダ３１ｂは、エアシリンダ、油圧シリンダ、コイルばね等により構成されるアクチュエータであり、支持部材３１ａの重心部に接続されており、支持部材３１ａをバランスよく押圧することが可能である。シリンダ３１ｂは、適宜の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
【００２５】
支持部材３２ａは、第二ブロック２２の外形よりも大きい平板状の部材であり、十分な剛性及び絶縁性を有する材料によって構成されている。
シリンダ３２ｂは、エアシリンダ、油圧シリンダ、コイルばね等により構成されるアクチュエータであり、支持部材３２ａの重心部に接続されており、支持部材３２ａをバランスよく押圧することが可能である。シリンダ３２ｂは、適宜の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
【００２６】
各第一押圧部材３１及び第二押圧部材３２のシリンダ３１ｂ・３２ｂは、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、支持部材３１ａ・３２ａに支持される各ブロック２１・２２をブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際に、各ブロック２１・２２を介してブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
なお、帯状に形成される第二ブロック２２を押圧する第二押圧部材３２の支持部材３２ａを分割することにより、シリンダ３２ｂから支持部材３２ａを介した第二ブロック２２へ伝達される押圧力のばらつきを低減する構成としても良く、各ブロック２１・２２を安定的にブランク２に押し当てることが可能であれば適用できる。
【００２７】
上記のように、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、支持部材３１ａ・３２ａによって着脱自在に支持されているため、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２に不具合が生じた場合に個別に交換することが可能である。本実施形態では、このように作業性・汎用性に優れる形態を実現している。
【００２８】
以下に、図４を参照して、通電加熱装置１における、温度制御部材２０の温度制御、及び押圧部材３０の押圧タイミング制御について説明する。
（１）ブランク２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度に到達する直前（より厳密には、Ａｃ１変態点よりも若干（数十℃）低くなる程度）の温度Ｔ１となるタイミングで、押圧部材３０を駆動して、温度制御部材２０（各第一ブロック２１、第二ブロック２２）をブランク２に接触させる。このとき、温度制御部材２０は、温度Ｔ１となるように温度制御されている。
（２）温度制御部材２０は、ブランク２と接触した状態で、温度Ｔ１を保持するように温度制御される。温度制御部材２０と接触したブランク２の所定部位は、加熱断面積が大きくなるため、通電加熱による昇温が抑制されている。また、一定温度に温度制御される温度制御部材２０の存在によって、周囲からの熱伝導による加熱も行われない。つまり、ブランク２における温度制御部材２０と接触している部位も所定の温度Ｔ１に保持される。
また、温度制御部材２０のブランク２との接触部は、非導電性のものとして構成されているため、温度制御部材２０がブランク２と接触しているときにも、通電加熱による加熱は妨害されることがない。
（３）ブランク２の加熱終了後、押圧部材３０を駆動し、温度制御部材２０をブランク２から離間する方向に移動し、温度制御部材２０とブランク２との接触を解除する。温度制御部材２０が接触していた部位は、Ａｃ１変態点温度よりも低い温度Ｔ１に保持され、温度制御部材２０が接触していなかった部位（一般部位）の温度Ｔ０は、所定のターゲット温度（例えば８５０℃以上であり、Ａｒ３変態点温度を大きく超えた温度）に加熱される。
（４）通電加熱終了後、ホットプレス成形装置により、ブランク２が成形品３として成形される。このとき、ホットプレス成形装置の型締め時に温度制御部材２０が接触していなかった部位の温度Ｔｐは、Ａｒ３変態点温度よりも高い温度となるように設定されている。言い換えれば、ホットプレス成形開始時におけるブランク２の所定部位を除く一般部位の温度が、ホットプレス成形時に十分に焼き入れされる温度となるように上記（３）におけるターゲット温度が設定される。
【００２９】
以上のように、温度制御部材２０及び押圧部材３０を制御することによって、温度制御部材２０と接触するブランク２の所定部位は、所定の温度Ｔ１以上、つまりＡｃ１変態点以上に昇温することがなく、オーステナイト化されない低温部位として加熱が終了する。
これにより、ブランク２の所定部位には、ホットプレス成形時に焼き入れが行われないため、ブランク２の所定部位における硬度が当該所定部位を除く部位と比べて低い「低硬度部位」として成形される。なお、本実施形態における「低硬度部位」とは、元々のブランク２の材料硬度を示している。
従って、通電加熱装置１を用いた通電加熱において、ブランク２内に正確な温度分布を持たせることができ、低温部位として加熱が終了した部位については、ホットプレス成形後に加工容易な低硬度部位として成形することが可能となる。
また、このように低硬度部位として成形される部位に対して後加工を施す際には、切断工程、穴あけ工程の簡易化、プレス工具、刃具の長寿命化等の効果を奏する。
【００３０】
また、温度制御部材２０は、ブランク２の温度と同一温度である温度Ｔ１に制御された状態でブランク２と接触するため、接触部位の周囲への影響を最小限に抑えることができ、温度徐変部位の発生を最小限に抑えることが可能となる。
これにより、低温部位以外の部位での焼き入れが安定して行われることとなるので、所定の硬度及び強度を有する成形品３を成形することが可能となり、製品４の品質を向上できる。さらに、温度徐変部位の発生を最小限に抑えることにより、製品４の形状精度も確保できる。
【００３１】
また、温度制御部材２０を構成する各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、独立した温度制御が可能であるため、量産工程で繰り返し行われる加熱工程において、同一の条件でブランク２に接触させることが可能である。
これにより、通電加熱装置１を量産工程に用いたとしても、各加熱工程において安定した加熱、及び抜熱を実現することが可能であり、安定した量産工程を提供できる。
【００３２】
また、通電加熱装置１は、通電加熱による加熱形態を採っているため、加熱装置の小型化を図ることができ、さらに、短時間での加熱が可能となる。
これにより、ワークスペースの確保、加熱工程にかかるサイクルタイムの短縮等の効果を奏し、通電加熱装置１を用いた加熱工程を容易に量産工程に適用することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、ブランク２を加熱する方法として、通電電極１０・１０を用いた通電加熱方式を採用しているが、温度制御部材２０を接触させた状態でもブランク２を均一的に加熱可能、かつ、所定温度以上に加熱可能であれば本発明の加熱方法として適用可能である。例えば、高周波誘導加熱方法を採用しても、本実施形態の温度制御部材２０及び押圧部材３０を用いることによって、同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３４】
［第二実施形態］
以下では、図５及び図６を参照して、本発明の加熱装置の第二実施形態である通電加熱装置１０１について説明する。
図５及び図６に示すように、通電加熱装置１０１は、通電電極１０・１０、温度制御部材１２０、押圧部材１３０を具備し、通電電極１０・１０を用いてブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する加熱装置である。
【００３５】
図５及び図６に示すように、温度制御部材１２０は、四対の第一ブロック１２１・１２１・１２１・１２１、ブランク２の一面側（図６において上面側）に配置され、複数に分割される第二上側ブロック１２２（本実施形態では、第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎの１４個に分割されている）、ブランク２の他面側（図６において下面側）に配置され、かつ、第二上側ブロック１２２とブランク２を挟んで対向するように配置され、一体的に構成される第二下側ブロック１２３を含む。
第一ブロック１２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する部位である。各第一ブロック１２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。
第二下側ブロック１２３は、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位に対応する部位である。第二下側ブロック１２３は、分割される各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを結合した形状と同一形状を有し、これら第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎとブランク２を挟んで対向した状態で配置されている。
【００３６】
各第一ブロック１２１、第二上側ブロック１２２、及び第二下側ブロック１２３は、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２と同様に、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック１２１、第二上側ブロック１２２、及び第二下側ブロック１２３自体の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
【００３７】
図５及び図６に示すように、押圧部材１３０は、第一ブロック１２１・１２１・１２１・１２１を押圧する第一押圧部材１３１・１３１・１３１・１３１、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを押圧する第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎ、第二下側ブロック１２３を押圧する第二下側押圧部材１３５を含む。
第一押圧部材１３１は、第一ブロック１２１を着脱自在に支持する支持部材１３１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材１３１ａを往復移動するシリンダ１３１ｂ等を含む。
各第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎは、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを着脱自在に支持する上側支持部材１３３、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、上側支持部材１３３を往復移動する上側シリンダ１３４等を含む。
第二下側押圧部材１３５は、第二下側ブロック１２３を着脱自在に支持する下側支持部材１３６、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、下側支持部材１３６を往復移動する下側シリンダ１３７等を含む。
各シリンダ１３１ｂ・１３４・１３７は、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、各支持部材１３１ａ・１３３・１３６に支持される各第一ブロック１２１、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎ及び第二下側ブロック１２３をブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
つまり、複数の部位に分割される第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎは、第二下側ブロック１２３（又は下側支持部材１３６）を基準面として、第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎによって、ブランク２の厚み方向両面側から個別の押圧力が付与される構成である。
【００３８】
以上のように構成される通電加熱装置１０１により、通電加熱中にブランク２に反り、捩れ、波打ち等が発生した場合にも、第二下側ブロック１２３を基準面として、第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎが個別に押し付けられるため、均一かつ確実なブランク２と温度制御部材１２０との接触面を確保できる。
従って、通電加熱装置１０１を用いた加熱工程におけるブランク２の加熱をより安定的に行うことが可能となる。
なお、通電加熱装置１０１における温度制御部材１２０の温度制御、及び押圧部材１３０の押圧タイミング制御については、通電加熱装置１における制御構成と同様であるため、本実施形態での制御構成、及びそれにより奏する作用効果に関する詳細な説明は省略する。
【００３９】
［第三実施形態］
以下では、図７及び図８を参照して、本発明の加熱装置の第三実施形態である通電加熱装置２０１について説明する。
図７及び図８に示すように、通電加熱装置２０１は、通電電極１０・１０、温度制御部材２２０、押圧部材２３０を具備し、通電電極１０・１０を用いてブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する加熱装置である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、温度制御部材２２０は、四対の第一ブロック２２１・２２１・２２１・２２１、ブランク２の一面側（図８において上面側）に配置され、複数に分割される第二上側ブロック２２２（本実施形態では、第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎの１４個に分割されている）、ブランク２の他面側（図８において下面側）に配置され、かつ、第二上側ブロック２２２とブランク２を挟んで対向するように配置され、複数に分割される第二下側ブロック２２３（本実施形態では、第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎの１４個に分割されている）を含む。
第一ブロック２２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する部位である。各第一ブロック２２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。
各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。分割された各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、ブランク２を挟んで互いに対向した状態で配置されている。
【００４１】
各第一ブロック２２１、第二上側ブロック２２２、及び第二下側ブロック２２３は、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２と同様に、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック２２１、第二上側ブロック２２２、及び第二下側ブロック２２３自体の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
【００４２】
図７及び図８に示すように、押圧部材２３０は、第一ブロック２２１・２２１・２２１・２２１を押圧する第一押圧部材２３１・２３１・２３１・２３１、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎを押圧する第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎ、各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎを押圧する第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎを含む。
第一押圧部材２３１は、第一ブロック２２１を着脱自在に支持する支持部材２３１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材２３１ａを往復移動するシリンダ２３１ｂ等を含む。
各第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎは、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎを着脱自在に支持する上側支持部材２３３、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、上側支持部材２３３を往復移動する上側シリンダ２３４等を含む。
各第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎは、各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎを着脱自在に支持する下側支持部材２３６、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、下側支持部材２３６を往復移動する下側シリンダ２３７等を含む。
各シリンダ２３１ｂ・２３４・２３７は、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、各支持部材２３１ａ・２３３・２３６に支持される各第一ブロック２２１、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎをブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
つまり、複数の部位に分割される各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、各第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎ及び各第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎによって、ブランク２のそれぞれの部位に対して厚み方向両面側から個別の押圧力が付与される構成である。
【００４３】
以上のように構成される通電加熱装置２０１により、通電加熱中にブランク２に反り、捩れ、波打ち等が発生した場合にも、複数部位に分割される第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎと、それらに対応して複数部位に分割される第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎとが個別に押し付けられるため、均一かつ確実なブランク２と温度制御部材２２０との接触面を確保できる。
従って、通電加熱装置２０１を用いた加熱工程におけるブランク２の加熱をより安定的に行うことが可能となる。
なお、通電加熱装置２０１における温度制御部材２２０の温度制御、及び押圧部材２３０の押圧タイミング制御については、通電加熱装置１における制御構成と同様であるため、本実施形態での制御構成、及びそれにより奏する作用効果に関する詳細な説明は省略する。
【００４４】
［第四実施形態］
以下では、図９〜図１２を参照して、本発明の加熱装置の第四実施形態である通電加熱装置３０１について説明する。
図９及び図１０に示すように、通電加熱装置３０１は、通電電極３１０・３１０、温度制御部材３２０、押圧部材３３０を具備し、通電電極３１０・３１０を用いてブランク３０２に通電することによりブランク３０２を均一的に加熱する加熱装置である。
本実施形態のブランク３０２は、通電加熱装置１による加熱工程後、適宜のホットプレス成形装置を用いて所定形状を有する成形品として成形され、当該成形品に対してさらにトリム加工等の後加工を経て最終的な製品３０４として製造される。
【００４５】
本実施形態では、図１１に示すように、製品３０４を自動車車体のセンターピラーとして、当該センターピラーの形態に応じて形状、強度等が設計されているブランク３０２に対する加熱工程について取り扱う。特に、本実施形態の製品３０４では、長手方向における強度を部分的に任意に設定可能な加熱工程について説明する。
図１１に示すように、製品３０４は長手方向に延びる中央部と、その長手方向両端部から当該長手方向と直交する方向に延出する両端部とを含む形状を有し、略Ｉ字状に形成されている。製品３０４では、前記両端部のうち下方側に位置する下方側端部３０４ａ（図１１において符号Ａで示される領域）が低強度部位、長手方向に延びる前記中央部における中途部３０４ｂ（図１１において符号Ｂで示される領域）が中強度部位、前記中央部における上方側の中央上部３０４ｃ（図１１において符号Ｃで示される領域）が高強度部位、残りの部位が超高強度部位となるように製造される。
【００４６】
つまり、通電加熱装置３０１では、通電電極３１０・３１０間に流れる電流によってブランク３０２が均一的に加熱される。一方で、ブランク３０２への加熱途中の所定のタイミングで押圧部材３３０を駆動し、所定の温度に制御された状態の温度制御部材３２０をブランク３０２の所定部位に押し当てて、温度制御部材３２０を接触させることにより係る部位から抜熱する。このようにして、通電加熱によって加熱されるブランク３０２内に所定の温度差を設けることにより、ホットプレス成形後の強度に分布を持たせるものである。
【００４７】
図９及び図１０に示すように、通電電極３１０・３１０は、クリップ式の電極であり、ブランク３０２を厚み方向両側から挟持することによりブランク３０２の両端部にそれぞれ取り付けられている。通電電極３１０・３１０には、図示せぬ電源装置が接続されており、当該電源装置によって通電電極３１０・３１０間に所定の電圧が印加され、一方の通電電極３１０から他方の通電電極３１０に電流が流れる。このようにして、通電電極３１０・３１０によってブランク３０２が均一的に通電加熱される。
【００４８】
図９及び図１０に示すように、温度制御部材３２０は、ブランク３０２の所定部位に面接触可能である。
ここで、ブランク３０２の所定部位とは、上述のように製品３０４内において、ホットプレス成形時に低強度部位、中低強度部位、中強度部位として成形される部位である。
【００４９】
図９及び図１０に示すように、温度制御部材３２０は、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２、第三ブロック３２３を含む。
第一ブロック３２１は、製品３０４において低強度部位として設定される下方側端部３０４ａに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第一ブロック３２１は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第二ブロック３２２は、製品３０４において中強度部位として設定される中途部３０４ｂに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第二ブロック３２２は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第三ブロック３２３は、製品３０４において高強度部位として設定される中央上部３０４ｃに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第三ブロック３２３は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
【００５０】
第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３は、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
以上のように、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３は、ブランク３０２の所定部位に対して厚み方向両面側から面接触可能に構成され、かつ、個別に温度調整可能に構成されている。
【００５１】
図９及び図１０に示すように、押圧部材３３０は、温度制御部材３２０の第一ブロック３２１を押圧する第一押圧部材３３１、第二ブロック３２２を押圧する第二押圧部材３３２、第三ブロック３２３を押圧する第三押圧部材３３３を含む。
第一押圧部材３３１は、第一ブロック３２１を着脱自在に支持する支持部材３２１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２１ａを往復移動するシリンダ３３１ｂ等を含む。
第二押圧部材３３２は、第二ブロック３２２を着脱自在に支持する支持部材３２２ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２２ａを往復移動するシリンダ３３２ｂ等を含む。
第三押圧部材３３３は、第三ブロック３２３を着脱自在に支持する支持部材３２３ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２３ａを往復移動するシリンダ３３３ｂ等を含む。
【００５２】
第一押圧部材３３１、第二押圧部材３３２及び第三押圧部材３３３のシリンダ３３１ｂ・３３２ｂ・３３３ｂは、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、支持部材３３１ａ・３３２ａ・３３３ａに支持される第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３をブランク３０２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク３０２に対して所定の押圧力を付与する。
【００５３】
以下に、図１２を参照して、通電加熱装置３０１における、温度制御部材３２０の温度制御、及び押圧部材３３０の押圧タイミング制御について説明する。
（１）ブランク３０２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度未満（より厳密には、Ａｃ１変態点よりも若干（数十℃）低くなる程度の低温状態）の温度Ｔ１となるタイミングで、押圧部材３３０の第一押圧部材３３１を駆動して、温度制御部材３２０の第一ブロック３２１をブランク３０２に接触させる。このとき、第一ブロック３２１は、温度Ｔ１となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第一ブロック３２１と接触する部位は、第一ブロック３２１の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ１に保持される。つまり、係る低温部位はオーステナイト化されず、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、材料強度そのままの低強度部位として成形される。
（２）ブランク３０２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度を超えた（より厳密には、Ａｃ１変態点温度を若干（数十℃）超えた程度の中低温状態）温度Ｔ２となるタイミングで、押圧部材３３０の第二押圧部材３３２を駆動して、温度制御部材３２０の第二ブロック３２２をブランク３０２に接触させる。このとき、第二ブロック３２２は、温度Ｔ２となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第二ブロック３２２と接触する部位は、第二ブロック３２２の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ２に保持される。つまり、係る中低温部位では、その一部においてオーステナイト化が進むこととなる。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、ある程度の焼き入れが施され、中強度部位として成形される。
（３）ブランク３０２の温度Ｔが、温度Ｔ２を超えた（より厳密には、温度Ｔ２を若干（数十℃）超え、かつ、Ａｃ３変態点温度を超えない程度の中温状態）温度Ｔ３となるタイミングで、押圧部材３３０の第三押圧部材３３３を駆動して、温度制御部材３２０の第三ブロック３２３をブランク３０２に接触させる。このとき、第三ブロック３２３は、温度Ｔ３となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第三ブロック３２３と接触する部位は、第三ブロック３２３の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ３に保持される。つまり、係る中温部位では、その全体に対してある程度のオーステナイト化が進むこととなる。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、ある程度の焼き入れが施され、高強度部位として成形される。
（４）ブランク３０２において温度制御部材３２０が接触していない部位の温度Ｔ０が所定のターゲット温度（例えば８５０℃以上であり、Ａｒ３変態点温度を大きく超えた高温）に達したところで、通電加熱を終了し、押圧部材３３０の各押圧部材３３１・３３２・３３３を駆動し、温度制御部材３２０をブランク３０２から離間する方向に移動し、温度制御部材３２０とブランク３０２との接触を解除する。
ブランク３０２において温度制御部材３２０と接触していない部位（一般部位）は、オーステナイト化が完了する高温部位として加熱される。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、焼き入れが施され、超高強度部位として成形される。
（５）通電加熱終了後、ホットプレス成形装置により、ブランク３０２を成形品として成形する。
【００５４】
以上のように、温度制御部材３２０及び押圧部材３３０を制御することによって、温度制御部材３２０の各ブロック３２１・３２２・３２３と接触するブランク３０２の所定部位の温度は、それぞれ所定の温度Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３に正確に温度制御される。
これにより、ブランク３０２の所定部位において、ホットプレス成形時の焼き入れ度合いに正確な差を設けることができ、焼き入れ後の強度に正確な分布を持たせることが可能となる。
従って、通電加熱装置３０１を用いた通電加熱において、ブランク３０２内に正確な温度分布を持たせることができ、ブランク３０２を用いたホットプレス成形工程を経ることによって、所定の強度分布を持つ成形品を成形することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 通電加熱装置
２ ブランク
１０ 通電電極
２０ 温度制御部材
２１ 第一ブロック
２２ 第二ブロック
３０ 押圧部材
３１ 第一押圧部材
３２ 第二押圧部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電加熱、高周波誘導加熱等の加熱方法を用いて、ブランクを所望温度に加熱する技術に関する。特に、ホットプレス成形の前工程として行われる加熱工程において、加熱中のブランクの温度を部分的に制御して、係る温度制御部位と、他の部位との間に所定の温度差を設ける技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼き入れ性のある素材（鋼材等）からなるブランクを所定温度まで加熱して、金型内に投入するとともに金型を型締めして、ブランクを型締めした状態の金型に接触させることによって急冷して焼き入れつつ、所望の形状にプレス成形するホットプレス成形が公知である。
上記ホットプレス成形により得られる成形品は、所定の焼き入れ工程を経ることによって高強度部材又は超高強度部材として成形されており、トリム加工、穴あけ加工等の適宜の後加工を経て、自動車車体の構造部材、補強部材等の製品として用いられる。
しかし、上記のように高強度部材又は超高硬度部材として成形される成形品は、その硬度により後加工の際に高い加工能力を有する加工装置が必要であること、さらに、後加工に要する時間が長くなること等の問題がある。
【０００３】
上記のような問題を解決する一手段として、特許文献１には、加熱炉の輻射熱を用いてブランクを加熱する方法であって、ブランクよりも熱伝導率の低い断熱材をブランクの所定部位に装着することによって、当該断熱材が装着された部位への輻射熱を遮蔽し、係る断熱材装着部位が所定の温度以下となるように加熱する技術が開示されている。
このような加熱技術を用いて加熱された後の断熱材装着部位は、オーステナイト変態点（Ａｃ３点）以下となる低温部位としてブランク内に存在するため、ホットプレス成形時に焼き入れされることがない。これにより、断熱材装着部位を加工容易な軟質部位として成形することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１における断熱材は、厳密な温度管理がなされていないため、ブランクに発生する低温部位の温度が安定しないという問題がある。特に、特許文献１に開示される技術を量産工程に適用した場合、加熱工程を繰り返す際に、断熱材の温度が上昇し、低温部位の温度が上昇するため、断熱材装着部位の硬度が安定せず、後加工に不具合をもたらす可能性がある。
また、加熱開始時からブランクに断熱材を取り付けているため、断熱材装着部位近傍の加熱効率が低下するという問題、並びに、断熱材装着部位近傍の徐変部位の領域が大きくなるという問題がある。これにより、強度が必要な部位が十分に焼き入れられないという不具合が生じ得る。
さらに、加熱炉内で同時に複数のブランクを加熱する場合には、多数の断熱材が必要となるため、量産工程に持ち込む際にコスト面、作業性で劣るという課題が残る。
以上のように、従来の加熱技術では、ブランク内に正確な温度分布を設けることが困難であった。また、従来の加熱技術を量産工程に適用する際に解決すべき課題が残されているため、実用的ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６１４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、加熱対象であるブランク内に正確な温度分布を設けることが可能な加熱技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様である加熱装置は、ホットプレス成形に用いるブランクを加熱する加熱装置であって、前記ブランクの所定部位に接触可能であり、かつ、当該ブランクの所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材と、前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記温度制御部材を前記ブランクに対して近接する方向に移動させて、前記温度制御部材を前記ブランクと接触させる押圧部材と、を具備し、前記温度制御部材は、前記ブランクの温度と同一温度に制御された状態で当該ブランクに接触され、前記所定温度に制御された温度制御部材により、前記加熱途中のブランクの所定部位から抜熱することにより、前記ブランク内に所定の温度分布を設ける。
【０００８】
前記ブランクは、一方向を長手方向とする矩形状を有し、前記温度制御部材及び押圧部材は、少なくとも前記ブランクの長手方向に向けて複数に分割され、当該複数に分割される温度制御部材及び押圧部材は、個別に押圧されることが好ましい。
【０００９】
前記ブランクの所定部位は、前記ホットプレス成形後の後加工時に加工が施される部位であり、前記押圧部材は、前記ブランクがＡｃ１変態点温度に到達する直前となるタイミングで、当該ブランクと同一温度に制御された状態の前記温度制御部材を前記ブランクに接触させることが好ましい。
【００１０】
前記ブランクへの加熱は、通電加熱により行われることが好ましい。
【００１１】
本発明の第二の態様である加熱方法は、ホットプレス成形工程に用いるブランクを加熱する加熱方法であって、前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記ブランクの所定部位に、非導電性の接触部を当該ブランクとの接触部位に有し、前記加熱途中のブランクと同一温度に制御された温度制御部材を接触させることによって、前記ブランクの所定部位の温度を所定の温度以下に制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加熱対象であるブランク内に正確な温度分布を設けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】加熱対象であるブランクを示す斜視図であり、（ａ）はブランク、（ｂ）は成形品、（ｃ）は製品を示す。
【図２】第一実施形態に係る通電加熱装置を示す平面概略図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図３】第一実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図４】第一実施形態に係る通電加熱装置の制御構成を示す図である。
【図５】第二実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図６】第二実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図７】第三実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図８】第三実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図９】第四実施形態に係る通電加熱装置を示す平面図であり、便宜上、ブランク及び温度制御部材のみを示している。
【図１０】第四実施形態に係る通電加熱装置を示す側面図である。
【図１１】第四実施形態に係る通電加熱装置の加熱対象であるブランクを示す図であり、（ａ）はブランク、（ｂ）は製品を示す。
【図１２】第四実施形態に係る通電加熱装置の制御構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一実施形態］
以下では、図面を参照して、本発明に係る加熱装置の第一実施形態である通電加熱装置１について説明する。通電加熱装置１は、ブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する。
ブランク２は、通電加熱装置１による加熱対象であり、焼き入れ性のある鋼材（例えばボロン鋼）を材料とする平板部材である。
また、図１に示すように、ブランク２は、通電加熱装置１による加熱工程後、適宜のホットプレス成形装置を用いて所定形状を有する成形品３として成形され、さらにトリム加工、穴あけ加工等の後加工を経て最終的な製品４として製造される。本実施形態では、製品４を自動車車体のドアビームとして、当該ドアビームの形態に応じて形状等が設計されるブランク２に対する加熱工程について取り扱う。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、ブランク２は、一方向を長手方向とする矩形状を有する平板部材である。
図１（ｂ）に示すように、成形品３は、ブランク２をプレス成形して得られる中間品であり、ハット型断面を有する。
図１（ｃ）に示すように、製品４は、ハット型断面を有するドアビームであり、成形品３に対して所定のトリム加工、及び穴あけ加工を施すことにより、所定の外形を有する形状にトリミングされ、かつ、頂面に複数の穴５・５、フランジ面に複数の穴６・６が形成されている。これらの穴５・５・６・６は、例えば自動車車体に固定する際等に用いられる。
【００１６】
図２及び図３に示すように、通電加熱装置１は、一対の通電電極１０・１０、温度制御部材２０、押圧部材３０を具備する。
通電加熱装置１では、通電電極１０・１０間に流れる電流によってブランク２が均一的に加熱される。一方で、ブランク２への加熱途中の所定のタイミングで押圧部材３０を駆動し、所定の温度に制御された状態の温度制御部材２０をブランク２の所定部位に押し当てて、温度制御部材２０を接触させることにより係る部位から抜熱する。このようにして、通電加熱によって加熱されるブランク２内に所定の温度分布を設けるものである。
【００１７】
図２及び図３に示すように、通電電極１０・１０は、クリップ式の電極であり、ブランク２を厚み方向両側から挟持することによりブランク２の両端部にそれぞれ取り付けられている。通電電極１０・１０には、図示せぬ電源装置が接続されており、当該電源装置によって通電電極１０・１０間に所定の電圧が印加され、一方の通電電極１０から他方の通電電極１０に電流が流れる。このようにして、通電電極１０・１０によってブランク２が均一的に通電加熱される。
【００１８】
図２及び図３に示すように、温度制御部材２０は、ブランク２の所定部位に面接触可能である。
ここで、ブランク２の所定部位とは、ホットプレス成形後、つまり成形品３から製品４を製造する際に、後加工としてトリム加工又は穴あけ加工が施される部位であり、ホットプレス成形時に低硬度部位として成形される部位である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、温度制御部材２０は、第一ブロック２１・２１・２１・２１、第二ブロック２２を含む。
第一ブロック２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する形状を有する。各第一ブロック２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第二ブロック２２は、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位に対応する形状を有する。第二ブロック２２は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
このように、ブランク２を厚み方向両側から挟み込む上下の対として構成される各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、それぞれブランク２の厚み方向両側に配置されており、ブランク２を挟み込むようにしてブランク２の両面側から面接触する。
【００２０】
各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２自身の温度がそれぞれ所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、所定の温度に調整された状態で、上述のようにブランク２の所定部位に接触する。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２の温度とブランク２の温度との間に所定の温度差を発生させた状態で接触させることが可能である。
これにより、ブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２へ移動する熱伝導量が安定し、ブランク２に対する安定的な抜熱が実現される。従って、ブランク２の所定部位における温度を正確に制御することができ、ブランク２内に正確な温度分布を設けることができる。
以上のように、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、ホットプレス成形後に後加工が施されるブランク２の所定部位に対して厚み方向両面側から面接触可能に構成され、かつ、個別に温度調整可能に構成されている。
【００２１】
また、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、少なくともブランク２との接触部位に高熱伝導性、かつ、非導電性の接触部を備える。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、高熱伝導性、かつ、非導電性の接触部を介してブランク２と接触する。
つまり、第一ブロック２１及び第二ブロック２２におけるブランク２側の部位が接触部位として構成され、前記接触部位においてブランク２に実際に接触する面が接触部として構成されている。例えば、ブランク２の上方に配置される第一ブロック２１及び第二ブロック２２においては、その下部がブランク２に対する接触部位となり、その下面がブランク２に対する接触部となる。
このように、ブランク２内に流れる電流が各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側へ流入することが防止されるため、ブランク２の通電加熱に影響を与えることがない。
また、前記接触部は、ブランク２よりも熱伝導率の高い部材により構成されている。このため、ブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２への良好な熱の移動が実現される。
【００２２】
上記高熱伝導率、かつ、非導電性を確保する材料としては、例えばセラミック等が挙げられる。つまり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２の構成材料をセラミックとすることによって、ブランク２からの電流の流入を防止することが可能であるとともに、大きい熱伝導率により効率的にブランク２の所定部位を抜熱することが可能である。
また、ブランク２との接触部位側の表面にセラミックコーティングを施して、接触部のみに非導電性の機能を持たせ、本体を銅等の安価な高熱伝導率材料によって構成することも可能であり、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２を構成する材料を限定するものではなく、これらの部材を製造する際のコスト面、製造負荷等を考慮して選択することが可能である。
ここで、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２におけるブランク２との間の非導電性の機能は、通電加熱中のブランク２から各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側への電流の流入を防止することであるため、例えば前記接触部を構成する材料に、ブランク２の電気抵抗値に比べて非常に大きい電気抵抗値を有する金属を適用し、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２側への電流の流れを防止する構成とすることも可能である。
【００２３】
図２及び図３に示すように、押圧部材３０は、温度制御部材２０の第一ブロック２１・２１・２１・２１を押圧する第一押圧部材３１・３１・３１・３１、及び第二ブロック２２を押圧する第二押圧部材３２を含む。
第一押圧部材３１は、第一ブロック２１を着脱自在に支持する支持部材３１ａ、支持部材３１ａを往復移動するシリンダ３１ｂ等を含む。
第二押圧部材３２は、第二ブロック２２を着脱自在に支持する支持部材３２ａ、支持部材３２ａを往復移動するシリンダ３２ｂ等を含む。
【００２４】
支持部材３１ａは、第一ブロック２１の外形よりも大きい平板状の部材であり、十分な剛性及び絶縁性を有する材料によって構成されている。
シリンダ３１ｂは、エアシリンダ、油圧シリンダ、コイルばね等により構成されるアクチュエータであり、支持部材３１ａの重心部に接続されており、支持部材３１ａをバランスよく押圧することが可能である。シリンダ３１ｂは、適宜の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
【００２５】
支持部材３２ａは、第二ブロック２２の外形よりも大きい平板状の部材であり、十分な剛性及び絶縁性を有する材料によって構成されている。
シリンダ３２ｂは、エアシリンダ、油圧シリンダ、コイルばね等により構成されるアクチュエータであり、支持部材３２ａの重心部に接続されており、支持部材３２ａをバランスよく押圧することが可能である。シリンダ３２ｂは、適宜の制御装置に接続され、その駆動が制御される。
【００２６】
各第一押圧部材３１及び第二押圧部材３２のシリンダ３１ｂ・３２ｂは、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、支持部材３１ａ・３２ａに支持される各ブロック２１・２２をブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際に、各ブロック２１・２２を介してブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
なお、帯状に形成される第二ブロック２２を押圧する第二押圧部材３２の支持部材３２ａを分割することにより、シリンダ３２ｂから支持部材３２ａを介した第二ブロック２２へ伝達される押圧力のばらつきを低減する構成としても良く、各ブロック２１・２２を安定的にブランク２に押し当てることが可能であれば適用できる。
【００２７】
上記のように、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、支持部材３１ａ・３２ａによって着脱自在に支持されているため、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２に不具合が生じた場合に個別に交換することが可能である。本実施形態では、このように作業性・汎用性に優れる形態を実現している。
【００２８】
以下に、図４を参照して、通電加熱装置１における、温度制御部材２０の温度制御、及び押圧部材３０の押圧タイミング制御について説明する。
（１）ブランク２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度に到達する直前（より厳密には、Ａｃ１変態点よりも若干（数十℃）低くなる程度）の温度Ｔ１となるタイミングで、押圧部材３０を駆動して、温度制御部材２０（各第一ブロック２１、第二ブロック２２）をブランク２に接触させる。このとき、温度制御部材２０は、温度Ｔ１となるように温度制御されている。
（２）温度制御部材２０は、ブランク２と接触した状態で、温度Ｔ１を保持するように温度制御される。温度制御部材２０と接触したブランク２の所定部位は、加熱断面積が大きくなるため、通電加熱による昇温が抑制されている。また、一定温度に温度制御される温度制御部材２０の存在によって、周囲からの熱伝導による加熱も行われない。つまり、ブランク２における温度制御部材２０と接触している部位も所定の温度Ｔ１に保持される。
また、温度制御部材２０のブランク２との接触部は、非導電性のものとして構成されているため、温度制御部材２０がブランク２と接触しているときにも、通電加熱による加熱は妨害されることがない。
（３）ブランク２の加熱終了後、押圧部材３０を駆動し、温度制御部材２０をブランク２から離間する方向に移動し、温度制御部材２０とブランク２との接触を解除する。温度制御部材２０が接触していた部位は、Ａｃ１変態点温度よりも低い温度Ｔ１に保持され、温度制御部材２０が接触していなかった部位（一般部位）の温度Ｔ０は、所定のターゲット温度（例えば８５０℃以上であり、Ａｒ３変態点温度を大きく超えた温度）に加熱される。
（４）通電加熱終了後、ホットプレス成形装置により、ブランク２が成形品３として成形される。このとき、ホットプレス成形装置の型締め時に温度制御部材２０が接触していなかった部位の温度Ｔｐは、Ａｒ３変態点温度よりも高い温度となるように設定されている。言い換えれば、ホットプレス成形開始時におけるブランク２の所定部位を除く一般部位の温度が、ホットプレス成形時に十分に焼き入れされる温度となるように上記（３）におけるターゲット温度が設定される。
【００２９】
以上のように、温度制御部材２０及び押圧部材３０を制御することによって、温度制御部材２０と接触するブランク２の所定部位は、所定の温度Ｔ１以上、つまりＡｃ１変態点以上に昇温することがなく、オーステナイト化されない低温部位として加熱が終了する。
これにより、ブランク２の所定部位には、ホットプレス成形時に焼き入れが行われないため、ブランク２の所定部位における硬度が当該所定部位を除く部位と比べて低い「低硬度部位」として成形される。なお、本実施形態における「低硬度部位」とは、元々のブランク２の材料硬度を示している。
従って、通電加熱装置１を用いた通電加熱において、ブランク２内に正確な温度分布を持たせることができ、低温部位として加熱が終了した部位については、ホットプレス成形後に加工容易な低硬度部位として成形することが可能となる。
また、このように低硬度部位として成形される部位に対して後加工を施す際には、切断工程、穴あけ工程の簡易化、プレス工具、刃具の長寿命化等の効果を奏する。
【００３０】
また、温度制御部材２０は、ブランク２の温度と同一温度である温度Ｔ１に制御された状態でブランク２と接触するため、接触部位の周囲への影響を最小限に抑えることができ、温度徐変部位の発生を最小限に抑えることが可能となる。
これにより、低温部位以外の部位での焼き入れが安定して行われることとなるので、所定の硬度及び強度を有する成形品３を成形することが可能となり、製品４の品質を向上できる。さらに、温度徐変部位の発生を最小限に抑えることにより、製品４の形状精度も確保できる。
【００３１】
また、温度制御部材２０を構成する各第一ブロック２１及び第二ブロック２２は、独立した温度制御が可能であるため、量産工程で繰り返し行われる加熱工程において、同一の条件でブランク２に接触させることが可能である。
これにより、通電加熱装置１を量産工程に用いたとしても、各加熱工程において安定した加熱、及び抜熱を実現することが可能であり、安定した量産工程を提供できる。
【００３２】
また、通電加熱装置１は、通電加熱による加熱形態を採っているため、加熱装置の小型化を図ることができ、さらに、短時間での加熱が可能となる。
これにより、ワークスペースの確保、加熱工程にかかるサイクルタイムの短縮等の効果を奏し、通電加熱装置１を用いた加熱工程を容易に量産工程に適用することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態では、ブランク２を加熱する方法として、通電電極１０・１０を用いた通電加熱方式を採用しているが、温度制御部材２０を接触させた状態でもブランク２を均一的に加熱可能、かつ、所定温度以上に加熱可能であれば本発明の加熱方法として適用可能である。例えば、高周波誘導加熱方法を採用しても、本実施形態の温度制御部材２０及び押圧部材３０を用いることによって、同様の作用効果を得ることが可能である。
【００３４】
［第二実施形態］
以下では、図５及び図６を参照して、本発明の加熱装置の第二実施形態である通電加熱装置１０１について説明する。
図５及び図６に示すように、通電加熱装置１０１は、通電電極１０・１０、温度制御部材１２０、押圧部材１３０を具備し、通電電極１０・１０を用いてブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する加熱装置である。
【００３５】
図５及び図６に示すように、温度制御部材１２０は、四対の第一ブロック１２１・１２１・１２１・１２１、ブランク２の一面側（図６において上面側）に配置され、複数に分割される第二上側ブロック１２２（本実施形態では、第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎの１４個に分割されている）、ブランク２の他面側（図６において下面側）に配置され、かつ、第二上側ブロック１２２とブランク２を挟んで対向するように配置され、一体的に構成される第二下側ブロック１２３を含む。
第一ブロック１２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する部位である。各第一ブロック１２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。
第二下側ブロック１２３は、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位に対応する部位である。第二下側ブロック１２３は、分割される各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを結合した形状と同一形状を有し、これら第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎとブランク２を挟んで対向した状態で配置されている。
【００３６】
各第一ブロック１２１、第二上側ブロック１２２、及び第二下側ブロック１２３は、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２と同様に、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック１２１、第二上側ブロック１２２、及び第二下側ブロック１２３自体の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
【００３７】
図５及び図６に示すように、押圧部材１３０は、第一ブロック１２１・１２１・１２１・１２１を押圧する第一押圧部材１３１・１３１・１３１・１３１、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを押圧する第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎ、第二下側ブロック１２３を押圧する第二下側押圧部材１３５を含む。
第一押圧部材１３１は、第一ブロック１２１を着脱自在に支持する支持部材１３１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材１３１ａを往復移動するシリンダ１３１ｂ等を含む。
各第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎは、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎを着脱自在に支持する上側支持部材１３３、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、上側支持部材１３３を往復移動する上側シリンダ１３４等を含む。
第二下側押圧部材１３５は、第二下側ブロック１２３を着脱自在に支持する下側支持部材１３６、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、下側支持部材１３６を往復移動する下側シリンダ１３７等を含む。
各シリンダ１３１ｂ・１３４・１３７は、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、各支持部材１３１ａ・１３３・１３６に支持される各第一ブロック１２１、各第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎ及び第二下側ブロック１２３をブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
つまり、複数の部位に分割される第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎは、第二下側ブロック１２３（又は下側支持部材１３６）を基準面として、第二上側押圧部材１３２ａ〜１３２ｎによって、ブランク２の厚み方向両面側から個別の押圧力が付与される構成である。
【００３８】
以上のように構成される通電加熱装置１０１により、通電加熱中にブランク２に反り、捩れ、波打ち等が発生した場合にも、第二下側ブロック１２３を基準面として、第二上側ブロック１２２ａ〜１２２ｎが個別に押し付けられるため、均一かつ確実なブランク２と温度制御部材１２０との接触面を確保できる。
従って、通電加熱装置１０１を用いた加熱工程におけるブランク２の加熱をより安定的に行うことが可能となる。
なお、通電加熱装置１０１における温度制御部材１２０の温度制御、及び押圧部材１３０の押圧タイミング制御については、通電加熱装置１における制御構成と同様であるため、本実施形態での制御構成、及びそれにより奏する作用効果に関する詳細な説明は省略する。
【００３９】
［第三実施形態］
以下では、図７及び図８を参照して、本発明の加熱装置の第三実施形態である通電加熱装置２０１について説明する。
図７及び図８に示すように、通電加熱装置２０１は、通電電極１０・１０、温度制御部材２２０、押圧部材２３０を具備し、通電電極１０・１０を用いてブランク２に通電することによりブランク２を均一的に加熱する加熱装置である。
【００４０】
図７及び図８に示すように、温度制御部材２２０は、四対の第一ブロック２２１・２２１・２２１・２２１、ブランク２の一面側（図８において上面側）に配置され、複数に分割される第二上側ブロック２２２（本実施形態では、第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎの１４個に分割されている）、ブランク２の他面側（図８において下面側）に配置され、かつ、第二上側ブロック２２２とブランク２を挟んで対向するように配置され、複数に分割される第二下側ブロック２２３（本実施形態では、第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎの１４個に分割されている）を含む。
第一ブロック２２１は、製品４に形成される穴５・６の形状に沿う形状を有する円筒状の部材であり、成形品３に対する穴あけ加工の際に打ち抜かれるブランク２の部位に対応する部位である。各第一ブロック２２１は、ブランク２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。
各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、製品４の外形に沿う形状を有する帯状の部材であり、成形品３に対するトリム加工の際に切断されるブランク２の部位を複数に分割した部位に対応する部位である。分割された各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、ブランク２を挟んで互いに対向した状態で配置されている。
【００４１】
各第一ブロック２２１、第二上側ブロック２２２、及び第二下側ブロック２２３は、各第一ブロック２１及び第二ブロック２２と同様に、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、各第一ブロック２２１、第二上側ブロック２２２、及び第二下側ブロック２２３自体の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
【００４２】
図７及び図８に示すように、押圧部材２３０は、第一ブロック２２１・２２１・２２１・２２１を押圧する第一押圧部材２３１・２３１・２３１・２３１、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎを押圧する第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎ、各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎを押圧する第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎを含む。
第一押圧部材２３１は、第一ブロック２２１を着脱自在に支持する支持部材２３１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材２３１ａを往復移動するシリンダ２３１ｂ等を含む。
各第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎは、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎを着脱自在に支持する上側支持部材２３３、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、上側支持部材２３３を往復移動する上側シリンダ２３４等を含む。
各第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎは、各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎを着脱自在に支持する下側支持部材２３６、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、下側支持部材２３６を往復移動する下側シリンダ２３７等を含む。
各シリンダ２３１ｂ・２３４・２３７は、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、各支持部材２３１ａ・２３３・２３６に支持される各第一ブロック２２１、各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎをブランク２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク２に対して所定の押圧力を付与する。
つまり、複数の部位に分割される各第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎ及び各第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎは、各第二上側押圧部材２３２ａ〜２３２ｎ及び各第二下側押圧部材２３５ａ〜２３５ｎによって、ブランク２のそれぞれの部位に対して厚み方向両面側から個別の押圧力が付与される構成である。
【００４３】
以上のように構成される通電加熱装置２０１により、通電加熱中にブランク２に反り、捩れ、波打ち等が発生した場合にも、複数部位に分割される第二上側ブロック２２２ａ〜２２２ｎと、それらに対応して複数部位に分割される第二下側ブロック２２３ａ〜２２３ｎとが個別に押し付けられるため、均一かつ確実なブランク２と温度制御部材２２０との接触面を確保できる。
従って、通電加熱装置２０１を用いた加熱工程におけるブランク２の加熱をより安定的に行うことが可能となる。
なお、通電加熱装置２０１における温度制御部材２２０の温度制御、及び押圧部材２３０の押圧タイミング制御については、通電加熱装置１における制御構成と同様であるため、本実施形態での制御構成、及びそれにより奏する作用効果に関する詳細な説明は省略する。
【００４４】
［第四実施形態］
以下では、図９〜図１２を参照して、本発明の加熱装置の第四実施形態である通電加熱装置３０１について説明する。
図９及び図１０に示すように、通電加熱装置３０１は、通電電極３１０・３１０、温度制御部材３２０、押圧部材３３０を具備し、通電電極３１０・３１０を用いてブランク３０２に通電することによりブランク３０２を均一的に加熱する加熱装置である。
本実施形態のブランク３０２は、通電加熱装置１による加熱工程後、適宜のホットプレス成形装置を用いて所定形状を有する成形品として成形され、当該成形品に対してさらにトリム加工等の後加工を経て最終的な製品３０４として製造される。
【００４５】
本実施形態では、図１１に示すように、製品３０４を自動車車体のセンターピラーとして、当該センターピラーの形態に応じて形状、強度等が設計されているブランク３０２に対する加熱工程について取り扱う。特に、本実施形態の製品３０４では、長手方向における強度を部分的に任意に設定可能な加熱工程について説明する。
図１１に示すように、製品３０４は長手方向に延びる中央部と、その長手方向両端部から当該長手方向と直交する方向に延出する両端部とを含む形状を有し、略Ｉ字状に形成されている。製品３０４では、前記両端部のうち下方側に位置する下方側端部３０４ａ（図１１において符号Ａで示される領域）が低強度部位、長手方向に延びる前記中央部における中途部３０４ｂ（図１１において符号Ｂで示される領域）が中強度部位、前記中央部における上方側の中央上部３０４ｃ（図１１において符号Ｃで示される領域）が高強度部位、残りの部位が超高強度部位となるように製造される。
【００４６】
つまり、通電加熱装置３０１では、通電電極３１０・３１０間に流れる電流によってブランク３０２が均一的に加熱される。一方で、ブランク３０２への加熱途中の所定のタイミングで押圧部材３３０を駆動し、所定の温度に制御された状態の温度制御部材３２０をブランク３０２の所定部位に押し当てて、温度制御部材３２０を接触させることにより係る部位から抜熱する。このようにして、通電加熱によって加熱されるブランク３０２内に所定の温度差を設けることにより、ホットプレス成形後の強度に分布を持たせるものである。
【００４７】
図９及び図１０に示すように、通電電極３１０・３１０は、クリップ式の電極であり、ブランク３０２を厚み方向両側から挟持することによりブランク３０２の両端部にそれぞれ取り付けられている。通電電極３１０・３１０には、図示せぬ電源装置が接続されており、当該電源装置によって通電電極３１０・３１０間に所定の電圧が印加され、一方の通電電極３１０から他方の通電電極３１０に電流が流れる。このようにして、通電電極３１０・３１０によってブランク３０２が均一的に通電加熱される。
【００４８】
図９及び図１０に示すように、温度制御部材３２０は、ブランク３０２の所定部位に面接触可能である。
ここで、ブランク３０２の所定部位とは、上述のように製品３０４内において、ホットプレス成形時に低強度部位、中低強度部位、中強度部位として成形される部位である。
【００４９】
図９及び図１０に示すように、温度制御部材３２０は、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２、第三ブロック３２３を含む。
第一ブロック３２１は、製品３０４において低強度部位として設定される下方側端部３０４ａに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第一ブロック３２１は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第二ブロック３２２は、製品３０４において中強度部位として設定される中途部３０４ｂに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第二ブロック３２２は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
第三ブロック３２３は、製品３０４において高強度部位として設定される中央上部３０４ｃに対応するブランク３０２の所定部位を含む矩形状を有する加熱手段である。第三ブロック３２３は、ブランク３０２を挟んで対向する上下一対の部材として配置されている。
【００５０】
第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３は、内部に熱線等の発熱手段、及び水冷配管等の冷却手段を備え、これら発熱手段及び冷却手段を適宜制御することによって、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３の温度が所望の温度を満足するように、個別に温度調整可能に構成されている。
以上のように、第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３は、ブランク３０２の所定部位に対して厚み方向両面側から面接触可能に構成され、かつ、個別に温度調整可能に構成されている。
【００５１】
図９及び図１０に示すように、押圧部材３３０は、温度制御部材３２０の第一ブロック３２１を押圧する第一押圧部材３３１、第二ブロック３２２を押圧する第二押圧部材３３２、第三ブロック３２３を押圧する第三押圧部材３３３を含む。
第一押圧部材３３１は、第一ブロック３２１を着脱自在に支持する支持部材３２１ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２１ａを往復移動するシリンダ３３１ｂ等を含む。
第二押圧部材３３２は、第二ブロック３２２を着脱自在に支持する支持部材３２２ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２２ａを往復移動するシリンダ３３２ｂ等を含む。
第三押圧部材３３３は、第三ブロック３２３を着脱自在に支持する支持部材３２３ａ、エアシリンダ、油圧シリンダ、ばね部材等のアクチュエータからなり、支持部材３２３ａを往復移動するシリンダ３３３ｂ等を含む。
【００５２】
第一押圧部材３３１、第二押圧部材３３２及び第三押圧部材３３３のシリンダ３３１ｂ・３３２ｂ・３３３ｂは、適宜の制御装置からの制御信号を受けて駆動され、支持部材３３１ａ・３３２ａ・３３３ａに支持される第一ブロック３２１、第二ブロック３２２及び第三ブロック３２３をブランク３０２に対して近接する方向／離間する方向に往復移動するとともに、近接する方向に移動する際にブランク３０２に対して所定の押圧力を付与する。
【００５３】
以下に、図１２を参照して、通電加熱装置３０１における、温度制御部材３２０の温度制御、及び押圧部材３３０の押圧タイミング制御について説明する。
（１）ブランク３０２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度未満（より厳密には、Ａｃ１変態点よりも若干（数十℃）低くなる程度の低温状態）の温度Ｔ１となるタイミングで、押圧部材３３０の第一押圧部材３３１を駆動して、温度制御部材３２０の第一ブロック３２１をブランク３０２に接触させる。このとき、第一ブロック３２１は、温度Ｔ１となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第一ブロック３２１と接触する部位は、第一ブロック３２１の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ１に保持される。つまり、係る低温部位はオーステナイト化されず、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、材料強度そのままの低強度部位として成形される。
（２）ブランク３０２の温度Ｔが、Ａｃ１変態点温度を超えた（より厳密には、Ａｃ１変態点温度を若干（数十℃）超えた程度の中低温状態）温度Ｔ２となるタイミングで、押圧部材３３０の第二押圧部材３３２を駆動して、温度制御部材３２０の第二ブロック３２２をブランク３０２に接触させる。このとき、第二ブロック３２２は、温度Ｔ２となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第二ブロック３２２と接触する部位は、第二ブロック３２２の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ２に保持される。つまり、係る中低温部位では、その一部においてオーステナイト化が進むこととなる。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、ある程度の焼き入れが施され、中強度部位として成形される。
（３）ブランク３０２の温度Ｔが、温度Ｔ２を超えた（より厳密には、温度Ｔ２を若干（数十℃）超え、かつ、Ａｃ３変態点温度を超えない程度の中温状態）温度Ｔ３となるタイミングで、押圧部材３３０の第三押圧部材３３３を駆動して、温度制御部材３２０の第三ブロック３２３をブランク３０２に接触させる。このとき、第三ブロック３２３は、温度Ｔ３となるように温度制御されている。
ブランク３０２の第三ブロック３２３と接触する部位は、第三ブロック３２３の温度調整によって、加熱終了後まで温度Ｔ３に保持される。つまり、係る中温部位では、その全体に対してある程度のオーステナイト化が進むこととなる。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、ある程度の焼き入れが施され、高強度部位として成形される。
（４）ブランク３０２において温度制御部材３２０が接触していない部位の温度Ｔ０が所定のターゲット温度（例えば８５０℃以上であり、Ａｒ３変態点温度を大きく超えた高温）に達したところで、通電加熱を終了し、押圧部材３３０の各押圧部材３３１・３３２・３３３を駆動し、温度制御部材３２０をブランク３０２から離間する方向に移動し、温度制御部材３２０とブランク３０２との接触を解除する。
ブランク３０２において温度制御部材３２０と接触していない部位（一般部位）は、オーステナイト化が完了する高温部位として加熱される。これにより、ブランク３０２に対するホットプレス成形後の係る部位は、焼き入れが施され、超高強度部位として成形される。
（５）通電加熱終了後、ホットプレス成形装置により、ブランク３０２を成形品として成形する。
【００５４】
以上のように、温度制御部材３２０及び押圧部材３３０を制御することによって、温度制御部材３２０の各ブロック３２１・３２２・３２３と接触するブランク３０２の所定部位の温度は、それぞれ所定の温度Ｔ１・Ｔ２・Ｔ３に正確に温度制御される。
これにより、ブランク３０２の所定部位において、ホットプレス成形時の焼き入れ度合いに正確な差を設けることができ、焼き入れ後の強度に正確な分布を持たせることが可能となる。
従って、通電加熱装置３０１を用いた通電加熱において、ブランク３０２内に正確な温度分布を持たせることができ、ブランク３０２を用いたホットプレス成形工程を経ることによって、所定の強度分布を持つ成形品を成形することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 通電加熱装置
２ ブランク
１０ 通電電極
２０ 温度制御部材
２１ 第一ブロック
２２ 第二ブロック
３０ 押圧部材
３１ 第一押圧部材
３２ 第二押圧部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットプレス成形に用いるブランクを加熱する加熱装置であって、
前記ブランクの所定部位に接触可能であり、かつ、当該ブランクの所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材と、
前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記温度制御部材を前記ブランクに対して近接する方向に移動させて、前記温度制御部材を前記ブランクと接触させる押圧部材と、
を具備し、
前記温度制御部材は、前記ブランクの温度と同一温度に制御された状態で当該ブランクに接触され、
前記所定温度に制御された温度制御部材により、前記加熱途中のブランクの所定部位から抜熱することにより、前記ブランク内に所定の温度分布を設ける加熱装置。
【請求項２】
前記ブランクは、一方向を長手方向とする矩形状を有し、
前記温度制御部材及び押圧部材は、少なくとも前記ブランクの長手方向に向けて複数に分割され、当該複数に分割される温度制御部材及び押圧部材は、個別に押圧される請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記ブランクの所定部位は、前記ホットプレス成形後の後加工時に加工が施される部位であり、
前記押圧部材は、前記ブランクがＡｃ１変態点温度に到達する直前となるタイミングで、当該ブランクと同一温度に制御された状態の前記温度制御部材を前記ブランクに接触させる請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ブランクへの加熱は、通電加熱により行われる請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
ホットプレス成形工程に用いるブランクを加熱する加熱方法であって、
前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、
前記ブランクの所定部位に、非導電性の接触部を当該ブランクとの接触部位に有し、前記加熱途中のブランクと同一温度に制御された温度制御部材を接触させることによって、
前記ブランクの所定部位の温度を所定の温度以下に制御する加熱方法。
【請求項１】
ホットプレス成形に用いるブランクを加熱する加熱装置であって、
前記ブランクの所定部位に接触可能であり、かつ、当該ブランクの所定部位との接触部位に非導電性の接触部を有するとともに、自身の温度を調整可能である温度制御部材と、
前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、前記温度制御部材を前記ブランクに対して近接する方向に移動させて、前記温度制御部材を前記ブランクと接触させる押圧部材と、
を具備し、
前記温度制御部材は、前記ブランクの温度と同一温度に制御された状態で当該ブランクに接触され、
前記所定温度に制御された温度制御部材により、前記加熱途中のブランクの所定部位から抜熱することにより、前記ブランク内に所定の温度分布を設ける加熱装置。
【請求項２】
前記ブランクは、一方向を長手方向とする矩形状を有し、
前記温度制御部材及び押圧部材は、少なくとも前記ブランクの長手方向に向けて複数に分割され、当該複数に分割される温度制御部材及び押圧部材は、個別に押圧される請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記ブランクの所定部位は、前記ホットプレス成形後の後加工時に加工が施される部位であり、
前記押圧部材は、前記ブランクがＡｃ１変態点温度に到達する直前となるタイミングで、当該ブランクと同一温度に制御された状態の前記温度制御部材を前記ブランクに接触させる請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ブランクへの加熱は、通電加熱により行われる請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
ホットプレス成形工程に用いるブランクを加熱する加熱方法であって、
前記ブランクへの加熱途中の所定のタイミングで、
前記ブランクの所定部位に、非導電性の接触部を当該ブランクとの接触部位に有し、前記加熱途中のブランクと同一温度に制御された温度制御部材を接触させることによって、
前記ブランクの所定部位の温度を所定の温度以下に制御する加熱方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１３６３４２（Ｐ２０１１−１３６３４２Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９５７６４（Ｐ２００９−２９５７６４）
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
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