鋼板加熱方法和鋼板加熱裝置的制造方法
【專利摘要】在熱壓成型前對作為沖壓對象的鋼板(K)進行加熱的鋼板加熱方法中，在利用支承構件(30)固定支承鋼板中的成型后不再需要的不需要部分而在鉛垂方向上支承了該鋼板的狀態下，將該鋼板輸入在爐內側面具有加熱器(15)的加熱爐(10)內，在該加熱爐內加熱至預定溫度之后，將該鋼板從加熱爐內輸出，然后，在熱壓成型前或熱壓成型時切斷去除不需要部分。
【專利說明】
鋼板加熱方法和鋼板加熱裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及對鋼板進行加熱的鋼板加熱方法和鋼板加熱裝置。
【背景技術】
[0002]例如，作為使用了高強度鋼板的汽車部件材料等的鋼板成型方法而逐漸廣泛采用的熱壓成型通過在高溫下對鋼板進行成型，從而能夠在變形阻力較低的階段進行成型，而且，通過利用因冷卻水的噴出而產生的驟冷使鋼板淬火硬化，能夠不產生成型后的變形等成型不良，就能夠通過沖壓成型提供高強度且形狀精度較高的部件等。
[0003]在這樣的熱壓成型方法中，在沖壓成型前利用加熱爐將鋼板加熱至預定溫度，例如700°C?1000°C，之后將該鋼板輸送至熱壓成型裝置并進行沖壓成型。
[0004]作為這樣的利用加熱爐進行加熱的技術，以往以來，通常使用利用輥水平支承鋼板，且一邊利用輥在爐內輸送鋼板一邊利用爐內的例如上下設置的加熱器對鋼板進行加熱的機構(專利文獻I)。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本國特開2009-155691號公報
【發明內容】
[0008]發明要解決的問題
[0009]然而，在所述的現有技術中，由于利用旋轉的輥輸送鋼板，因此可能導致鋼板在爐內曲折移動。另外，輥成為遮蔽物，使輻射效率較差，而難以進行快速的加熱。而且，為了輥不產生熱變形而均熱化，因此需要在輸送時以外仍始終使輥進行旋轉，因而能量轉換效率較差。而且，在由爐的入口附近的熱沖擊、加熱的不均勻而產生的熱應力的作用下，還可能導致輥劣化或破損。當輥破損時，爐的操作停止。而且另外，在表面鍍敷后的鋼板的情況下，在熔融溫度范圍內，可能導致鍍敷材料附著于輥，還可能導致附著于輥的鍍敷材料再次附著于鋼板。
[0010]本發明即是鑒于該問題而做成的，其目的在于通過以下方式解決上述問題:代替以往那樣的利用輥水平支承鋼板并將鋼板在爐內輸送的情況，在鉛垂方向上固定支承了鋼板的狀態下將鋼板輸入爐內并對其進行加熱。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]為了達成所述目的，本發明提供一種在熱壓成型前對作為沖壓對象的鋼板進行加熱的鋼板加熱方法，其中，在以利用支承構件固定支承所述鋼板中的、成型后不再需要的不需要部分的方式在鉛垂方向上支承了所述鋼板的狀態下，將所述鋼板輸入至在爐內側面具有加熱器的加熱爐內，在所述加熱爐內加熱至預定溫度后，將所述鋼板從加熱爐中輸出，之后去除所述不需要部分。
[0013]另外，在此所說的之后可以不是從加熱爐中輸出后的立刻，而可以是輸出后進行熱壓成型時。
[0014]另外，本發明的固定支承包含夾持保持所述的不需要部分的情況、將不需要部分卡定并懸掛于支承構件的情況。另外，期望的是，在兩個部位以上固定支承鋼板。由此，即使在鋼板具有縱長的形狀的情況下，也能夠防止該鋼板撓曲。而且，在鋼板為縱長的形狀的情況下，例如在鋼板的長度方向上的長度超過Im的情況下，優選在其兩端部進行固定支承。
[0015]根據本發明，在鉛垂方向上利用支承構件固定支承后的狀態下，在加熱爐內對鋼板進行加熱，因此不會產生以往那樣的伴隨使用輥而產生的不良影響，而輻射效率良好且能量轉換效率也較佳。另外，由于在鉛垂方向上利用支承構件固定支承，因此能夠抑制鋼板撓曲。另外，在此，成型后不再需要的不需要部分是指在成型了該鋼板之后作為產品而不再需要的部分。另外，利用支承構件固定支承不需要部分是指利用支承構件固定支承不需要部分的整體或不需要部分的一部分。
[0016]在所述方法中，優選的是，在加熱爐內使鋼板沿上下方向移動。
[0017]而且另外，優選的是，對固定支承著的所述鋼板施加張力。
[0018]根據其他的觀點，本發明提供一種在熱壓成型前對作為沖壓對象的鋼板進行加熱的鋼板加熱裝置，該鋼板加熱裝置具有:加熱爐，其能夠以鉛垂狀態容納所述鋼板；以及輸送裝置，其在利用支承構件在鉛垂方向上支承了所述鋼板的狀態下使所述鋼板在所述加熱爐的輸送路徑內通過。而且，所述加熱爐具有:鋼板的輸送路徑，其形成于相對的側壁之間；以及加熱器，其設于所述側壁的至少一者的面，用于對所述鋼板進行加熱，所述輸送裝置具有:支承構件，其固定支承鋼板中的成型后不再需要的不需要部分；以及移動機構，其使所述支承構件沿著自所述加熱爐的入口前上方到出口后上方的范圍內設置的軌道移動。
[0019]該情況下，優選的是，該鋼板加熱裝置具有上下驅動機構，該上下驅動機構使所述支承構件沿上下方向移動。
[0020]另外，優選的是，該鋼板加熱裝置具有剪切機構，該剪切機構在加熱爐的出口后方處對所述不需要部分進行剪切。
[0021]而且另外，優選的是，該鋼板加熱裝置具有對所支承的鋼板施加張力的機構。
[0022]發明的效果
[0023]根據本發明，在熱壓成型前對沖壓對象鋼板進行加熱時，不會產生以往那樣的伴隨使用輥而產生的不良影響，而輻射效率良好且能量轉換效率也較佳。而且，能夠比以往更均勻地對沖壓對象鋼板進行加熱。
【附圖說明】
[0024]圖1是實施方式的鋼板加熱裝置的立體圖。
[0025]圖2是圖1的鋼板加熱裝置的從加熱爐的輸送方向入口側觀察到的說明圖。
[0026]圖3是支承構件的主視圖。
[0027]圖4是支承于支承構件的支承體的鋼板的主視圖。
[0028]圖5是表示伸出構件的其他的例子的鋼板的主要部位的主視圖。
[0029]圖6是示意地說明鋼板加熱裝置和熱壓成型裝置的說明圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，說明本發明的實施方式。圖1表示實施方式的鋼板加熱裝置I的概要，該實施方式的鋼板加熱裝置I中的加熱爐10在基座11的兩側分別相對地具有側壁體12、13，該側壁體12、13之間的細長的空間構成鋼板K的輸送路徑14。在各側壁體12、13的內側分別設有加熱器15、15(另外，在圖1中，為了方便圖示，將加熱爐10的一部分剖開地進行描繪)。
[0031]加熱器15例如能夠使用電熱加熱器、遠紅外線加熱器、近紅外線燈、感應加熱部件等。另外，在本實施方式中，在側壁體12、13的兩表面上分別設有加熱器15，但是也可以根據鋼板的種類、大小、形狀等而僅在一者的側壁面設置加熱器15。
[0032]本實施方式的鋼板加熱裝置I的輸送裝置20具有自加熱爐10的入口1a側(附圖里側)的上方到加熱爐1的出口 I Ob側(附圖近前側)的上方的范圍內設置的前進軌道容納部21、和與往軌道容納部21平行設置的復軌道容納部22。往軌道容納部21、復軌道容納部22分別被支柱23支承。另外，在往軌道容納部21和復軌道容納部22的各端部架設有帶有橫條的、俯視呈曲線狀的支承構件移動路徑24a和支承構件移動路徑24b。
[0033]往軌道容納部21、復軌道容納部22基本上具有相同的結構，根據圖2、圖3所述的往軌道容納部21對其進行詳細說明，往軌道容納部21在主體部21a內的上側容納有成為驅動機構的鏈式輸送機21b，在主體部21a的下側收納有軌道體21c，該主體部21a的下表面側開口，且截面呈槽形。如圖1所示，鏈式輸送機21b架設在設于支承構件移動路徑24a側的齒輪鏈輪25與設于支承構件移動路徑24b側的齒輪鏈輪26之間，通過借助軸27連接于齒輪鏈輪25的馬達等的驅動源28的工作，該鏈式輸送機21b在往軌道容納部21、支承構件移動路徑24a、復軌道容納部22、支承構件移動路徑24b循環移動。
[0034]本實施方式的支承構件30直接支承于所述軌道體21c。也如圖3所示，支承構件30具有兩個懸掛構件31、32。由于懸掛構件31、32具有相同的結構，因此對懸掛構件31進行說明，如圖2所示，在懸掛構件31中，在支架31a上設有軌道行駛構件33和缸體34。
[0035]軌道行駛構件33具有與鏈式輸送機2Ib相嚙合的嚙合部33a和包括能夠在所述的軌道體21c上行駛的輥33b的行駛部33c。缸體34固定于支架31a，利用缸體34的工作而進行伸縮的桿構件34a向支架31a的下方垂下，且在其下端具有支承體34b。因而，支承體34b利用缸體34的工作而上下移動。
[0036]還如圖4所示，在支承體34b的下方部沿上下方向設有多個突起35(附圖的例子中為四個部位)。而且，鋼板K通過卡定于該突起35而支承在懸掛構件31、32的各支承體34b、34b之間。即，在鋼板K的兩端部預先形成有與各本來的產品無關的、也就是說作為成型后不再需要的不需要部分的伸出構件Ka、Kb，而且，在該伸出構件Ka、Kb上形成有可與支承體34b的突起35卡定的卡定部36，通過該卡定部36與突起35卡定，從而鋼板K卡定于該突起35并支承在懸掛構件31、32的各支承體34b、34b之間。
[0037]在實施方式的例子中，伸出構件Ka、Kb的形狀為T字型，通過將其內側開槽口而形成卡定部36，但是，代替該方式，如圖5所示，還可以在自鋼板K的端部向水平方向伸出的伸出構件Ka上形成孔37，通過向該孔37內插入支承體34b的突起35，從而將鋼板K支承在懸掛構件31、32的各支承體34b、34b之間。
[0038]另外，代替這樣的使用伸出構件Ka、Kb將鋼板K懸掛支承在懸掛構件31、32的各支承體34b、34b之間，例如，還可以在懸掛構件31、32上設置用于夾持伸出構件1(&、103的夾持機構(未圖示)，由此通過夾持伸出構件Ka、Kb而在鉛垂方向上固定支承鋼板K。
[0039]而且另外，如圖3的虛線所示，還可以在兩個懸掛構件31、32的、例如桿構件34a、34a之間設置張力施加機構39，該張力施加機構39具有缸體38和向兩側突出的桿38a、38a。通過使張力施加機構39的缸體38工作，桿38a伸縮而能夠將懸掛構件31、32之間的間隔擴大，由此，能夠對支承在懸掛構件31、32的各支承體34b、34b之間的鋼板K施加張力。
[0040]再回到圖1進行說明，如上所述，該鋼板加熱裝置I具有往軌道容納部21、和與該往軌道容納部21平行設置的復軌道容納部22，復軌道容納部22具有與往軌道容納部21相同的結構。
[0041]而且，在本實施方式中，如上所述，在往軌道容納部21與復軌道容納部22的各端部之間架設有支承構件移動路徑24a和支承構件移動路徑24b，借助支承構件移動路徑24b，能夠使位于復軌道容納部22側的支承構件30的懸掛構件31、32向往軌道容納部21側、S卩加熱爐10的入口 1a側移動。另外，借助支承構件移動路徑24a，能夠使位于加熱爐10的出口 1b側即往軌道容納部21側的支承構件30的懸掛構件31、32向復軌道容納部22側移動。另外，插入于爐內的懸掛構件31、32使用耐熱性和熱沖擊性較高的耐熱鋼等，而且，通常，作為爐設備的保護方法，能夠采用應該考慮的利用絕熱材料進行保護的方法、通過在構件內部設置流路并利用冷卻水、空氣等冷媒進行冷卻的冷卻方法。
[0042]另外，在本實施方式中，在加熱爐10的出口1b側設有剪切機構40，該剪切機構40對在加熱爐10的加熱結束之后支承于位于加熱爐10的出口 1b側的支承構件30的懸掛構件31、32的鋼板K的伸出構件Ka、Kb進行剪切。
[0043]該剪切機構40具有一對剪切裝置41、42。剪切裝置41、42具有相同的結構，例如對剪切裝置42進行詳細說明，該剪切裝置42具有基座43、和與基座43垂直設置且互相相對的剪切構件44、45。剪切構件44、45利用驅動機構(未圖示)沿基座43移動，而靠近遠離自如。而且，在剪切構件44、45的各相對面側設有刀具體44a、45a。因而，通過使剪切構件44、45相靠近，能夠利用該刀具體44a、45a對支承在懸掛構件31、32之間的鋼板1(的伸出構件1(&、103進行剪切。
[0044]而且，在加熱爐10的出口 1b側能夠配置輸送機器人50，該輸送機器人50具備多關節型臂，用于保持被支承于支承構件30的懸掛構件31、32的鋼板K。該輸送機器人50具有利用手柄51的轉動操作能夠使兩個夾緊型的夾具52、52打開或關閉的功能。另外，該輸送機器人50包括自加熱爐10的出口 1b側的位置移動自如的移動機構(未圖示)，該移動機構能夠將所保持的鋼板輸送至后述的熱壓成型裝置。
[0045]實施方式的鋼板加熱裝置I如上所述地構成，接著說明使用了該鋼板加熱裝置I的鋼板加熱方法。
[0046]首先，將成為熱壓成型的對象的鋼板K在加熱爐10的入口1a側支承于位于往軌道容納部21側的支承構件30的懸掛構件31、32。然后，利用圖3所示的張力施加機構39對所支承的鋼板在水平方向上施加張力。
[0047]在該狀態下，使往軌道容納部21的驅動機構工作而驅動鏈式輸送機21b，使支承有鋼板K的支承構件30的懸掛構件31、32向加熱爐10移動，在加熱爐10中利用加熱器15將鋼板K加熱至預定溫度，例如700 °C?1000°C。此時，還可以使懸掛構件31、32的缸體34工作，使桿構件34a伸縮，從而使支承于懸掛構件31、32的鋼板K沿上下方向移動。
[0048]然后，在將鋼板K加熱至預定溫度后，使往軌道容納部21的鏈式輸送機21b驅動，將支承有鋼板K的支承構件30的懸掛構件31、32從加熱爐10中輸出，并使其移動至加熱爐10的出口 1b側空間。另外，在對鋼板K進行加熱時，可以始終在輸送的同時利用加熱爐10進行加熱，也可以在加熱爐10內停止的狀態下進行加熱。
[0049]在支承有鋼板K的支承構件30的懸掛構件31、32在加熱爐10的出口1b側空間的預定位置停止之后，使輸送機器人50靠近鋼板K，并利用夾具52、52保持鋼板K。然后，釋放張力施加機構39的張力，并使剪切裝置41、42工作，從而利用剪切構件44、45對支承于懸掛構件31、32之間的鋼板K的伸出構件Ka、Kb進行剪切。由此，輸送機器人50成為支承有去除了成型后的不需要部分的伸出構件K a、K b的鋼板K的狀態。
[0050]然后，如圖6所示，在利用夾具52、52保持了鋼板K的狀態下，利用輸送機器人50的多關節型臂53將鋼板K輸送至熱壓成型裝置60的用于進行沖壓成型和驟冷處理的成型驟冷臺62的下側模具63。然后，在將鋼板K安放在預定位置之后，利用上側模具64的沖壓，對鋼板K施加預定的沖壓成型和驟冷處理，從而將鋼板K加工為預定的產品。
[0051]這樣，根據本發明的實施方式，在借助作為沖壓成型后不再需要的不需要部分的伸出構件Ka、Kb利用支承構件30的懸掛構件31、32沿鉛垂方向固定支承了鋼板K的狀態下，將鋼板K輸入至在側壁體12、13的表面具有加熱器15的加熱爐10內，并對鋼板K進行加熱，因此與以往的利用輥以水平狀態支承鋼板并對其進行加熱的方式相比較，首先，鋼板K不會曲折移動，而能夠比以往更均勻地對鋼板K進行加熱。而且，由于在加熱器15與鋼板K之間沒有遮蔽的構件，因此能夠將來自加熱器15的熱高效地投入到鋼板K，而輻射效率也較良好，能夠進行比以往更快速的加熱。此外，由于除了加熱時使支承構件30移動以外，不需要使支承構件30移動，因此相比于以往，能量轉換效率也較良好。而且，由于不使用輥，因此，不存在因輥破損而導致操作停止的可能性。
[0052]而且，在所述的實施方式中，由于能夠使支承構件30的缸體34工作，而使支承有鋼板K的支承體34b上下移動，因此在鋼板K位于加熱爐10內的期間中，通過使缸體34工作而使鋼板K沿上下方向移動，能夠抑制加熱不均而能夠進行更均勻的加熱。因而，還能夠防止因加熱器15的排列、加熱輸出特性的偏差而產生的上下方向上的加熱不均。
[0053]另外，在所述的實施方式中，作為加熱對象的鋼板K借助伸出構件Ka、Kb利用支承構件30的懸掛構件31、32沿鉛垂方向固定支承，而且，在兩端部的兩個部位被固定支承，因此即使鋼板K具有水平方向上較長的形狀，鋼板K也不會撓曲。而且另外，由于利用張力施加機構39對作為加熱對象的鋼板K在水平方向上施加有張力，因此能夠抑制加熱時的鋼板K的剛性的下降、由熱膨脹導致的變形。
[0054]而且，由于將鋼板K在鉛垂方向上固定支承時所使用的鋼板K的伸出構件Ka、Kb為沖壓成型后不再需要的不需要部分，因此能夠對鋼板K自身全面且均勻地進行加熱。另外，在鋼板K為鍍敷鋼板的情況下，即使在熔融溫度范圍內進行加熱，也不用擔心產生熔融的鍍敷材料再次附著于鋼板K的情況。
[0055]另外，在所述實施方式中，由于利用設置于鋼板加熱裝置I的剪切機構40在加熱后立刻在鋼板加熱裝置I內將伸出構件Ka、Kb剪切并去除，因此能夠在高溫低強度狀態下去除作為不需要部分的伸出構件Ka、Kb，而不會對成型后的產品的形狀、品質、性能產生影響。另夕卜，在剪切之后，將殘留于支承構件30的懸掛構件31、32的伸出構件Ka、Kb借助滑槽(未圖示)等回收到回收箱等即可。另外，在能夠在沖壓模具上設置剪切機構的情況下，還可以在熱壓成型裝置60進行沖壓時，同時剪切并去除伸出構件Ka、Kb。
[0056]如上所示，對于利用輸送機器人50輸送了鋼板K后的支承構件30的懸掛構件31、32，使其經由支承構件移動路徑24a向復軌道容納部22側移動，然后，經由支承構件移動路徑24b向加熱爐1的入口 I Oa側移動，并再次在加熱爐1的入口 I Oa側的預定位置將下一個進行處理的鋼板K安放于支承構件30的懸掛構件31、32即可。
[0057]另外，也如圖1所明確的那樣，鋼板加熱裝置I采用從兩側對鉛垂狀態的鋼板K進行加熱的加熱爐1，另外，輸送裝置20的往軌道容納部21、復軌道容納部2 2配置在加熱爐1的上方，因此，地面占用面積遠小于以往的水平支承型加熱爐，因而，能夠將多個鋼板加熱裝置I多臺并排設置。因此，在相同地面面積上的操作中，生產率極其良好。
[0058]而且另外，在所述實施方式中，支承構件30的懸掛構件31、32的移動基于安裝于往軌道容納部21、復軌道容納部22的鏈式輸送機21b，將該驅動機構設于加熱爐10外，如圖2所示，由于能夠將往軌道容納部21設為不會自加熱爐開口部直接受到輻射熱的配置，因此，能夠將來自加熱爐10的對驅動系統產生的熱影響抑制到最小限度。當然，若適當施加熱屏蔽，則也可以將支承構件30自身搭載于自行式驅動機構。
[0059]以上，參照【附圖說明】了本發明的較佳的實施方式，但本發明并不限定于該例子。明確的是，只要是本領域技術人員，在權利要求書所記載的思想范圍內，能夠想到各種變形例或修正例，應該了解的是，這些變形例或修正例當然屬于本發明的保護范圍。
[0060]產業上的可利用性
[0061]本發明對于在將鋼板熱壓成型前的鋼板的加熱是有用的。
[0062]附圖標記說明
[0063]1、鋼板加熱裝置；10、加熱爐；10a、入口；10b、出口；11、基座；12、13、側壁體；14、輸送路徑；15、加熱器;20、輸送裝置;21、往軌道容納部;21a、主體部;21b、鏈式輸送機;21c、軌道體；22、復軌道容納部；23、支柱；24a、24b、支承構件移動路徑；25、26、齒輪鏈輪；27、軸；28、驅動源;30、支承構件;31、32、懸掛構件;31a、支架;33、軌道行駛構件;33a、嚙合部;33b、輥;33c、行駛部;34、缸體;34a、桿構件;34b、支承體;35、突起;36、卡定部;37、孔;38、缸體；38a、桿;39、張力施加機構;40、剪切機構;41、42、剪切裝置;43、基座;44、45、剪切構件;44a、45a、刀具體;50、輸送機器人;51、手柄;52、夾具；53、多關節型臂;60、熱壓成型裝置;62、成型驟冷臺；63、下側模具;64、上側模具;K、鋼板;Ka、Kb、伸出構件。
【主權項】
1.一種鋼板加熱方法，其在熱壓成型前對作為沖壓對象的鋼板進行加熱，其中， 在以利用支承構件固定支承所述鋼板中的、成型后不再需要的不需要部分的方式在鉛垂方向上支承了所述鋼板的狀態下，將所述鋼板輸入至在爐內側面具有加熱器的加熱爐內， 在利用所述加熱爐加熱至預定溫度之后，將所述鋼板從加熱爐中輸出，之后去除所述不需要部分。2.根據權利要求1所述的鋼板加熱方法，其中， 在所述加熱爐內使鋼板沿上下方向移動。3.根據權利要求1或2所述的鋼板加熱方法，其中， 對固定支承著的所述鋼板施加張力。4.一種鋼板加熱裝置，其在熱壓成型前對作為沖壓對象的鋼板進行加熱，其中， 該鋼板加熱裝置具有:加熱爐，其能夠以鉛垂狀態容納所述鋼板；以及輸送裝置，其在利用支承構件在鉛垂方向上支承了所述鋼板的狀態下使所述鋼板在所述加熱爐的輸送路徑內通過， 所述加熱爐具有:鋼板的輸送路徑，其形成于相對的側壁之間；以及加熱器，其設于所述側壁的至少一者的面，用于對所述鋼板進行加熱， 所述輸送裝置具有:支承構件，其以固定支承鋼板中的在成型后不再需要的不需要部分的方式支承鋼板；以及移動機構，其使所述支承構件沿著自所述加熱爐的入口前上方到出口后上方的范圍內設置的軌道移動。5.根據權利要求4所述的鋼板加熱裝置，其中， 該鋼板加熱裝置具有上下驅動機構，該上下驅動機構使所述支承構件沿上下方向移動。6.根據權利要求4所述的鋼板加熱裝置，其中， 該鋼板加熱裝置具有剪切機構，該剪切機構在所述加熱爐的出口后方處對所述不需要部分進行剪切。7.根據權利要求5所述的鋼板加熱裝置，其中， 該鋼板加熱裝置具有剪切機構，該剪切機構在所述加熱爐的出口后方處對所述不需要部分進行剪切。8.根據權利要求4?7中任一項所述的鋼板加熱裝置，其中， 該鋼板加熱裝置具有對固定支承著的所述鋼板施加張力的機構。
【文檔編號】B21D24/00GK105916608SQ201580005177
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月23日
【發明人】福地弘, 野村成彥, 瀬戶厚司
【申請人】新日鐵住金株式會社