(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に重ねて配置される横割の複数の割型と、割型を載置するためのベッドと、横方向に重ねて配置される割型に対しその両側から挟むように加圧することにより複数の直線状の異形断面の素型材をそれぞれの割型に加圧保持せしめる加圧手段と、複数の芯金を横方向に平行に離間して保持する芯金ホルダと、芯金ホルダにより保持された複数の芯金を各割型に保持されたそれぞれの素型材の軸方向の空洞に向けて一斉に圧入するための芯金圧入手段とを備え、素型材への芯金の圧入による素型材の外周への金型内周の凹凸に準じた形状の形成が複数の素型材について一挙に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【請求項２】
横並びで配置された複数の割型と、各割型を型合わせ方向に加圧することにより直線状の異形断面の素型材をそれぞれ保持せしめる加圧手段と、平行に離間した複数の芯金ホルダを複数工程順に従って積み重ね状に保持するためのスタッカと、スタッカに積み重ね状に保持された芯金ホルダのうちの任意の一つのホルダをスタッカから取り出すとともに使用済みのホルダを芯金ホルダに返却する手段と、その一つの芯金ホルダにより保持され芯金を対応の割型に保持された素型材の軸方向の空洞に向けて一斉に圧入しかつ引き戻すための芯金圧入・引戻手段とを備え、スタッカに積み重ねられた複数の芯金ホルダより一づつ芯金ホルダを工程順に従ってスタッカから取り出し、各素型材への芯金の圧入が異なった芯金により多段階に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【請求項３】
請求項１若しくは２に記載の発明において、金型の上方に外部に開放した空間が形成され、該空間に金型への素材の装入及び製品の搬出のためのローダーが設置されることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【請求項４】
請求項１若しくは２に記載の発明において、スタッカは割型の両側に設置され、スタッカに積み重ねられた複数の芯金ホルダより一つづつ芯金ホルダを工程順に従って両側のスタッカより交互に取り出し、各素型材への芯金の圧入が異なった芯金により多段階に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、一方の側のスタッカからの芯金ホルダにおける芯金のための往復駆動機構と反対側のスタッカからの芯金ホルダにおける芯金の往復駆動機構とは独立のタイミングにて駆動されることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【請求項６】
割型と、割型を型合わせ方向に加圧することにより直線状の異形断面の素型材を保持せしめる加圧手段と、芯金を割型に保持された素型材の軸方向の空洞に向けて圧入しかつ引き戻すための油圧シリンダ手段とを備え、該油圧シリンダ手段は撓み角度相殺用の逆撓みリブに取り付けられることを特徴とする直線駆動式成形転造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は軸方向の空洞を有した三角、四角、多角、異形、円形などの各種の断面形状の素型材の一部もしくは全体の表面に彫り込みの深い任意の形態の凹凸加工を高い精度でかつ効率良く形成する直線駆動式成形転造装置に関するものであり、一例を挙げると、自動車のステアリング部品であるラックバーの製造に応用することができるが、この発明はラックバーの製造に限らず各種の機械機能部品や装飾部品に所望の表面凹凸形状ないしは模様を付すのに応用することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング部品であるラックバーを中空素型材から転造により成形する技術は原理的には公知である。即ち、ラックバーの転造成形においては、まず、加熱によって軟化された中空素型材を型によって保持しつつプレスをかけることにより中空棒のラック形成面の平坦化が行われる。次に、内周に直線方向の歯列を有した成形型を中空棒の前記平坦部に当てつつ外側より中空棒の空洞に芯金が圧入される。芯金はテーパ状の作用部を有しており、テーパ部が平坦部に内周側において係合することにより平坦部の肉は成形型に向けて塑性変形的に流動することにより張り出され、平坦部に成形型の歯列に順じた形状の直線方向の歯列が付与される。心金の一回の圧入のみでは所期の精度の製品は得られないため、作用径が順次変化した心金をタレット型に配置し、心金の作用径を順次変更しながら加工を行うことが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
タレット型のものでは一つの割型毎に作用径の変化するタレットが必要であり、一回の圧入操作によって得られる製品は一個のみであり、生産効率としては極度に悪化してしまい、鍛造によるラックバー製造のメリットは殆ど生かせないためタレット型のものはこれまで実用には殆ど供されていなかった。
この発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、タレット型の欠点を解消し、複数の心金の一斉圧入を可能とすることにより複数製品の同時製造を実現するとともに精度的にも切削品と遜色がなく、しかもコスト的にも安価に押えうるようにすることを目的とする。
【０００４】
請求項１に記載の発明によれば、横方向に重ねて配置される横割の複数の割型と、割型を載置するためのベッドと、横方向に重ねて配置される割型に対しその両側から挟むように加圧することにより複数の直線状の異形断面の素型材をそれぞれの割型に加圧保持せしめる加圧手段と、複数の芯金を横方向に平行に離間して保持する芯金ホルダと、芯金ホルダにより保持された複数の芯金を各割型に保持されたそれぞれの素型材の軸方向の空洞に向けて一斉に圧入するための芯金圧入手段とを備え、素型材への芯金の圧入による素型材の外周への金型内周の凹凸に準じた形状の形成が複数の素型材について一挙に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【０００５】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、横方向分割の割型は複数が横重ねに配置され、そして横重ねの割型に両側から加圧手段による加圧力が加えれ、そして、各素型材をそれぞれの割型によりクランプした状態でホルダにより保持された複数の芯金が夫々の素型材の空洞への一斉に圧入され、各素型材の転造が同時に行われる。このとき、芯金圧入によって割型よりベッドに加わる転倒モーメントは割型が一つの場合と同様となる。割型を縦割りとしこれを横並びとして上下に一斉にクランプしようとする場合、クランプ力が巨大となるし、個々の割型を別個にクランプ使用とすると割型のセット数に一致した加圧手段が必要となるが、この発明では横割の割型を横重ねにして横方向の両側からクランプすることで、クランプ力を少しも増大させることなく加圧手段を一個で済ませることができ、コスト的に極めて有利な効果を得ることができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、横並びで配置された複数の割型と、各割型を型合わせ方向に加圧することにより直線状の異形断面の素型材をそれぞれ保持せしめる加圧手段と、平行に離間した複数の芯金ホルダを複数工程順に従って積み重ね状に保持するためのスタッカと、スタッカに積み重ね状に保持された芯金ホルダのうちの任意の一つのホルダをスタッカから取り出すとともに使用済みのホルダを芯金ホルダに返却する手段と、その一つの芯金ホルダにより保持され芯金を対応の割型に保持された素型材の軸方向の空洞に向けて一斉に圧入しかつ引き戻すための芯金圧入・引戻手段とを備え、スタッカに積み重ねられた複数の芯金ホルダより一づつ芯金ホルダを工程順に従ってスタッカから取り出し、各素型材への芯金の圧入が異なった芯金により多段階に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【０００７】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、芯金ホルダにはその加工段の芯金が数本まとめてなるべくはワンタッチで着脱自在に保持され、各加工段の芯金ホルダは加工順序に従ってスタッカに積み重ね状にセットされる。スタッカより加工順序に準じて芯金ホルダが取り出され、芯金ホルダに保持された芯金は横並びの割型にクランプされた対応の素型材に一斉に圧入され、圧入工程の終了後に芯金は引き抜かれ、数回の圧入・引き戻しの繰り返し後に、芯金は芯金ホルダともどもスタッカに再収納され、スタッカのシフトなどの操作により次の加工順の芯金を保持した芯金ホルダがスタッカより取り出され、以下同様に芯金の圧入−引引き戻しスタッカへの収納−次の段階の芯金ホルダの取り出しが繰り返される。この構成により多段階的な転造操作を極めて効率的に実施できる効果がある。
【０００８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１若しくは２に記載の発明において、金型の上方に外部に開放した空間が形成され、該空間に金型への素材の装入及び製品の搬出のためのローダーが設置されることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【０００９】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、ローダーにより開放した金型の上方から素材の装入、製品の搬出ができるため、空間の有効活用が実現され、装置全体をコンパクトにできる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、スタッカは割型の両側に設置され、スタッカに積み重ねられた複数の芯金ホルダより一つづつ芯金ホルダを工程順に従って両側のスタッカより交互に取り出し、各素型材への芯金の圧入が異なった芯金により多段階に行われることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【００１１】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、左右のスタッカから芯金ホルダを工程順に従って順次取り出し、取り出された芯金ホルダの芯金を左右交互に圧入しているため、薄肉管表面への深い凹凸模様の転造を精度高く実施することができる効果がある。
【００１２】
請求項５の発明によれば、請求項４に記載の発明において、一方の側のスタッカからの芯金ホルダにおける芯金のための往復駆動機構と反対側のスタッカからの芯金ホルダにおける芯金の往復駆動機構とは独立のタイミングにて駆動されることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【００１３】
請求項５の発明の作用・効果を説明すると、左右独立の駆動タイミングの選定は多品種少量生産システムに対する適合性を高め、一台の機械により異なった製品を段取り変えなしに又は最小の段落変えで生産することを実現できる。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、割型と、割型を型合わせ方向に加圧することにより直線状の異形断面の素型材を保持せしめる加圧手段と、芯金を割型に保持された素型材の軸方向の空洞に向けて圧入しかつ引き戻すための油圧シリンダ手段とを備え、該油圧シリンダ手段は撓み角度相殺用の逆撓みリブに取り付けられることを特徴とする直線駆動式成形転造装置が提供される。
【００１５】
請求項６の発明の作用・効果を説明すると、この発明の実施において、割型のクランプ方向と芯金の圧入方向がＸ，Ｙの十字状に直交する配置となり易い。この十字配置の場合Ｘ軸の加圧手段もＹ軸の加圧手段も中間に支柱を設けることが作業性の維持のため困難であり、片持ち支持となる。この場合構造的に応力歪による突出顎部の開口が発生し、加圧軸心にずれが生じ易い。このずれは芯金の寿命を短くするおそれがある。これに対し第７の発明においては、加圧装置の顎部に直接シリンダを設けず、撓み角度相殺用の逆撓みリブを追加しこれにシリンダを設けることにより、顎部とリブとの間に相互に反対方向の歪が生じ、歪を打ち消しまたは小さくすることができ、軸心のずれを防止又は最小とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明の一実施形態としての金属円管からの車両のステアリング部品である中空ラックの転造形成を概略的に示すものである。割型としての金型１０は上型１２と下型１４とから構成され、図２と金型１０の断面を（イ）において開放状態、（ロ）において閉鎖状態にて示す。上型１２は下型１４に面したその内周面における長さ方向凹部にラック歯状の歯部１２−１を有しており、一方、下型１４は上型１２に面した上面に断面半円弧状の長さ方向溝１４−１を形成している。図２の（イ）では下型１４の断面半円弧状長さ方向溝１４−１に円管１８がすでに載置された状態を示している。
【００１７】
図２の（イ）の状態から上型１２と下型１４とを相互に向き合う方向に移動させることにより図２の（ロ）のように金型１０を閉鎖すると、円管１８は上型１２に面する上半分１８−１が平坦に潰され、ラック歯の成形転造を受けるべき異形の素型材となる。図１は図２の（ロ）に示す閉鎖状態における金型１０の長さ方向断面図を示す。金型１０は円形断面の素材管１８の約１／２以下の長さしかない。そして、円管１８の一端は金型１０と面壱であるが、反対端は１／２の長さ以上突出している。しかしながら、下型１４に面した上型１２の下面に形成される歯部１２−１は金型１０の端面から幾分手前に留まっており、従って、金型１０の閉鎖状態において素材管１８の左端１８Ａ及び右端１８Ｂは平坦に圧潰されておらず、換言すれば素材管１８の両端１８Ａ，  １８Ｂは円形断面のままに留まっている。
【００１８】
図１及び図２に説明したこの発明の実施形態では素材管１８のラック形成面である上面の平坦化＝異形素型材の形成をラック転造形成用金型１０の閉鎖即ち上型１２と下型１４との合体によって行っている。即ち、上型１２のラック状歯部１２−１は金型閉鎖時は下型１４の底面からの距離が素材管１８の外径の半分強のところに来るため素材管１８は上型１２のラック状歯部１２−１によって図２の（ロ）に示すように平坦に潰されるのである。そのため、金型１０は型開きすることなくそのまま連続して次の工程に順次移行することができる。これにより、工程をラップ化できると共に、クランプ動作を最初の１回のみにすることができるためクランプによる傷の発生の機会をなくすることができる利点がある。また、転造用の型を異形化のために使用していることから異形化の精度は異形化専用の本来の型を使用した場合と比較して低下があるが、要求精度がよほど高くない限りは実際上の問題はないことがわかった。平坦化のため専用の型により円管の上面を潰し、その後型開きし、転造用の金型にクランプするような通常の工程をとることももとより可能である。
【００１９】
図１において、割型１２，  １４間に保持された断面平坦化後の素材管１８は芯金の圧入・引き戻しによるこの発明の転造工程を受ける。以下、これについて説明すると、芯金２０Ａ，  ２０Ｂは金型１０にクランプされることにより上面が平坦化されたた素材管１８の両側に軸方向に対向して配置される。芯金２０Ａ，  ２０Ｂはその断面形状は図２の（ロ）に示すように断面平坦化された素材管１８の部分の断面形状に順じた断面形状を有している。図１に示すように芯金２０Ａ，  ２０Ｂの先端は案内部２０−１をなしており、断面平坦化された素材管１８の部分への導入のガイドとなる。案内部２０−１の背後にはテーパ部２０−２を経由して拡径部２０−３が継続し、芯金２０Ａ，  ２０Ｂの圧入時にテーパ部２０−２は素材管１８の平坦部１８−１に係合することにより素材管の肉を内から外に金型のラック歯状部１２−１の凹凸に向けて金属流動させ、素材管の平坦部１８−１にその凹凸形状に相補的なラック状歯部が賦型される。図１では芯金２０Ａ，  ２０Ｂは第１の拡径部２０−３に後続してテーパ部２０−４を介して第２の拡径部２０−５が続いており、一本の芯金による順次の多段階の金属流動が得られるようになっている。
【００２０】
図１においては第１の工程として左側の芯金２０Ａが平坦化されたばかりの素材管１８に圧入された最初の状態を示している。左側の芯金２０Ａの圧入は素材管の平坦部１８−１の右端に最後の拡径部２０−５が到達するまで行われ、その後芯金２０Ａは素材管１８から完全に抜去される至るまで左側に向けて移動される。
【００２１】
左側の芯金２０Ａの抜去と適切なラッピングのタイミング差をもって右側の芯金２０Ｂは図１の左側への移動を開始し、右側の芯金２０Ｂが素材管１８の内部空洞に導入されるに至り、その拡径部により左側の芯金２０Ａについて説明したものと同様な金属流動の過程が惹起される。
【００２２】
右側芯金２０Ａの圧入−抜去及びこれに継続する左側芯金２０Ｂの圧入−抜去は数回繰り返される。即ち、素材管１８に対する左右の芯金２０Ａ，  ２０Ｂの圧入が交互に複数回繰り返される。素材管１８の内部空洞に対する各芯金２０Ａ，  ２０Ｂの繰り返し的な圧入は金型の凹部に対する肉の確実な流動を促すことができる。即ち、芯金の一回の圧入のみでは肉の流れが不充分であり、精度の高い転造が行いえない恐れがあるが、繰り返し的な圧入によりこのようなおそれを回避することができる。また、左右の芯金２０Ａ，  ２０Ｂの複数回の交互圧入により金型の凹部に対する均等な金属流動を得ることができ、精度の高い転造を実現できる効果がある。即ち、図３は転造により得られた実際のラックの歯部の断面顕微鏡写真における歯部の層形成状態から把握された肉の流動状態を模式的に表したものである。矢印ｆ１に示すような交互圧入を行うこの発明の肉の流動状態は（イ）にて表され対称的な流動状態が得られていることが分かる。一方、（ロ）は芯金の圧入方向が矢印ｆ２のような一方のみである場合の流動状態を示しており、この場合は肉の流動に片寄りがあり、また巻き込みが発生していることが分かる。このような肉の不均一な流動状態は、ラック歯の成形完了後における不均一な応力残留及びこれに伴う弾性歪の戻り即ちスプリングバック量の不均一を惹起せしめ、製品の精度低下の原因となるがこの発明においては均等な肉の流動が確保されるためこのような問題点は解消されている。
【００２３】
再び図１において、芯金の上下方向のシフトについて説明すると、左右の芯金２０Ａ，  ２０Ｂからなる対は上下に複数設けられている。図１には芯金２０Ａ，  ２０Ｂの対の下方にもう一つの芯金２０Ａ’，  ２０Ｂ’の対が示されているが必要な段数の芯金対が上下方向に配置されている。シフトの毎に加工が段階を追って進むようにシフト方向で作用径などの芯金の形状が漸次変化されている。複数段の芯金対は図１には示されない左右のスタッカに積載されており、スタッカをシフトしながら加工が行われるようになっている。即ち、最初の加工段の芯金２０Ａ，  ２０Ｂを交互に圧入することにより第１段の加工を行った後、左右のスタッカにおける芯金ホルダは待機時に矢印ａのように上方向にシフトされ、第２段目の芯金２０Ａ’，  ２０Ｂ’が素材管１８に整列せしめられ、芯金２０Ａ’，  ２０Ｂ’は交互に素材管１８の内部空洞に圧入せしめられ、第２段階の加工が実施され、以下同様に必要段数の加工が実施される。このように芯金を少しづつ変化させて加工を多数段にわたって行うことにより肉薄の素材管に対しても深い凹凸形状の賦型を精度高く実現することができる効果がある。
【００２４】
図４の（イ）〜（ニ）はこの発明を実施しうる各種の異形素型材及びそれに凹凸形状を賦与するための金型の割り構造を説明している。図４の（イ）は図１及び２に関連して説明した円管の上半分を平坦化した素材１８Ａを示す。金型は上型１２Ａと下型１４Ａとからなり、上型１２Ａは素材１８Ａの平坦部に面して凹凸部１２Ａ−１を有しており、芯金の圧入により素材１８Ａの平坦面にこの凹凸に相補的な凹凸形状が形成される。
【００２５】
図４の（ロ）は矩形断面の素材１８Ｂを示しており、素材１８Ｂは上型１２Ｂと下型１４Ｂとの間にクランプされる。上型１２Ｂは素材１８Ｂの一側面に面して凹凸部１２Ｂ−１を有しており、芯金の圧入によりこの凹凸に相補的な凹凸が素材１８Ｂの一側面に形成される。
【００２６】
図４の（ハ）は６角形断面の素材管１８Ｃを示しており、金型は１２Ｃ，  １２Ｃ’，  １４Ｃからなる三つ割にされ、各割型１２Ｃ，  １２Ｃ’，  １４Ｃの内面に凹凸１２Ｃ−１，  １２Ｃ’−１，  １４Ｃ−１が形成され、芯金の圧入によりこの凹凸に相補的な凹凸を６角断面素材管１８Ｂの一つおきの側面に形成することができる。
【００２７】
図４の（ニ）は３角形断面の素材管１８Ｄを示しており、金型は上型１２Ｄと下型１４Ｄとから構成され、上型１２Ｄの内面に凹凸１２Ｄ−１が形成され、芯金の圧入によりこの凹凸に相補的な凹凸を３角断面素材管１８Ｄの上面に形成することができる。
【００２８】
図５は素材管の平坦表面１２Ａ−１，  １２Ｂ−１，  １２Ｃ−１，  １２Ｄ−１に付される凹凸形状の各種のバリエーションを例示しており、Ｉは山歯列、ＩＩは凹凸キー、ＩＩＩは凹凸の卍模様を示しており、その他この発明の実施により各種の凹凸形状ないしは模様を素材管の表面に付することができる。
【００２９】
図６及び図７は図４（ロ）の実施形態において使用しうる矩形断面を有した芯金のより具体的な構造を示している。芯金１２０は先端の案内部１２０−１と、案内部１２０−１に後続する第１のテーパ部１２０−２と、第１のテーパ部１２０−２  に後続する第１の拡径部１２０−３と、第１の拡径部１２０−３に後続するテーパ部１２０−４と、第２のテーパ部１２０−４に後続する第２の拡径部１２０−５と、第２の拡径部１２０−５に後続する第３のテーパ部１２０−６と、第３のテーパ部１２０−６に後続する第３の拡径部１２０−７と、第３の拡径部１２０−７に後続する縮径部１２０−８と、縮径部１２０−８に後続しホルダの根元近くまで延びる座屈防止当たり部１２０−９とからなる。
【００３０】
素材管への芯金１２０の圧入時に案内部１２０−２より芯金は素材管に導入され、第１のテーパ部１２０−２を介して第１の拡径部１２０−３が素材管の内周に係合することにより金型内周の凹凸部への素材の肉の流動が惹起される。圧入がさらに進行するとテーパ部１２０−４，  １２０−６及び拡径部１２０−５，  １２０−７により同様な素材の金属流動が惹起される。拡径部１２０−３，  １２０−５，  １２０−７は拡張作動中において素材の圧縮強さの数倍の単位面圧を受けることから芯金の素材は燐酸塩処理を受けたものであることが好ましい。また、作動中の油膜切れに対処するため拡径部１２０−３，  １２０−５，  １２０−７はその表面にオイルポットとなりうる極小のラビリンス溝や微小梨地模様など形成処理を施しておくのが好適である。このようなオイルポットは成形部だけでなく成形時に反力を受ける対抗側の面に設けることが好ましい。又は、オイルポットは成形部の全周に設けてもよい。
【００３１】
図６では段階的に径が増大するテーパ部１２０−２，  １２０−４，  １２０−６及び拡径部１２０−３，  １２０−５，  １２０−７を設けることにより一回の圧入における肉の流動が順次行われ、トータルとしての肉の流動量を多くすることができ、生産性を高めることができる。この場合に潤滑油の封じ込めが強くなり転造による造形形状を狂わせるおそれがある。拡径部１２０−７の背後に設けられる縮径部１２０−８は封じ込められた潤滑油を逃すことによりこれを防止する機能を達成する。
【００３２】
芯金の圧入を継続してゆくと当たり部１２０−９は素材管の内周に密に嵌り込み、芯金に加わる座屈方向の荷重を受ける機能を達成する。即ち、素材管への芯金の圧入がある深さ以上になり拡径部１２０−３，  １２０−５，  １２０−７を過ぎた芯金の根元側では当たり部１２０−９が素材管に僅かの隙間にて嵌合した状態で先端側での転造が進められる。そのため、長いラックバーの転造形成の場合においても当たり部１２０−９  により素材の安定支持が行なわれ、座屈限界に余裕を持たせることができ一回の圧入時の金属流動量を多くした場合における芯金の必要な耐久性の確保を図ることができる。
【００３３】
次に、図８及び図９によってこの発明の原理による転造形成の実施としての複数本芯金同時圧入及び多段シフト方式のラックバー転造装置を説明する。図８及び図９において、３０はその上に金型を載置するためのベッドであり、横開きの割型としての複数（図では３個）の金型１１０が横方向に重ねて配置される。各金型１１０は二つの割型１１２，  １１４より構成され、一方の割型１１２は図２と同様にラック歯状の凹凸を有しており、他方の割型１１４は円管状の素材を収容するための半円形溝を形成している。
【００３４】
ベッド３０上における金型１１０の並び方向における一側に加圧シリンダ３２が設けられ他側に受圧枠３４が配置される。加圧シリンダ３２はピストン３２−１を備え、ピストン３２−１が引き戻された状態では図８の上半分（一点鎖線Ｌから上）に示すように各金型１１０はそれを構成する横割の割型１１２，  １１４が分離され（図２の（イ）も参照）、その間に素材管を挿入するための空間Ｓを形成することができる。油圧の供給によって加圧シリンダ３２のピストン３２−１が図８の下半分に示すように加圧のために前進されると、割型１１２，  １１４はベッド３０上を横方向に移動され、横重ねされた金型１１０はピストン３２−１と受圧枠３４との間に挟着保持され、各金型１１０を構成する割型１１２，  １１４は図２の（ロ）に示すと同様に合体され図８の下半分に示すように割型１１２，  １１４の間に素材管１８（破線にて示す）がクランプされる。
【００３５】
金型１１０の横重ね方向と直交する方向の両側において、即ち、割型１１２，  １１４によりクランプされた素材管１８の軸線方向の両端側にスタッカ３６Ａ，  ３６Ｂが配置される。図９に示すように左側のスタッカ３６Ａは上下方向に多段に配置された芯金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃ（図示では芯金ホルダの個数は３であるがそれ以外の任意の必要な数の芯金ホルダを具備させることができる）と、これら芯金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃ  を上下摺動自在状態に保持するスタッカ枠４０Ａと、スタッカ枠４０Ａ内での芯金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃの上下動を行わしめる昇降機構４２Ａとから構成される。芯金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃの各々は所定本数の芯金２０Ａをワンタッチ式に着脱可能な構造となっている。また、左側芯金ホルダスタッカ３６Ａの外側には圧入制御用油圧シリンダ４４Ａが設けられ、圧入制御油圧シリンダ４４Ａのピストン４４Ａ−１はスタッカ３６Ａに保持される芯金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃに順次係合され、選択された芯金ホルダを図の右から左に移動させ、その芯金ホルダに保持された芯金を金型にクランプされた素材管１８の内部空洞に向けて圧入し、図１で説明したように素材管の外面に金型内周に形成される凹凸に順じた形状の凹凸を付与する。
【００３６】
一つの芯金ホルダ３８Ａ−ａに保持された複数本の芯金２０Ａによる圧入が終わると、芯金ホルダ３８Ａ−ａはスタッカ枠４０Ａの部位まで左方向に後退され、昇降機構４２Ａによってスタッカ枠４０Ａ内の芯金ホルダは上下方向（例えば上方向）に一段シフトされ、ピストン４４Ａ−１により次の加工順の芯金ホルダ３８Ａ−ｃが図９の右方向に押し出され、芯金ホルダ３８Ａ−ｃに保持された芯金２０Ａ’は素材管１８の軸方向内部空洞に圧入され、次の段階の転造操作が実施される。
【００３７】
図９において金型ベッド３０の右側に配置されたスタッカ３６Ｂの構造は左側のそれと同様であり、上下方向に多段に配置された芯金ホルダ３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃと、芯金ホルダ３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃ  を上下摺動自在に保持するスタッカ枠４０Ｂと、スタッカ枠４０Ｂ内での芯金ホルダ３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃの昇降を行わしめる昇降機構４２Ｂとから構成される。また、右側芯金ホルダスタッカ３６Ｂの外側には圧入制御用油圧シリンダ４４Ｂが設けられ、圧入制御油圧シリンダ４４Ｂのピストン４４Ｂ−１はスタッカ３６Ｂに保持される芯金ホルダ３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃに順次係合され、選択された芯金ホルダを図の右から左に移動させ、芯金ホルダに保持された芯金を金型１１０にクランプされた素材管１８の内部空洞に向けて圧入し、図１で説明したように素材管の外面に金型内周に形成される凹凸に順じた形状の凹凸を付与する。また、昇降機構４２Ｂによってスタッカ枠４０Ｂ内の芯金ホルダは上下方向に一段づつシフトされる。
【００３８】
圧入段階の進行に応じて左右の芯金ホルダのシフトは連動的に行われるが、かつ各段階において左右の芯金は図１に関連して説明したように交互に素材管１８に圧入される。即ち、図９においては第２段階の転造操作が実施されており、左側の芯金ホルダ３８Ａ−ｂに保持された芯金２０Ａが圧入シリンダのピストン４４Ａ−１により右方向に移動された芯金２０Ａは横重ねの各金型１１０にクランプされたそれぞれの素材管１８に一斉に圧入され、その圧入が終わると芯金ホルダ３８Ａ−ｂに保持された芯金２０Ａは左側に引き戻され、その引き戻しとラップさせて右側の第２段目の芯金ホルダ３８Ｂ−ｂに保持された芯金２０Ｂが圧入シリンダ４４Ｂのピストン４４Ｂ−１により図９の左方向に移動され、芯金２０Ｂは横重ねの金型１１０にクランプされたそれぞれの素材管１８に一斉に圧入される。そして、このような芯金ホルダ３８Ａ−ｂ，  ３８Ｂ−ｂの左右の圧入は図１に関連して説明したと同様に複数回繰り返して実施される。この段の転造操作が完了すると、左側のスタッカ及び右側のスタッカのシフトが所定方向、例えば上方向に実施され、次の段のための芯金ホルダ３８Ａ−ｃ，  ３８Ｂ−ｃに保持された芯金２０Ａ’，  ２０Ｂ’が複数本同時に左右に交互に素材管に圧入され、この段階の転造操作が実施される。
【００３９】
図８及び１０の転造方式においては、それぞれが横割の複数の金型１１０が横重ねされ両側から加圧することにより各金型を構成する割型１１２，  １１４を合体保持するようにしている。金型に保持された素材管へ芯金を圧入した場合に金型が芯金圧入力によってベッド３０上で受ける転倒モーメントＭはベッドから金型の中心までの距離Ｌに加圧力Ｐを掛けたものであり、Ｍ＝Ｌ×Ｐとなるが、複数の金型を横重ねとしているため、転倒モーメントの値は金型が一つの場合と全く同一となる利点がある。
【００４０】
また、芯金圧入時の金型１１０を閉鎖状態に保持する油圧シリンダ３２による加圧力については複数の金型を加圧方向（横方向）に重ねた場合の保持力は近接金型間の反力の打ち消しにより、一個の金型を保持する加圧力と同一であり、複数金型のため油圧シリンダ３２として大型のものを採用する必要はない。
【００４１】
この発明の実施形態においては、心金２０Ａ，  ２０Ｂの移動方向と金型１１０の移動方向とは水平面内であるが、図８に示すように相互に十字状に公差している。従って、図９に示すように金型１１０の上方は実質的に全て開放した空間を形成している。従って、ワークである新規な素材管１８´の金型１１０への装填及び製品の取出しはローダー１１１により矢印ｂ１，  ｂ２のように上下方向に行うことができる。また、金型の上方の空間が完全に開放しているため、そのメンテナンスが容易となる効果がある。また、心金ホルダ３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃ，  ３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃのためのスタッカ枠４０Ａ，  ４０Ｂも上方に開放しうる構造となっているためそのメンテナンスも容易化することができる。
【００４２】
図１０及び図１１は各金型１１０を構成する割型１１２，  １１４における清掃液噴射ノズル、噛みワーク突出装置を示している。即ち、連続成形による塑性加工の発熱の過剰蓄積には大量の冷却液のシャワーリングを必要とする。また、一回だけのクランプ後の連続成形終了時のワーク取り出し作業用の金型開口時には凹凸転造金型面とその反対側のクランプ面に同時に洗浄液を強力に噴射して、燐酸塩皮膜処理用のカスその他のゴミを毎回除却して、金型の清潔度を保ち、傷の発生を防止する必要がある。そのためには、洗浄液とベッド面との落差距離を短くし迅速な洗い流しが行われるように図ることが望ましい。即ち、割型１１２，  １１４の成形面に噴射ノズル１１２−１，  １１４−１が開口しており、転造後に割型が開けられるときに噴射ノズル１１２−１，  １１４−１から清掃液が相手方の割型に向け噴射され、清掃及び冷却を行うことができる。また、噛みワーク突出装置はピン１１２−２，  １１４−２により構成され、ピン１１２−２，  １１４−２の突き出し操作によって型の内面に噛み込んだワークを突き出すことができるようになっている。この構造採用によって、一回のクランプの傷発生防止をもたらすことができる。
【００４３】
図１２及び図１３は芯金圧入用のシリンダの具体的な支持構造の一例を示す。図１２及び図１３は簡明のため金型１１０の右側の芯金圧入用の油圧シリンダ４４のみ示されているが図９に順じて金型１１の左側にも同様な油圧シリンダが設けられる。１３０は油圧シリンダ支持台であり、油圧シリンダ支持台１３０上には断面コの字状の支持枠１３２が取り付けられる。支持枠１３２の上辺の内面からは一対の間隔をおいた逆撓みリブ１３４が片持ち状に垂下形成される。逆撓みリブ１３４には油圧シリンダ４４の本体が固定される。油圧シリンダ４４からはピストンロッド４４−１が延び、ピストンロッド４４−１の先端に芯金ホルダ３８が取り付けけられ、芯金ホルダ３８に芯金２０が保持される。ピストンロッド４４−１が伸張すると、ピストンロッド４４−１の先端の芯金ホルダ３８及び芯金ホルダ３８に保持された芯金２０が伸張し、型１１０上の金型１１０に保持された素材管１８に圧入され、素材管１８の平坦化された表面に模様付けが行われる。
【００４４】
図１２及び図１３の逆撓みリブ１３４の作用を説明すると、油圧シリンダ４４は片持ち取り付けであり、素材管１８に対する芯金２０の圧入時の応力によって支持枠１３２は上向きに撓む。支持枠１３２のこの撓みをそのままで、即ち、支持枠１３２に直接油圧シリンダ４４を設けていたとすると、芯金２０の加圧軸心を上向きにずらせ、芯金２０の寿命短縮の原因となる。これに対して図１２及び図１３の実施形態では油圧シリンダ４４は支持枠１３２の上方板から片持ち取り付けされる逆撓みリブ１３４に設置されている。素材管１８に対する芯金２０の圧入時の応力による逆撓みリブの撓み方向は支持枠１３２の撓み方向と反対の下向きである。従って、逆撓みリブ１３４を適切に設計することにより支持枠１３２の上向きの撓みを逆撓みリブ１３４の下向きの撓みにより相殺することができ、芯金２０の加圧軸心のずれが生じない又は小さくなるため芯金２０の寿命を延長することができる効果がある。
【００４５】
図８及び図９の装置に使用する金型１１０を構成する割型１１２，  １１４の構成について説明すると、加工精度として高いものを必要としない場合や形状が加工容易なものについては、既に図２に関連して説明したように凹凸成形型そのものをクランプ型として構成することができる。しかしながら、精度を要し形状加工の難度の高いものについては凹凸成形部そのものを単独加工し、その型をクランプ割型に埋設した構成とする必要がある。この場合クランプ割型を割型ホルダとする。この場合において、傷発生防止のための洗浄液の強力型噴射ノズルは最短距離での設置の観点からこの割型クランプに埋め込まれる。また、ワークが万一噛み込んだ場合は、ワーク取り出し装置の破損を招くおそれがある。従って、クランプ型にはワークの強制取り出し装置を組み込むことが好ましい。また、ワークの開口にばらつきがあると、ワークの供給不良を招き、生産性阻害の要因となることから、これを排除するための噴射ノズルワークノックアウト型開口寸法規制などの装置を組み込むことが好ましい。
【００４６】
次に芯金ホルダの多段シフト式の装置によって複数の品種の製品を段取り変えなく加工する場合について説明する。まず、芯金ホルダに保持される芯金の数について説明すると、芯金の数は奇数が好ましく図８では３であり、図１４のように芯金ホルダ３８Ａ，  ３８Ｂにそれぞれ５個の芯金を保持するようにしてもよい。異なった品種の同時成形にあたっては各種の形成圧入力が異なる場合であっても芯金圧入シリンダへの偏心荷重が発生しないようにする必要がある。図１４ではＡ，  Ｂ，  Ｃの三品種の同時加工を行い、その生産量がＡ＜Ｂ＜Ｃの場合を想定しており、生産本数の少ないＡを中心でその両側でＢを最も外側でＣを加工するようにするとバランスをとることができる。また、生産量の少ない品種は当然、芯金一本での成形で間に合うものとする。また、５本の芯金Ａ，  Ｂ，  Ｃを芯金ホルダにフル装備した場合でもＡ種のみ生産不必要となった場合は図１４に示すようにＡ種用の素材管１８を金型１１０に供給しなければＡ種用の芯金クランプ型における芯金を脱着せずにそのままで加工を続行することができる。
【００４７】
次に、図８及び図９に示す芯金ホルダの多段シフト式の装置によって複数の品種の製品を段取り変えなく加工する場合について説明する。６工程で製造されるＡ系列の製品と、１０工程で製造されるＢ系列の製品を左右に８段のスタッカを備えた機械により製造する場合を例に挙げると、Ａ系列は左右のスタッカの上側３段、Ｂ系列は左右のスタッカの下側５段を使用する。上段から開始しスタッカからの芯金の取出し、芯金の圧入、引き戻しを左右交互に６工程行うことで、Ａ系列の製品の製造を行うことができる。また、下側５段のスタッカについて左右交互に行うことでトータル１０工程が実施され、Ｂ系列を製品を得ることができる。また、それぞれ８工程にて製造しうる系列Ｃ，Ｄの場合は系列Ｃ，Ｄについて左右の上下４段づつ使用することにより段取り変えなしですませることができる。
【００４８】
図１５は無段取り変えで多種類の同時加工を行う各種の組み合わせ例ａ〜ｒを示している。被加工素材管の形態をシンボリックに○△□にて示している。図１５の（イ）は一つの芯金ホルダ３８Ａ，  ３８Ｂによる同時加工時の組み合わせを示しており、この場合は図１４において説明したように奇数の心金が偏心荷重が生じないように対称配置されている。図１５の（ロ）は左右のスタッカ３６Ａ，  ３６Ｂにおけるシフト方向（上下方向）での組み合わせを示しており、生産する品種の組み合わせに応じて適当な組み合わせを採用する。即ち、ａ，ｇ，ｍは○、△、□の単品のみの注文しかない場合である。注文数が少なければ素材管をセットする金型を少なくすればよい。○及び△の注文がありうるのであれば例ｂやｈの組み合わせとなり、○及び△の注文数に応じて素材管のセット数を調節する。従って、段取り変えなしに、換言すれば、芯金及び金型の配置をそのままにして必要な品種を必要な数生産することができる。○、△、□の三品種の生産が必要な場合にはその生産数の比率に応じて例ｃ，ｄ、ｅ，ｆ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｎ，о，ｐ，ｑ，ｒなどのいずれかが選択され、この場合も三品種の同時加工を段取り変えなしに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明における成形転造の原理を説明する図である。
【図２】図２は金型の断面図であり、（イ）は開放状態（ロ）は閉鎖状態を示す。
【図３】図３は金型の凹部への素材の流れ状態を模式的に示す図であり、（イ）はこの発明、（ロ）は従来技術を示す。
【図４】図４は金型の各種の断面形状を示す図である。
【図５】図５はこの発明により形成しうる凹凸形状の一例を示す図である。
【図６】図６は芯金の側面図である。
【図７】図７は芯金の正面図である。
【図８】図８はこの発明の実施である芯金多段シフト型同時多数加工式の装置の概略的平面図である。
【図９】図９は図８の装置の側面図である。
【図１０】図１０は割型を分離した状態で示す金型の長手方向断面図である。
【図１１】図１１は図１０の金型の横断面図であり、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿って表わしたものである。
【図１２】図１２は芯金加圧のための油圧シリンダの加圧軸心の歪矯正装置を示す側面図である。
【図１３】図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿って表される矢視断面図である。正き１は図１０の金型の横断面図である。
【図１４】図１４は多種同時加工を行う場合の芯金ホルダにおける芯金配置を示す図である。
【図１５】図１５はこの発明により多段シフト同時多種加工における無段取り変え加工方式を説明する図である。
【符号の説明】
１０…金型
１２…上型
１４…下型
１８…円管
２０Ａ，  ２０Ｂ…芯金
２０Ａ’，  ２０Ｂ’…芯金
２０Ａ”，  ２０Ｂ”…芯金
２０−１…芯金の案内部
２０−２，  ２０−４…芯金のテーパ部
２０−３，  ２０−５…芯金の拡径部
３２…加圧シリンダ
３４…受圧枠
３６Ａ，  ３６Ｂ…スタッカ
３８Ａ−ａ，  ３８Ａ−ｂ，  ３８Ａ−ｃ…芯金ホルダ
３８Ｂ−ａ，  ３８Ｂ−ｂ，  ３８Ｂ−ｃ…芯金ホルダ
４０Ａ，  ４０Ｂ…スタッカ枠
４２Ａ，  ４２Ｂ…昇降機構
４４Ａ，  ４４Ｂ…圧入制御油圧シリンダ
４４Ａ−１，  ４４Ｂ−１…圧入制御油圧シリンダのピストン
１１０…金型
１１２，  １１４…割型
１２０…芯金
１２０−１…案内部
１２０−２，  １２０−４，  １２０−６…テーパ部
１２０−３，  １２０−５，  １２０−７…拡径部
【図１】
0003607204.tif 000002
【図２】
0003607204.tif 000003
【図３】
0003607204.tif 000004
【図４】
0003607204.tif 000005
【図５】
0003607204.tif 000006
【図６】
0003607204.tif 000007
【図７】
0003607204.tif 000008
【図８】
0003607204.tif 000009
【図９】
0003607204.tif 000010
【図１０】
0003607204.tif 000011
【図１１】
0003607204.tif 000012
【図１２】
0003607204.tif 000013
【図１３】
0003607204.tif 000014
【図１４】
0003607204.tif 000015
【図１５】
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