(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の金型間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して前記ワークを鍛造成形する鍛造装置において、
前記第１の金型を備えたダイセットにシリンダ室が形成され、前記シリンダ室内に、前記パンチが固着された第１のピストンと、前記第１のピストンの受圧面積とは異なる受圧面積を有し、前記第１のピストンとの間に油が充填された第２のピストンとがそれぞれ配設され、前記第１のピストンの受圧面積をＳ１、前記第２のピストンの受圧面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２＞１の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
請求項１記載の鍛造装置において、
前記第１のピストンの受圧面積Ｓ１と前記第２のピストンの受圧面積Ｓ２との比率が、Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
【請求項３】
第１と第２の金型間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して前記ワークを鍛造成形する鍛造装置において、
前記第１の金型を備えたダイセットにシリンダ室が形成され、前記シリンダ室内に、前記パンチが固着された第１のピストンと、前記第１のピストンの受圧面積とは異なる受圧面積を有し、前記第１のピストンとの間に油が充填された第２のピストンとがそれぞれ配設され、前記第１のピストンの受圧面積をＳ１、前記第２のピストンの受圧面積をＳ２としたとき、Ｓ２／Ｓ１＞１の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
【請求項４】
請求項３記載の鍛造装置において、
前記第１のピストンの受圧面積Ｓ１と前記第２のピストンの受圧面積Ｓ２との比率が、Ｓ２／Ｓ１≧２の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを鍛造成形するための鍛造装置に関し、特に、パンチを移動させるプレス速度とワークに対する成形速度との比率を変化させることにより、該成形速度を調節可能とする鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、鍛造装置によってワークを鍛造成形する場合、金型にワークを載置し、該ワークの上面をパンチによって押圧することにより所定の形状に鍛造成形する。その際、例えば、油圧機構を用いてパンチを移動させる速度（プレス速度）と、パンチがワークを押圧する速度（成形速度）とは略同一速度である。また、熱間鍛造によってワークを成形しようとする場合と、冷間鍛造によってワークを成形しようとする場合とでは、ワークに対する成形速度が異なる。熱間鍛造のパンチの成形速度は、冷間鍛造のパンチの成形速度と比較して略２倍の速度となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の鍛造装置では、プレス速度と成形速度とが略同一速度のため、熱間鍛造と冷間鍛造とを１台の鍛造装置で行うことができず、そのため、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する鍛造装置を複数台設置する必要がある。これにより、設備投資の増大と鍛造装置の設置スペースの拡大化とを招き、装置自体の効率的な運用が困難になるとともに成形品の製造コストの低廉化が達成されない懸念を生じている。
【０００４】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、プレス速度と成形速度との比率を変化させることにより、熱間鍛造と冷間鍛造とを１台の鍛造装置で行うことが可能であり、設備費用の削減と設置スペースの縮小化、さらには鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上し、成形品に対する製造コストの低廉化を図ることができる鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１と第２の金型間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して前記ワークを鍛造成形する鍛造装置において、前記第１の金型を備えたダイセットにシリンダ室が形成され、前記シリンダ室内に、前記パンチが固着された第１のピストンと、前記第１のピストンの受圧面積とは異なる受圧面積を有し、前記第１のピストンとの間に油が充填された第２のピストンとがそれぞれ配設され、前記第１のピストンの受圧面積をＳ１、前記第２のピストンの受圧面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２＞１の関係を満足することを特徴とする。さらに、前記第１のピストンの受圧面積Ｓ１と前記第２のピストンの受圧面積Ｓ２との比率が、Ｓ１／Ｓ２≧２の関係を満足すると一層好適である。
【０００６】
また、本発明は、第１と第２の金型間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して前記ワークを鍛造成形する鍛造装置において、前記第１の金型を備えたダイセットにシリンダ室が形成され、前記シリンダ室内に、前記パンチが固着された第１のピストンと、前記第１のピストンの受圧面積とは異なる受圧面積を有し、前記第１のピストンとの間に油が充填された第２のピストンとがそれぞれ配設され、前記第１のピストンの受圧面積をＳ１、前記第２のピストンの受圧面積をＳ２としたとき、Ｓ２／Ｓ１＞１の関係を満足することを特徴とする。さらに、前記第１のピストンの受圧面積Ｓ１と前記第２のピストンの受圧面積Ｓ２との比率が、Ｓ２／Ｓ１≧２の関係を満足するとよい。
【０００７】
これにより、予め設定するプレス速度を、例えば、熱間鍛造用又は冷間鍛造用の速度に設定した場合でも、第１のピストンの受圧面積と第２のピストンの受圧面積との比率を所望の比率に変化させることにより、それと略同率で該プレス速度とワークに対する成形速度との比率が変化し、該成形速度を所望の速度に調節することができる。従って、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する成形速度で該ワークを成形できるため、例えば、１台の鍛造装置で熱間鍛造及び冷間鍛造を行うことが可能となる。しかも、複数台の鍛造装置を設置する必要がないため、設備費用の削減並びに設置スペースの縮小化が可能となるとともに、鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上し、さらには製造コストの低廉化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造装置につき、好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら以下詳細に説明する。
【０００９】
第１の実施の形態に係る鍛造装置１０は、固定部１２と可動部１４とを有する。固定部１２は、図１に示すように、略中央部に凹部１８が形成された環状の下ダイセット１６と、該凹部１８内に固着された基台２０とを備えている。前記凹部１８内にあって前記基台２０の上面の略中心部には、スペ−サ２２が固定されており、該スペーサ２２の外周面には環状の保持部材２４が外嵌し、該スペーサ２２と該保持部材２４の芯だしをするための環状のリング２６が該保持部材２４に嵌合している。
【００１０】
このスペーサ２２上に爪部２８ａを有する固定金型２８が固着され、該爪部２８ａには、該固定金型２８を鉛直下方向に押止する固定ホルダ３０の屈曲部３０ａが係合している。また、この固定ホルダ３０は、前記保持部材２４と前記リング２６との接合面上を含むように該保持部材２４及び該リング２６上に固着されている。
【００１１】
前記下ダイセット１６、前記基台２０、前記スペーサ２２及び前記固定金型２８のそれぞれの略中心部に貫通してノックアウトパンチ３２が設けられている。このノックアウトパンチ３２は油圧機構（図示せず）に連結されており、この油圧機構の作用下に該ノックアウトパンチ３２は、固定部１２において鉛直方向に上下動自在である。
【００１２】
可動部１４は、図１に示すように、略中央部にシリンダ室３６が形成された上ダイセット３４と、該シリンダ室３６内に変位自在に配設された第１のピストン３８及び第２のピストン４０を有している。
【００１３】
このシリンダ室３６は、実際、大径な第１のシリンダ室３６ａと、それよりも小径な第２のシリンダ室３６ｂとが相互に連通するように形成され、該第１のシリンダ室３６ａに第１のピストン３８が、また、該第２のシリンダ室３６ｂに該第１のピストン３８よりも小径の第２のピストン４０が配設されている。前記シリンダ室３６内には、油４２が充填されている。
【００１４】
前記第１のピストン３８から前記上ダイセット３４の底面方向へロッド３８ａが延在し、前記第２のピストン４０から該上ダイセット３４の上面を貫通してロッド４０ａが延在している。なお、図１中、参照符号４４及び４６は、油４２が漏洩することを阻止するためのシールリングを示す。
【００１５】
前記上ダイセット３４は駆動機構（図示せず）に接続されており、該駆動機構の作用下に該上ダイセット３４は、図１において鉛直方向に上下動自在である。また、同様に、前記第２のピストン４０のロッド４０ａは、前記駆動機構に接続されており、前記上ダイセット３４に形成された第２のシリンダ室３６ｂ内において、該駆動機構の作用下に該第２のピストン４０は鉛直方向に上下動自在である。この場合、前記上ダイセット３４と前記第２のピストン４０とは、それぞれ独立して可動する。
【００１６】
ここで、第１のピストン３８の受圧面積をＳ１、第２のピストン４０の受圧面積をＳ２としたとき、この第１の実施の形態においては、図２に示すように、Ｓ１／Ｓ２≒２の関係を満足するように形成されている。
【００１７】
前記第１のピストン３８のロッド３８ａの端面の略中央部には、パンチ４８が固着され、該パンチ４８のロッド３８ａ側には、スペーサ５０が外装され、このスペーサ５０の一端面には前記パンチ４８に外嵌したスリーブ５２が固着されている。前記スリーブ５２は、図１において上方が肉厚部５２ａとして形成され、テーパ部を介して下方が該肉薄部５２ｂとして形成されている。
【００１８】
また、前記スリーブ５２を囲繞するようにセットプレート５４が前記スペーサ５０に係合している。このセットプレート５４は、前記パンチ４８の軸方向と直交する方向と、該パンチ４８の軸方向と直交する方向から所定角度傾斜する方向に連続して形成される第１の空気通路５３を有する。そして、前記スリーブ５２と前記セットプレート５４との間に、該スリーブ５２を周回して前記第１の空気通路５３と連通する間隙部５５が設けられる。
【００１９】
さらに、内方へと突出した爪部５６ａを有するホルダ５６が、前記パンチ４８、前記スペーサ５０及び前記セットプレート５４を囲繞するように前記ロッド３８ａの端面に固着されている。前記爪部５６ａには、前記スリーブ５２の肉薄部５２ｂの先端外周面に当接し、前記セットプレート５４の先端面に固定される可動金型５８が係合している。これにより、前記スペーサ５０、前記セットプレート５４及び前記可動金型５８が、鉛直上方向へと押止された状態となる。
【００２０】
前記ホルダ５６には、前記パンチ４８の軸方向と、該パンチ４８の軸方向と直交する方向に連続して形成される第２の空気通路５７が設けられ、該第２の空気通路５７は圧縮空気供給源（図示せず）に連結されるとともに、前記スペーサ５０、前記セットプレート５４及び前記ホルダ５６の間に設けられる環状の空隙部５９に連通する。従って、前記圧縮空気供給源の作用下に、前記第２の空気通路５７、前記空隙部５９及び前記第１の空気通路５３を介して前記間隙部５５に圧縮空気が供給され、それにより、前記スリーブ５２が鉛直上方向に押圧される。
【００２１】
また、前記固定金型２８の先端部、前記パンチ４８の先端部及び前記可動金型５８の間で、ワークＷを該パンチ４８によって押圧したときに、該ワークＷが塑性変化するためのキャビティ６０が形成される。
【００２２】
第１の実施の形態に係る鍛造装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【００２３】
先ず、図３に示すように、固定金型２８にワークＷを載置し、上ダイセット３４に接続した駆動機構（図示せず）の作用下に可動部１４を鉛直下方向に可動させ、固定金型２８に接近させる。その際、パンチ４８に外嵌するスリーブ５２に周回する間隙部５５には圧縮空気供給源（図示せず）から圧縮空気が供給されているため、該スリーブ５２は鉛直上方向に押圧され該間隙部５５が保持される状態となる。
【００２４】
次いで、前記駆動機構の作用下に、前記上ダイセット３４に形成された第２のシリンダ室３６ｂ内において第２のピストン４０を鉛直下方向に移動させる。これにより、前記シリンダ室３６内で前記第１のピストン３８と前記第２のピストン４０との間に充填されている油４２が押圧され、その押圧力により第１のピストン３８が鉛直下方向に変位する。その際、前記第２のピストン４０を下動させる速度（プレス速度）は、予め熱間鍛造用速度に設定されている。
【００２５】
ここで、第１の実施の形態では、第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と第２のピストン４０の受圧面積Ｓ２は、Ｓ１／Ｓ２≒２の関係を満足するように構成されている。従って、前記第２のピストン４０の下動したストロークの半分のストローク分だけ、前記第１のピストン３８が鉛直下方向に変位する。これにより、前記第１のピストン３８が変位する速度（成形速度）は、前記第２のピストン４０の下動する速度（プレス速度）の略半分の速度となる。
【００２６】
前記第１のピストン３８が鉛直下方向に変位することにより、該第１のピストン３８のロッド３８ａに固着したパンチ４８が前記ワークＷの上面を押圧することになる。これにより、前記固定金型２８、前記パンチ４８及び前記可動金型５８との間に形成されたキャビティ６０に、前記ワークＷの肉が流動して該ワークＷが鍛造成形される（図４参照）。
【００２７】
その後、図５に示すように、駆動機構（図示せず）の作用下に可動部１４を鉛直上方向に移動させ、該可動部１４を固定金型２８から離間させる。そして、油圧機構（図示せず）の作用下にノックアウトパンチ３２を鉛直上方向に変位させ、ワークＷを固定金型２８より離型させる。前記固定金型２８より離型したワークＷは、次工程に搬送されて所定の寸法及び形状になるように最終的に機械加工が施され、製品として完成する。
【００２８】
ここで、第１の実施の形態においては、第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と第２のピストン４０の受圧面積Ｓ２との比率が、Ｓ１／Ｓ２≒２の関係を満足するように構成されているため、該第１のピストン３８が変位する速度（成形速度）が、該第２のピストン４０の下動速度（プレス速度）の略半分の速度となる。その際、前記プレス速度は予め熱間鍛造用の速度に設定されているため、前記第１のピストン３８の成形速度は熱間鍛造用の該プレス速度の略半分の速度となる。この場合の成形速度は、冷間鍛造用の成形速度と略同一である。従って、第１の実施の形態に係る鍛造装置１０を用いれば、プレス速度を熱間鍛造用の速度に設定した場合であっても冷間鍛造用のワークＷを鍛造成形することが可能となる。
【００２９】
さらに、第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と第２のピストン４０の受圧面積Ｓ２との比率を所望の値に変化させることにより、熱間鍛造用のワークＷを鍛造成形することもできる。具体的には、前記第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と該第２のピストンの受圧面積Ｓ２との比率を、Ｓ１／Ｓ２≒１の関係を満足するようにする。これにより、前記第２のピストン４０の下動したストローク分だけ、前記第１のピストン３８が鉛直下方向に変位する。従って、前記第１のピストン３８が変位する速度（成形速度）と、前記第２のピストン４０の下動する速度（プレス速度）とが略同一速度となる。その際、プレス速度は予め熱間鍛造用に設定されているため、ワークＷは熱間鍛造用の成形速度で成形されるに至る。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る鍛造装置１００について、図６及び図７を参照しながら説明する。この第２の実施の形態に係る鍛造装置１００において、第１の実施の形態に係る鍛造装置１０における構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
この第２の実施の形態に係る鍛造装置１００は、第１の実施の形態に係る鍛造装置１０と略同様の構成を有するが、シリンダ室３６の形状、第１のピストン３８の受圧面積と第２のピストン４０の受圧面積との比率及び該第２のピストン４０の下動速度（プレス速度）が異なる。
【００３２】
この第２の実施の形態に係る鍛造装置１００におけるシリンダ室３６は、図６に示すように、小径な第１のシリンダ室３６ａと、それよりも大径な第２のシリンダ室３６ｂとが相互に連通するように形成され、該第１のシリンダ室３６ａに第１のピストン３８が、また、該第２のシリンダ室３６ｂに該第１のピストン３８よりも大径の第２のピストン４０が配設されている。そして、第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と第２のピストン４０の受圧面積Ｓ２との比率は、Ｓ２／Ｓ１≒２の関係を満足するように形成されている（図７参照）。このため、前記第１のピストン３８が変位する速度（成形速度）は、前記第２のピストン４０の下動速度（プレス速度）の略２倍の速度となる。
【００３３】
この鍛造装置１００によってワークＷを成形する場合、前記第２のピストン４０の下動速度（プレス速度）は、予め冷間鍛造用の速度に設定されている。従って、前記第１のピストン３８の成形速度は、冷間鍛造用の前記プレス速度の略２倍の速度となる。この場合の成形速度は、熱間鍛造用の成形速度と略同一である。従って、第２の実施の形態に係る鍛造装置１００を用いれば、プレス速度を冷間鍛造用の速度に設定した場合であっても熱間鍛造用のワークＷを鍛造成形することが可能となる。
【００３４】
なお、前記第１の実施の形態に係る鍛造装置１０と同様に、この第２の実施の形態に係る鍛造装置１００においても、前記第１のピストン３８の受圧面積Ｓ１と該第２のピストン４０の受圧面積Ｓ２との比率を、Ｓ２／Ｓ１≒１の関係を満足させることにより、成形速度とプレス速度とが略同一速度となり、冷間鍛造用のワークＷも成形可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１のピストンの受圧面積と第２のピストンの受圧面積との比率を所望の比率にすることにより、プレス速度と成形速度との比率を変化させることができる。これにより、プレス速度が熱間鍛造用又は冷間鍛造用の速度に設定されている場合であっても、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する成形速度で該ワークを成形できるため、１台の鍛造装置で熱間鍛造及び冷間鍛造を行うことが可能となる。従って、熱間鍛造用又は冷間鍛造用としてそれぞれの専用の鍛造装置を設置する必要がないため設備費用の削減並びに設置スペースの縮小化が達成されるとともに、装置自体の運用効率が飛躍的に向上し、さらには成形品に対する製造コストの低廉化を図ることができるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る鍛造装置を示す一部省略縦断面図である。
【図２】図１における矢印Ａ方向からの一部省略矢視説明図である。
【図３】固定金型に可動部が接近した状態を示す説明図である。
【図４】ワークにパンチを押圧した直後の状態を示す説明図である。
【図５】前記固定金型から前記可動金型が離間した状態を示す説明図である。
【図６】第２の実施の形態に係る鍛造装置を示す一部省略縦断面図である。
【図７】図６における矢印Ｂ方向からの一部省略矢視説明図である。
【符号の説明】
１０、１００…鍛造装置            １４…可動部
１６…下ダイセット                ２８…固定金型
３４…上ダイセット                ３６…シリンダ室
３６ａ…第１のシリンダ室          ３６ｂ…第２のシリンダ室
３８…第１のピストン              ４０…第２のピストン
４２…油                          ４８…パンチ
５８…可動金型                    Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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