(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１工程用の上型ユニットと下型ユニットを有する第１工程用の金型装置と、
第２工程用の上型ユニットと下型ユニットを有する第２工程用の金型装置と、
を具備し、素材を鍛造する鍛造用金型装置において、
前記第１工程用の上型ユニットと下型ユニットの少なくとも一方は、
上下方向に沿うねじ穴を有する取付け台と、
前記ねじ穴に螺合するねじ軸を有し前記取付け台に対し高さ調整可能なジャッキ調整台とを備えかつ前記ジャッキ調整台は、前記素材と接する側に平坦な成形面が形成された互換可能な据え込み型を具備し、円柱状の前記素材を前記第１工程用の金型装置によって軸線方向に偏平に潰すことにより、型間距離と素材の体積に応じて所定の外径の円板状に成形するようにし、
前記第２工程用の下型ユニットの下型は、その上面に上方から見て円形の内周面を有する凹部を有し、該凹部の内径は、前記第１工程用の金型装置によって成形された所定の外径の円板状素材が入り込むことができかつ該素材の外周が該凹部の内周面に接する寸法としたことを特徴とする鍛造用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部品を鍛造によって所定形状に成形する工程で使用される鍛造用金型装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の動力伝達系などに用いる歯車等の金属製品において、鍛造によって製造されるものが知られている。この種の金属製品は、鋼などの素材を鍛造によって最終製品に近い形状に成形したのち、その外周部や内周部等の不要な箇所を切削などの機械加工によって仕上げるようにしている。
【０００３】
例えば図５に示すリングギヤ用の鍛造製品Ｗは、図６に示すような鍛造装置１によって、４段階の鍛造工程を経て円環状に成形される。そしてこの鍛造製品Ｗは、その外周部や内周部などが機械加工によって２点鎖線Ｆで示す仕上がり輪郭形状まで削られたのち、歯付け加工や熱処理などの工程を経て、歯車として完成する。
【０００４】
図６に示す鍛造装置１は、左から順に第１工程用の上下型ユニット２，３と、第２工程用の上下型ユニット４，５と、第３工程用の上下型ユニット６，７と、第４工程用の上下型ユニット８，９を備えている。上型ユニット２，４，６，８は共通の上型ベース１０に設けられ、下型ユニット３，５，７，９は下型ベース１１に設けられている。そして図示しないプレス機によって上型ベース１０をガイドポスト１２に沿って降下させることにより、上型ユニット２，４，６，８と下型ユニット３，５，７，９との間で素材Ｗ１が打圧されるようになっている。素材Ｗ１は、トランスファーチャック１３によって第１工程用の型ユニット２，３から第２工程用の型ユニット４，５を経て第３工程用の型ユニット６，７まで一工程ずつ順送りされながら段階的に鍛造が進行し、第４工程の型ユニット８，９においてバリ抜きが行われるといった構成である。
【０００５】
前述の第１工程は、従来、図７に示すような凹部１５ａ，１６ａを有する上型１５と下型１６によって素材Ｗ１を打圧することにより、素材Ｗ１の上下両面の中央部に凸部ωを成形していた。そしてこの素材Ｗ１は、第２工程において図８に示すような金型装置２０の下型２１にセットされる。この下型２１の中央部には前記素材Ｗ１の凸部ωが嵌合可能な凹部２５が設けられており、この凹部２５に素材Ｗ１の凸部ωを嵌合させることにより、下型２１と素材Ｗ１の位置決めをなしたのち、図９に示すように上型２２をプレス下死点まで降下させることにより、鍛造製品Ｗの荒成形が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の第１工程用の上型１５と下型１６によって凸部ωが成形された素材Ｗ１を第２工程用の下型２１の凹部２５に嵌合させるためには、トランスファーチャック１３によって搬送される素材Ｗ１を下型２１の真上に正確に位置決めさせた状態で凹部２５に落とす必要がある。このためトランスファーチャック１３などに高度な位置決め精度が要求される。
【０００７】
しかしながらトランスファーチャック１３の精度上の限界や下型２１の摩耗等により、凹部２５に対して素材Ｗ１が偏心した位置に乗ってしまうことがある。このように偏心した状態のまま上型２２が降下して素材Ｗ１が打圧されると、鍛造製品Ｗに肉欠けや形状異常を生じたり、型トラブルが発生する原因になる。
【０００８】
また従来の上型１５と下型１６は固定式のため型高さを調整することができない。このため、型の段取り替えを行うたびにトランスファーチャック１３の高さ調整が必要となり、段取り替えに手数がかかる要因になっていた。しかも従来の上型１５と下型１６は、素材Ｗ１の製品形状に応じて凹部１５ａ，１６ａを設けるために溶接等の肉盛り修正を行う必要があり、型の製作に多大な労力と費用を要していた。
【０００９】
従って本発明の目的は、素材を所定形状に成形することが容易でかつ型に対するセッティングが容易となり、型トラブルや成形不良などの問題を低減できるような鍛造用金型装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の鍛造用金型装置は、第１工程用の上型ユニットと下型ユニットを有する第１工程用の金型装置と、第２工程用の上型ユニットと下型ユニットを有する第２工程用の金型装置と、を具備し、前記第１工程用の上型ユニットと下型ユニットの少なくとも一方は、上下方向に沿うねじ穴を有する取付け台と、前記ねじ穴に螺合するねじ軸を有し前記取付け台に対し高さ調整可能なジャッキ調整台とを備えかつ前記ジャッキ調整台は、前記素材と接する側に平坦な成形面が形成された互換可能な据え込み型を具備し、円柱状の前記素材を前記第１工程用の金型装置によって軸線方向に偏平に潰すことにより、型間距離と素材の体積に応じて所定の外径の円板状に成形するようにし、前記第２工程用の下型ユニットの下型は、その上面に上方から見て円形の内周面を有する凹部を有し、該凹部の内径は、前記第１工程用の金型装置によって成形された所定の外径の円板状素材が入り込むことができかつ該素材の外周が該凹部の内周面に接する寸法としたことを特徴とするものである。本発明では、第１工程用の型ユニットに設けたジャッキ調整台を前記ねじ軸まわりに回転させることにより、据え込み型の高さを可変設定できるようにしている。この据え込み型の成形面は平坦な形状となっており、上型ユニットがプレス下死点まで降下したときにこの成形面によって素材が円板状に潰される。この成形面が摩耗あるいは損傷したときなどには据え込み型をジャッキ調整台から取り外し、新な据え込み型と交換する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図１から図６を参照して説明する。
図１と図２に示す第１工程用の金型装置３０は、上型ユニット３１と下型ユニット３２を備えている。
【００１２】
上型ユニット３１は、上取付け台３５と上ジャッキ調整台３６を含んでいる。上取付け台３５の中央部に、上下方向に沿うねじ穴４０が形成されている。ねじ穴４０の内周面には、雌ねじを構成する所定ピッチのねじ山が形成されている。このねじ穴４０は上取付け台３５の下面側に開口している。上取付け台３５は、例えば図６に示すような上型ベース１０の第１工程部（上型ユニット２に相当する箇所）に設けられる。
【００１３】
上ジャッキ調整台３６は、円板状の本体部４１と、本体部４１の下面側に設けた平板状の据え込み型４２と、据え込み型４２を本体部４１に固定するための取付けリング４３と、取付けリング４３を本体部４１に固定するためのボルト等の固定用部材４４と、本体部４１の上側に突出するねじ軸４５を有している。
【００１４】
ねじ軸４５は上下方向に延びている。ねじ軸４５の外周面には前記ねじ穴４０に螺合可能な雄ねじを構成するねじ山が形成されている。このねじ軸４５をねじ穴４０に螺合させた状態で、ねじ軸４５を本体部４１と一体に回転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台３６をねじ軸４５の軸線方向（上下方向）に螺進させることにより、据え込み型４２の高さ調整を可能ならしめている。このねじ穴４０とねじ軸４５は、本発明でいう高さ調整機構４６を構成している。取付け台３５の側部には、ねじ軸４５を所望位置に固定するための止めねじ４７が設けられている。
【００１５】
据え込み型４２の下面、すなわち素材Ｗ１と対向する成形面４８は平坦な形状をなしている。この据え込み型４２は、固定用部材４４を弛めるなどして取付けリング４３を本体部４１から外すことにより、据え込み型４２を本体部４１から容易に取外すことができるようになっている。
【００１６】
一方、下型ユニット３２は、下取付け台５５と下ジャッキ調整台５６を含んでいる。下取付け台５５の中央部に上下方向に沿うねじ穴６０が形成されている。ねじ穴６０の内周面には、雌ねじを構成する所定ピッチのねじ山が形成されている。ねじ穴６０は取付け台５５の上面側に開口している。この取付け台５５は、図６に示す下型ベース１１の第１工程部（下型ユニット３に相当する箇所）に設けられる。
【００１７】
下ジャッキ調整台５６は、円板状の本体部６１と、本体部６１の上面側に設けた平板状の据え込み型６２と、据え込み型６２を本体部６１に固定するための取付けリング６３と、取付けリング６３を本体部６１に固定するためのボルト等の固定用部材６４と、本体部６１の下側に突出するねじ軸６５を有している。
【００１８】
ねじ軸６５は上下方向に延びている。このねじ軸６５の外周面には前記ねじ穴６０に螺合可能な雄ねじを構成するねじ山が形成されている。このねじ軸６５をねじ穴６０に螺合させた状態で、ねじ軸６５を本体部６１と一体に回転させ、その回転量に応じてジャッキ調整台５６をねじ軸６５の軸線方向（上下方向）に螺進させることにより、据え込み型６２の高さ調整を可能ならしめている。すなわちねじ穴６０とねじ軸６５はこの発明でいう高さ調整機構６６を構成している。取付け台５５の側部には、ねじ軸６５を所望位置に固定するための止めねじ６７が設けられている。
【００１９】
据え込み型６２の上面、すなわち素材Ｗ１が乗る成形面６８は、上側の成形面４８と平行でかつ平坦な形状をなしている。この据え込み型６２は、固定用部材６４を弛めるなどして取付けリング６３を本体部６１から外すことにより、据え込み型６２を本体部６１から容易に取外すことができる。
【００２０】
図３と図４に示す第２工程用の金型装置７０は、上型ユニット７１と下型ユニット７２とを備えている。上型ユニット７１は、上取付け台７３と、受圧板７４と、内型７５ａおよび外型７５ｂからなる上型７５と、上型７５を保持するリング７６と、ノックアウトピン７７などを備えている。上取付け台７３は、図６に示す上型ベース１０の第２工程部（上型ユニット４に相当する箇所）に設けるようにしている。
【００２１】
下型ユニット７２は、下取付け台８０と、受圧板８１と、内型８２ａおよび外型８２ｂからなる下型８２と、ノックアウトピン８３などを備えている。下型８２の上面（成形面）側には、上方から見て円形の内周面８４ａを有する凹部８４が形成されている。凹部８４の内径ｄは、所定の外径Ｄを有する円板状素材Ｗ１が丁度入り込むことのできる寸法である。下取付け台８０は、図６に示す下型ベース１１の第２工程部（下型ユニット５に相当する箇所）に設けられる。
【００２２】
次に、前記実施形態の金型装置３０，７０の作用等について説明する。
図１に示すように、加熱された円柱状の素材Ｗ１を、その軸線Ｃを垂直に立てた姿勢で、据え込み型６２の上に乗せる。そして図２に示すように上型ユニット３１をプレス下死点まで降下させる。こうすることにより、素材Ｗ１が軸線方向に偏平に潰されるため、素材Ｗ１の外径が広がる。この素材Ｗ１は、予め調整しておいた型間距離Ｈと素材Ｗ１の体積に応じて、所望の外径Ｄの円板形状に成形される。
【００２３】
据え込み型４２，６２の型高さや型間距離Ｈを調整するには、止めねじ４７，６７を弛めた状態で、ジャッキ調整台３６，５６をねじ軸４５，６５まわりに回転させればよい。成形面４８，６８が摩耗したり、損傷あるいは変形した場合には、据え込み型４２，６２を本体部４１，６１から取り外し、新たなものと交換する。
【００２４】
前記第１工程によって成形された円板状素材Ｗ１（図２に示す）は、トランスファーチャック１３（図６に示す）によって、図３に示す第２工程用の金型装置７０に搬送される。この第２工程では、上型ユニット７１と下型ユニット７２が互いに開いているときに、円板状素材Ｗ１がトランスファーチャック１３によって下型８２の凹部８４に投入される。このとき、素材Ｗ１の外周が凹部８４の内周面８４ａに接することにより、下型８２に対する素材Ｗ１の中心位置が合う。この素材Ｗ１は前記第１工程において所定の外径Ｄとなるように円板状に成形されているため、素材Ｗ１の外周が凹部８４の内周面８４ａに確実に接することができる。
【００２５】
したがってこれら金型装置３０，７０によれば、トランスファーチャック１３による素材Ｗ１の移載は、シビアな調整を必要としていた従来の型中心セット方式から、第１工程においては据え込み型６２の上に素材Ｗ１を置くだけでよくなるため、素材Ｗ１の中心と据え込み型６２の中心が互いにずれていても差し支えない。また第２工程では、素材Ｗ１を下型８２の凹部８４に落とし込むだけで、素材Ｗ１の外径Ｄが凹部８４の内径ｄに合うため、下型８２によって素材Ｗ１が自然に位置決めされる方式となる。このため第２工程における位置決め不良がなくなり、素材Ｗ１の偏心防止および搬送機構の異常停止などのトラブルが低減することになった。
【００２６】
こうして下型８２に素材Ｗ１がセットされたのち、図４に示すように上型ユニット７１がプレス下死点まで降下することによって上型７５と下型８２が閉じ、素材Ｗ１が打圧されることにより、最終製品に近い形状の鍛造製品Ｗが得られることになる。
【００２７】
なお前記実施形態の金型装置３０においては、上型ユニット３１と下型ユニット３２の双方に高さ調整可能なジャッキ調整台３６，５６を設けたが、これら型ユニット３１，３２のうち一方にジャッキ調整台を設けるようにしてもよい。例えば上型ユニット３１のみにジャッキ調整台３６を設け、下型ユニット３２は単なる平面型としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載した金型装置によれば、第１工程用の金型装置のジャッキ調整台によって予め調整しておいた型間距離Ｈと素材の体積に応じて、円柱状の素材を所望の外径の円板状に成形することができる。すなわち平坦な形状の成形面を有する据え込み型によって素材が円板状に成形される。この円板状素材を第２工程用の下型ユニットの下型の凹部に落とし込むことにより、円板状素材の外周が凹部の内周面に接するため、下型に対する素材の位置決め、芯合わせを容易に行なうことができ、第２工程用での位置決め不良をなくすことができる。
【００２９】
また本発明の金型装置によれば、構造の簡単な高さ調整機構によって上下の型間の距離を容易にかつ短時間に調整可能であるから、成型後の素材外径が所望値となるように型間の距離を微調整することができる。しかも高さ調整機構によって型高さを容易に可変設定できるため、段取り組替え時などにトランスファーチャックの高さ調整を行う必要がなくなり、段取り組替えを迅速に行うことができる。
【００３０】
そして本発明の金型装置は交換可能な単純な形状の据え込み型を用いているため、成形面に摩耗や表面荒れなどの不具合が生じたときには、必要に応じて据え込み型を容易に交換することができる。この据え込み型は製作が容易であり、型に要する材料費や加工費、熱処理費、表面処理費などを大幅に下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す金型装置の型開き時の縦断面図。
【図２】図１に示された金型装置のプレス下死点時の縦断面図。
【図３】第２工程用の金型装置の型開き時の縦断面図。
【図４】図３に示された金型装置のプレス下死点時の断面図。
【図５】鍛造製品の一例を示す断面図。
【図６】鍛造装置の概略を模式的に示す斜視図。
【図７】従来の第１工程用金型装置の一部を示す縦断面図。
【図８】従来の第２工程用金型装置の一部を示す縦断面図。
【図９】図８に示された金型装置のプレス下死点時の断面図。
【符号の説明】
３０…鍛造用金型装置
３１…上型ユニット
３２…下型ユニット
３５，５５…取付け台
３６，５６…ジャッキ調整台
４０，６０…ねじ穴
４２，６２…据え込み型
４５，６５…ねじ軸
４６，６６…高さ調整機構
【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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【図８】
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【図９】
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