(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機のボルスタ側に配置される固定側金型と、該固定側金型との間に閉塞空間を形成する可動側金型と、スライド側に設けられ前記閉塞空間でブランク材を加圧する上パンチと、該上パンチを下方に向かって押圧することにより前記ブランク材を加圧する押圧手段とを備える閉塞鍛造装置であって、前記ボルスタ側に、前記可動側金型を下方に引っ張ることにより該可動側金型及び前記固定側金型の閉塞状態を保持する閉塞手段が設けられていることを特徴とする閉塞鍛造装置。
【請求項２】
前記上パンチの押圧手段は、サーボモータからなる駆動源と、上下に昇降を繰り返しながら前記上パンチを下死点まで下降するパルスモーション及び下死点において前記上パンチの停留と加圧とを繰り返すコイニングモーションが制御可能な制御手段とを有していることを特徴とする請求項１記載の閉塞鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間閉塞鍛造を行う際に用いる閉塞鍛造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間閉塞鍛造を行う閉塞鍛造装置は、例えば、特許文献１又は２に開示されているように、プレス機の上側に配置される可動側金型と、可動側金型の下方に設置され、可動側金型との間でブランク材（ワーク）を閉塞する固定側金型と、これら可動側金型及び固定側金型にそれぞれ設けられ、可動側金型と固定側金型とにより閉塞された空間でブランク材を成形する上パンチ及び下パンチとから構成されている。なお、装置の上方に配置される可動側金型及び上パンチは、上ダイを介して昇降自在なスライドに取り付けられ、装置の下方に配置される固定側金型及び下パンチは、下ダイを介してプレス機のボルスタに取り付けられている。
【０００３】
このように構成された閉塞鍛造装置においては、スライドを下方に作動させると、可動側金型と固定側金型とが接合して、これら金型の間に閉塞空間が形成される。そして、スライドがさらに下降すると、上ダイ内に設けられた上パンチと下ダイ内に設けられた下パンチとの間で閉塞空間内に設置されたブランク材が上下方向から加圧される。これにより、ブランク材の素材が閉塞空間内に流動して成形されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２‐７５４３３号公報
【特許文献２】特開平１１‐３１４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような閉塞鍛造装置においては、可動側金型と上パンチとをプレス機のスライド側で支持する構造となっていることから、ブランク材を加工する際には、可動側金型と上パンチとに付与される加工力をスライド側で支持する必要があり、プレス機に大きな加工力が必要となり、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、加工力を低減することができ、複雑な構造を用いることなく装置の小型化を図ることができる閉塞鍛造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、プレス機のボルスタ側に配置される固定側金型と、該固定側金型との間に閉塞空間を形成する可動側金型と、スライド側に設けられ前記閉塞空間でブランク材を加圧する上パンチと、該上パンチを下方に向かって押圧することにより前記ブランク材を加圧する押圧手段とを備える閉塞鍛造装置であって、前記ボルスタ側に、前記可動側金型を下方に引っ張ることにより該可動側金型及び前記固定側金型の閉塞状態を保持する閉塞手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
可動側金型と固定側金型とを閉塞状態に保持する閉塞手段をボルスタ側に設けることで、スライド側にかかる負荷を小さくすることができる。そのため、プレス機としての最大加工力を低減することができる。
また、閉塞手段は、昇降移動しない固定状態のボルスタ側に設けているので、スライド側に設ける場合と比べて、複雑な構造を用いることなく設置でき、装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明の閉塞鍛造装置において、前記上パンチの押圧手段は、サーボモータからなる駆動源と、上下に昇降を繰り返しながら前記上パンチを下死点まで下降するパルスモーション及び下死点において前記上パンチの停留と加圧とを繰り返すコイニングモーションが制御可能な制御手段とを有しているとよい。
サーボモータを駆動源とすることで、上パンチの加工速度、加工力等を任意に設定して可動することができ、これらを適宜組み合わせることにより、上パンチの動作パターンに種々のスライドモーションを用いることができる。また、パルスモーション及びコイニングモーションが制御可能な制御手段を用いて、上パンチの動作パターンを複数回のプレスを繰り返す構成としたことで、比較的小さな加圧力でブランク材を成形することができ、プレス機の最大加工力を低減することができる。したがって、さらに装置の小型化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、可動側金型と固定側金型とを閉塞状態に保持する閉塞手段をボルスタ側に設けることで、スライド側にかかる負荷を小さくすることができ、プレス機としての最大加工力を低減することができるとともに、複雑な構造を用いることなく鍛造閉塞装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る閉塞鍛造装置の一実施形態の構造を示す概略図であり、プレス前開放状態を説明する一部を断面で示した図である。
【図２】図１に示す閉塞鍛造装置の閉塞手段を作動させた状態を示す概略図であり、一部を断面で示した図である。
【図３】図１に示す閉塞鍛造装置のプレス時の状態を説明する概略図であり、一部を断面で示した図である。
【図４】図１に示すＡ‐Ａ断面図であり、閉塞鍛造装置の固定側金型付近の平面図を示す。
【図５】図２に示すＢ‐Ｂ断面図であり、閉塞鍛造装置の可動側金型付近の平面図を示す。
【図６】鍛造成形方法を説明する要部断面図であり、（ａ）がブランク材を閉塞空間内に設置した状態、（ｂ）が、ブランク材を上パンチにより加圧して流動させた状態を示す。
【図７】閉塞空間を説明する要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る閉塞鍛造装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の閉塞鍛造装置１は、図１から図７に示すように、プレス機のボルスタ２側に配置される固定側金型２１と、その固定側金型２１との間に閉塞空間２３を形成する可動側金型２２と、スライド３側に設けられ、閉塞空間２３でブランク材１０を加圧する上パンチ３１とを備える。また、スライド３側には、上パンチ３１を下方に向かって押圧することによりブランク材１０を加圧する押圧手段４０を備え、ボルスタ２側には、可動側金型２２を下方に引っ張ることにより可動側金型２２及び固定側金型２１の閉塞状態を保持する閉塞手段５０を備える。
なお、上パンチ３１は、上ダイ３２を介して昇降自在なスライド３に取り付けられ、固定側金型２１は、下ダイ２４を介してボルスタ２に取り付けられている。
【００１３】
閉塞手段５０は、図１から図４に示すように、ボルスタ２に設けられた８個の油圧シリンダ５１を駆動源とし、各油圧シリンダ５１に設けられたシャフト５２を介して可動側金型２２を支持し、この可動側金型２２を昇降自在に支持する構成とされる。各油圧シリンダ５１は、可動側金型２２を閉方向（下方向）に引っ張る構成とされており、可動側金型２２及び固定側金型２１の閉塞状態は、８個の油圧シリンダ５１のユニットにより合計２００ｔｏｎの油圧で可動側金型２２を引っ張ることにより保持される。
【００１４】
そして、図７に示すように、可動側金型２２及び固定側金型２１の閉塞状態においては、これら金型２１，２２により、上パンチ３１の侵入部分のみを開放状態としたリング状の閉塞空間２３が形成される。この閉塞空間２３は、後述するように、成形素材であるブランク材１０の平面積及び厚さより若干大きい平面積及び高さに形成され、ブランク材１０を配置したときに、ブランク材１０の回りに隙間Ｇが形成される。一方、上パンチ３１の加圧面には、凸部２３ａが形成され、図７の二点鎖線で示すように、閉塞空間２３に侵入すると、閉塞空間２３の上部に凹部２３ｃ，２３ｄが形成され、凸部２３ａによりブランク材１０が加圧されると、材料が流動して閉塞空間２３の隙間Ｇに材料が増肉しながら充填されるようになっている。
【００１５】
押圧手段４０は、サーボモータを駆動源とし、少なくともパルスモーションとコイニングモーションとの２つのスライドモーションが制御可能な制御手段により構成される。駆動源をサーボモータとすることで、上パンチ３１の加工速度、加工力等を任意に設定して可動することができ、これらを適宜に組み合わせることによって、上パンチ３１の動作パターンに、種々のスライドモーションを用いることができる。
【００１６】
パルスモーションは、上パンチ３１を下死点までの下降途中で上昇に転じさせ、少し（例えば、０．４ｍｍ程度）上昇したところで、その上昇距離よりわずかに大きい距離（例えば、０．５ｍｍ程度）で再度下降するというように、上下に昇降を繰り返しながら上パンチ３１を下死点まで下降させる動作パターンである。また、コイニングモーションは、下死点において上パンチ３１の停留と加圧とを繰り返す動作パターンである。
このように、上パンチ３１の動作パターンにおいて、複数回のプレスを繰り返すスライドモーションを用いた場合、比較的小さな加圧力でブランク材１０を成形することができる。本実施形態においては、押圧手段４０による最大加圧力は、３００ｔｏｎ程度に設計されている。
【００１７】
なお、図中に示す符号２５ａは、可動側金型２２と固定側金型２１とを接合する際に、可動側金型２２を所定の位置に案内するガイドポストであり、図４に示すように、固定側金型２１の四隅に１個ずつ設けられている。また、図５に示す符号２５ｂは、ガイドポスト２５ａが挿入されるガイドスリーブであり、ガイドポストに２５ａと対向するように可動側金型２２の四隅に１個ずつ設けられている。
また、符号３３ａは、上パンチ３１により閉塞空間２３でブランク材１０を加圧する際に、上パンチ３１を所定の位置に案内するガイドポストであり、上パンチ３１の左右に１個ずつ設けられている。図５に示す符号３３ｂは、ガイドポスト３３ａが挿入されるガイドスリーブであり、可動側金型２２の左右に１個ずつ設けられている。
そして、これらガイドポスト２５ａ，３１ａ及びガイドスリーブ２５ｂ，３１ｂを互いに挿通させることにより、固定側金型２１及び可動側金型２２、上パンチ３１の３つの部品が所定の位置に位置決めされるようになっている。
【００１８】
ブランク材１０は、例えば、アルミニウム合金製の約１３０φ、厚み５ｍｍのリング状薄板で形成される。図７に示すように、上パンチ３１による成形加工前においては、ブランク材１０は、閉塞空間２３で可動側金型２２との間に隙間Ｇが設けられた状態で設置される。
【００１９】
次に、このように構成された閉塞鍛造装置１によるブランク材１０の成形方法について説明する。なお、ブランク材１０は、前述したように、アルミニウム合金製のリング状薄板である。
まず、図１に示すように、可動側金型２２を開放とした状態で、固定側金型２１上にブランク材１０を装着する。次に、図２に示すように、可動側金型２２を閉塞手段５０により矢印で示す閉方向に下降させ、固定側金型２１と可動側金型２２とを接合させて閉塞空間２３を形成する。この閉塞空間２３には、ブランク材１０が保持される。そして、この状態で、図６（ａ）に示すように、上パンチ３１を閉方向に下降させることにより、閉塞空間２３に設置されたブランク材１０を上パンチ３１により加圧する（図３及び図６（ｂ））。
【００２０】
上パンチ３１は、パルスモーションとコイニングモーションとを組み合わせたスライドモーションにより制御される。まず、上パンチ３１は、上下に昇降を繰り返しながら下死点まで下降し、ブランク材１０の素材を閉塞空間２３に段階的に流動させ、閉塞空間２３の内方及び外方の周縁部に位置する部分を、凹部２３ｃ，２３ｄに沿って増肉する（パルスモーション）。そして、ブランク材１０の素材を閉塞空間２３に充填させた後、下死点において上パンチ３１の停留と加圧とを繰り返すことで、成型品１１を高精度に仕上げる（コイニングモーション）。
成型品１１の成形後、スライド３を開方向に作動させ、次に可動側金型２２を開方向に移動させて閉塞状態を解除し、ノックアウトピン（図示略）によって成型品１１が固定側金型２１から取り出される。
【００２１】
このように、可動側金型２２と固定側金型２１とを閉塞状態に保持する閉塞手段５０をボルスタ２側に設けることで、スライド３側にかかる負荷を小さくすることができる。そのため、ブランク材１０の加工に必要な加工力を、閉塞手段５０と押圧手段４０とに分けて支持することが可能となり、プレス機としての最大加工力を低減することができる。
また、閉塞手段５０は、昇降移動しない固定状態のボルスタ２側に設けているので、スライド３側に設ける場合と比べて、複雑な構造を用いることなく設置でき、装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、押圧手段４０の駆動源をサーボモータとすることで、上パンチ３１の動作パターンを、スライドモーションを適宜に組み合わせて構成することができ、比較的小さな加圧力でブランク材１０を成形することができる。したがって、プレス機の最大加工力を低減することができ、さらに装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２３】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、薄板のブランク材を加圧して増肉加工を施したが、本発明の閉塞鍛造装置は、厚板のブランク材を用いて減肉加工を施す場合にも有効である。
また、本実施形態の閉塞鍛造装置は、アルミニウム合金の加工に限らず、その他の金属の加工にも用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  閉塞鍛造装置
２  ボルスタ
３  スライド
１０  ブランク材
１１  成型品
２１  固定側金型
２２  可動側金型
２３  閉塞空間
２３ａ  凸部
２３ｃ，２３ｄ  凹部
２４  下ダイ
２５ａ，３３ａ  ガイドポスト
２５ｂ，３３ｂ  ガイドスリーブ
３１  上パンチ
３２  上ダイ
４０  押圧手段
５０  閉塞手段
５１  油圧シリンダ
５２  シャフト
【図１】
0005889074.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005889074.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005889074.tif 000007
【図７】
0005889074.tif 000008