(57)【要約】【課題】成形時にパンチの倒れを防止することにより、同心度の高い製品が成形できる鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置を得る。【解決手段】ベース側に設けたダイ（３）と、ラム側に設けたパンチ（１７）との間にワーク（２０）を介装し、前記パンチ（１７）を前記ダイ（３）方向に移動させてワーク（２０）を加圧成形する鍛造装置において、前記ダイ（３）の外周側と前記パンチ（１７）の外周側とのうち、一方にテーパー状の雌ガイド（８ａ）を、他方に該雌ガイド（８ａ）に圧入するテーパー状の雄ガイド（１８ａ）を設け、前記パンチ（１７）がワーク（２０）を加圧成形する際に、前記雌ガイド（８ａ）と雄ガイド（１８ａ）とを互いに圧入させ、該圧入部により前記パンチ（１７）のダイ（３）に対する直角度を保持する。また、パンチがワーク（２０）を加圧成形する際における雄ガイド（１８ａ）の雌ガイド（８ａ）に対する圧入率は１％以下とする。また、雌ガイド（８ａ）及び雄ガイド（１８ａ）のテーパー角度は３度以下とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース側に設けたダイ（３）と、ラム側に設けたパンチ（１７）との間にワーク（２０）を介装し、前記パンチ（１７）を前記ダイ（３）方向に移動させてワーク（２０）を加圧成形する鍛造装置において、前記ダイ（３）の外周側と前記パンチ（１７）の外周側とのうち、一方にテーパー状の雌ガイド（８ａ）を、他方に該雌ガイド（８ａ）に圧入するテーパー状の雄ガイド（１８ａ）を設け、前記パンチ（１７）がワーク（２０）を加圧成形する際に、前記雌ガイド（８ａ）と雄ガイド（１８ａ）とを互いに圧入させ、該圧入部により前記パンチ（１７）のダイ（３）に対する直角度を保持してなることを特徴とする鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置。
【請求項２】
パンチ（１７）がワーク（２０）を加圧成形する際における雄ガイド（１８ａ）の雌ガイド（８ａ）に対する圧入率は１％以下としたことを特徴とする請求項１記載の鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置。
【請求項３】
雌ガイド（８ａ）及び雄ガイド（１８ａ）のテーパー角度は３度以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチハウジング、ステアリングシャフト、ギヤ等の回転部品を鍛造により成形する鍛造装置に関し、特にパンチが成形時の負荷によって倒れるのを防止する鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ベース側にワークが嵌合されるダイを取り付けるとともに、該ダイの上部外周部に嵌合凹部を形成し、ラム側にホルダーを介してパンチを取り付け、ホルダーの外周下部に嵌合凸部を形成し、上記パンチが下方に移動してワークを加圧成形する際に、前記パンチ側の嵌合凸部を前記ダイ側の嵌合凹部に嵌合させるようにしたものがあった。
【０００３】
前記従来のものは、パンチがワークを加圧成形する際に、ダイの外周側とパンチの外周側とに形成した嵌合凹部と嵌合凸部とを互いに嵌合させるようにしていたので、ワークの加圧成形時にパンチがダイに対して横方向にずれなくなる。しかしながら、従来の嵌合凹部と嵌合凸部とは、共に軸方向が等径となるストレートとなっており、かつ互いに遊嵌するものであったため、パンチが成形時の負荷によって倒れ易く、高精度の成形が困難になるものであった。
【特許文献１】特開２００５−７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、成形時にパンチの倒れを防止することにより、同心度の高い製品が成形できるようにした新規な鍛造装置におけるパンチの倒れ防止装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、ベース側に設けたダイと、ラム側に設けたパンチとの間にワークを介装し、前記パンチを前記ダイ方向に移動させてワークを加圧成形する鍛造装置において、前記ダイの外周側と前記パンチの外周側とのうち、一方にテーパー状の雌ガイドを、他方に該雌ガイドに圧入するテーパー状の雄ガイドを設け、前記パンチがワークを加圧成形する際に、前記雌ガイドと雄ガイドとを互いに圧入させ、該圧入部により前記パンチのダイに対する直角度を保持する構成にしたものである。
請求項２に係る発明は、前記パンチがワークを加圧成形する際における雄ガイドの雌ガイドに対する圧入率を１％以下 としたものである。
請求項３に係る発明は、雌ガイド及び雄ガイドのテーパー角度を３度以下としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に係る発明は、パンチがダイ方向に移動してワークを加圧成形する際に、パンチの外周側に設けた雄ガイド（又は雌ガイド）がダイの外周側に設けた雌ガイド（又は雄ガイド）にテーパー嵌合して互いに圧入し、該圧入するテーパー面により前記パンチがダイと同軸、つまりダイに対して直角に保持されることになる。このため、ワークは同心度の高い製品に成形されることになる。
請求項２に係る発明は、前記雄ガイドの雌ガイドに対する圧入率を１％以下 としたので、圧入部の焼きつきを防止しながら、テーパー面によるパンチのダイに対する直角度の保持力が増大し、パンチに倒れ方向の大きな負荷が加わっても、該パンチの前記直角度は狂わなくなる。
請求項３に係る発明は、雌ガイド及び雄ガイドのテーパー角度を３度以下としたので、雄ガイド及び雌ガイドの軸長が短くても、テーパー面によるパンチのダイに対する直角度の保持力が増大することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明の第１実施例を示す要部断面図、図２は図１のＡ部拡大断面図、図３は本発明の第２実施例を示す要部断面図、図４は本発明の第３実施例を示す要部断面図、図５は本発明の第４実施例を示す要部断面図である。
【０００８】
図１において、１はパワーステアリングのアッパーハウジング、つまり軸付きハウジングを成形する鍛造装置であり、２はそのベース（図示省略）側に固定したダイユニットである。該ダイユニット２は、その上部軸心部にワーク２０を成形するダイ３が配置されている。該ダイ３は円柱状の下部ダイ４、円板状の底壁ダイ５、短尺な円筒状の周壁ダイ６を順次重ねて円筒状のダイホルダー７内に圧入し、前記下部ダイ４及び底壁ダイ５の軸心部に軸成形孔４ａ，５ａを形成してなる。
【０００９】
前記ダイホルダー７は締金８に圧入され、該締金８の内周上部に上方に向かって拡開するテーパー状の雌ガイド８ａを形成する。前記下部ダイ４及びダイホルダー７はセンターブロック９により支持され、締金８はセンターブロック９を嵌合する外周ブロック１０、及び前記センターブロック９の外周部により支持されている。また、前記センターブロック９の軸心部にカウンタパンチ１１が上下動可能に嵌合され、その上端部は前記下部ダイ４の下部に嵌合されている。
【００１０】
前記ダイユニット２の上方にパンチユニット１５を設ける。該パンチユニット１５は、ラムによって上下動される昇降体１６の下部軸心部にパンチ１７を下方に向けて突出配置し、該パンチ１７の外周部に圧入したリング状のパンチホルダー１８、該パンチホルダー１８に係合させた係止リング１９を介して前記昇降体１６に固定する。
【００１１】
前記パンチ１７は前述した周壁ダイ６に所定の間隙を保持して嵌合する径とする。また、前記パンチホルダー１８はその下部外周に前述した締金８の雌ガイド８ａに圧入するテーパー状の雄ガイド１８ａを形成する。この場合、図２に示すように、前記雌ガイド８ａ及び雄ガイド１８ａの嵌合部のテーパー角度Ｔは３度以下、好ましくは約２度とし、雄ガイド１８ａの雌ガイド８ａに対する圧入率は１％以下、好ましくは約０．４％とする。なお、前記雌ガイド８ａのテーパーは、上部側のテーパー角度を例えば２度とし、下部側のテーパー角度を２度よりも小さくし、この下部側のテーパー角度を設定することによって前記圧入率を調整するようにしてもよい。
【００１２】
前記テーパー角度Ｔ及び圧入率はワーク２０の大きさ、材質等によって設定されるが、前記テーパー角度Ｔを３度以上にすると、雄ガイド及び雌ガイドの軸長が短くなった際にテーパー面によるパンチ１７のダイ３に対する直角度の保持力が低下することになる。また、圧入率を１％以上にするとテーパー嵌合部の潤滑が不足して焼きつきが発生したり、締金８に亀裂が発生したりすることになる。
【００１３】
前記ダイ３に嵌合させるワーク２０は、図１の左半部で示すように、軸部２０ａの上端部に大径のフランジ部２０ｂを有する。該ワーク２０はダイ３内に浮いた状態で嵌合させる。即ち、軸部２０ａの下部を下部ダイ４及び底壁ダイ５の軸成形孔４ａ，５ａに嵌合させ、フランジ部２０ｂを周壁ダイ６の上部に位置させる。
【００１４】
ここで、前記雄ガイド１８ａが雌ガイド８ａに圧入するタイミングは、パンチユニット１５が下降してパンチ１７が前記フランジ部２０ａに当接して該ワーク２０を下方に移動させ、そのフランジ部２０ｂが底壁ダイ５に当接する前段でパンチユニット１５側の雄ガイド１８ａがダイユニット２側の雌ガイド８ａに圧入し始めるようにする。これにより、前記状態からパンチユニット１５がさらに下降すると、前記雄ガイド１８ａと雌ガイド８ａとの圧入量（嵌合量）が増大しつつ、パンチ１７がフランジ部２０ｂを加圧して塑性変形させ、該フランジ部２０ｂの一部の材料がパンチ１７と周壁ダイ６との間隙部を上方に向かって流動し、図１の右半部で示すように、前記フランジ部２０ｂがカップ状のハウジング部２０ｂ’に成形され、同時に軸部２０ａが軸成形孔４ａ，５ａによって所定寸法の軸部２０ａ’に成形されることになる。
【００１５】
前記第１実施例によれば、フランジ部２０ｂがハウジング部２０ｂ’に形成される際に、前記雄ガイド１８ａが雌ガイド８ａにテーパー嵌合して圧入し、該圧入するテーパー面により前記パンチ１７がダイ３と同軸、つまりダイ３に対して直角に保持され、これにより、図１の右半部で示すように、ハウジング部２０ｂ’と軸部２０ａ’とが高い同心度となる軸付きハウジング２０’が形成されることになる。
【００１６】
図３において、３０はステアリングアクチュエーターの中間製品、つまりフランジ付き軸を成形する鍛造装置であり、３２はそのベース（図示省略）側に固定したダイユニットである。該ダイユニット３２は、その上部軸心部にワーク２１を成形するダイ３３が配置されている。該ダイ３３は上面が平坦な円柱ブロックの軸心部に軸成形孔３３ａを形成してなる。
【００１７】
前記ダイ３３は締金３４に圧入され、該締金３４の内周上部に上方に向かって拡開するテーパー状の雌ガイド３４ａを形成する。前記ダイ３３及び締金３４はセンターブロック３５に載置され、該センターブロック３５を包囲する外ブロック３６側に係止リング３７を螺合させ、該係止リング３７により前記締金３４を外ブロック３６側に固定する。前記センターブロック３５の軸心部にはカウンタパンチ３８が嵌合されている。
【００１８】
前記ダイユニット３２の上方にパンチユニット４０を設ける。該パンチユニット４０は、ラムによって上下動される昇降体４１の下部軸心部に上ダイをなす三重構造のパンチ４２を下方に向けて突出配置し、該パンチ４２の外周部に圧入したリング状のパンチホルダー４３、該パンチホルダー４３に係合させた係止リング４４を介して前記昇降体４１に固定する。
【００１９】
前記パンチ４２は、軸心部に配置した中心パンチ４２ａ、その外周に嵌合させた内周パンチ４２ｂ、該内周パンチ４２ｂの外周に圧入させた外周パンチ４２ｃからなり、各パンチ４２ａ〜４２ｃの下面を上下に変化させて成形面ａを形成する。また、前記パンチホルダー４３はその下部外周に前述した締金３４の雌ガイド３４ａに圧入するテーパー状の雄ガイド４３ａを形成する。前記雌ガイド３４ａ及び雄ガイド４３ａは、前述と同様に、その嵌合部のテーパー角度を３度以下、好ましくは約２度とし、雄ガイド４３ａの雌ガイド３４ａに対する圧入率は１％以下、好ましくは約０．４％とする。
【００２０】
前記ダイ３３に嵌合させるワーク２１は、図３の左半部で示すように、軸部２１ａの上端部に大径のフランジ部２１ｂを有する。該ワーク２１はダイ３３内に浮いた状態で嵌合させる。即ち、軸部２１ａの下部をダイ３３の軸成形孔３３ａに嵌合させ、フランジ部２１ｂをダイ３３の上部に位置させる。
【００２１】
ここで、前記雄ガイド４３ａが雌ガイド３４ａに圧入するタイミングは、前述と同様となっている。即ち、パンチユニット４０が下降してパンチ４２がフランジ部２１ａに当接して該ワーク２１を下方に移動させ、そのフランジ部２１ｂがダイ３３に当接する前段でパンチユニット４０側の雄ガイド４３ａがダイユニット３２側の雌ガイド３４ａに圧入し始めるようにする。これにより、前記状態からパンチユニット４０がさらに下降すると、前記雄ガイド４３ａと雌ガイド３４ａとの圧入量（嵌合量）が増大しつつ、パンチ４２がフランジ部２１ｂを加圧して塑性変形させ、図３の右半部で示すように、前記フランジ部２１ｂが所定形状のフランジ部２１ｂ’に成形され、同時に軸部２１ａが軸成形孔３３ａによって所定寸法の軸部２１ａ’に成形されることになる。
【００２２】
前記第２実施例によれば、ワーク２１が所定形状に成形される際に、前記雄ガイド４３ａが雌ガイド３４ａにテーパー嵌合して圧入し、該圧入するテーパー面により前記パンチ４２がダイ３３と同軸、つまりダイ３３に対して直角に保持され、これにより、図３の右半部で示すように、フランジ部２１ｂ’と軸部２１ａ’とが高い同心度となるフランジ付き軸２１’が成形されることになる。
【００２３】
図４において、６０はピニオンとなる円筒体を成形する鍛造装置であり、６２はそのベース（図示省略）側に固定したダイユニットである。該ダイユニット６２は、その上部軸心部にワーク２２を成形する円筒状のダイ６３が配置されている。該ダイ６３は締金６４に圧入され、該締金６４はダイホルダー６５に圧入されている。前記締金６４とダイホルダー６５との合い面部上部に環状の嵌合凹部６６を形成し、該嵌合凹部６６の外周をなすダイホルダー６５の内周上部に上方に向かって拡開するテーパー状の雌ガイド６５ａを形成する。
【００２４】
前記ダイ６３及び締金６４は、円筒状の上ダイ受け６７、下ダイ受け６８、センターブロック６９を介してベース側に支持され、前記ダイホルダー６５は、下ダイ受け６８及びセンターブロック６９が嵌合された外ブロック７０を介してベース側に支持される。また、前記上ダイ受け６７、下ダイ受け６８の軸心部にそれぞれ筒状のカウンタパンチ７１、カウンタパンチホルダー７２を嵌合させ、カウンタパンチホルダー７２はセンタブロック６９により支持する。７３は前記カウンターパンチ７１、カウンタパンチホルダー７２を上方に移動させるエジェクターピン、７４，７５は前記ダイホルダー６５を外ブロック７０に係止する係止リングである。
【００２５】
前記ダイユニット６２の上方にラムによって上下動されるパンチユニット８０を設ける。該パンチユニット８０は、軸心部にワーク２２に軸孔を形成するセンターパンチ８１、該センターパンチ８１の外周側に、これよりも下部側に配置されて前記センターパンチ８１の横ずれを防止するガイドパンチ８２、及びガイドパンチ８２を保持するパンチホルダー８３を有する。前記ガイドパンチ８２はエアシリンダのロッド８４に連結され、該ロッド８４によってセンターパンチ８１及びパンチホルダー８３に対して下方に移動付勢される。前記パンチホルダー８３はその下部外周に前述したダイホルダー６５の雌ガイド６５ａに圧入するテーパー状の雄ガイド８３ａを形成する。前記雌ガイド６５ａ及び雄ガイド８３ａは、前述と同様に、その嵌合部のテーパー角度を３度以下、好ましくは約２度とし、雄ガイド８３ａの雌ガイド６５ａに対する圧入率は１％以下、好ましくは約０．４％とする。
【００２６】
前記ダイ６３に嵌合させるワーク２２は、図４の左半部で示すように、ダイ６３内に嵌合させてカウンタパンチ７１の上面に載置する。そして、ラムによってパンチユニット８０が下降されると、図４の左半部で示すように、まず、ガイドパンチ８２がダイ６３に嵌合し、次いで雄ガイド８３ａが雌ガイド６５ａに圧入しつつ、センターパンチ８１がワーク２２の軸心部を打ち抜く。この場合、前記雄ガイド８３ａが雌ガイド６５ａに圧入するタイミングは前述と同様となっている。即ち、パンチユニット８０が下降してセンターパンチ８１がワーク２２の上面に当接する前段でパンチユニット８０側の雄ガイド８３ａがダイユニット６２側の雌ガイド６５ａに圧入し始めるようにする。これにより、前記雄ガイド８３ａと雌ガイド６５ａとの圧入量（嵌合量）が増大しつつ、センターパンチ８１がワーク２２の軸心部を打ち抜いて軸孔を形成し、図４の右半部で示すように、ピニオン用の円筒体２２’が成形されることになる。
【００２７】
前記第３実施例によれば、ワーク２２が円筒体に成形される際に、前記雄ガイド８３ａが雌ガイド６５ａにテーパー嵌合して圧入し、該圧入するテーパー面により前記センターパンチ８１がダイ６３と同軸、つまりダイ６３に対して直角に保持され、これにより、図４の右半部で示すように、軸孔と外周とが高い同心度となる円筒体２２’が成形されることになる。
【００２８】
図５において、８５は外周に粗歯が形成されたギヤ中間製品を成形する鍛造装置であり、８６はそのベース（図示省略）側に固定したダイユニットである。該ダイユニット８６は、その上部軸心部にワーク２３を成形する逆円錐台状のダイ８７が配置されている。該ダイ８７は、軸心部に外歯成形用の内歯８７ａが形成され、外周は下方に向かって小径となるテーパー面に形成され、該テーパー面を介してダイホルダ８８にテーパー嵌合されている。ダイホルダ８８は内周面がダイ８７と対応するテーパー面に形成され、その上部側に前記ダイ８７が、その下部側に抵抗体８９がそれぞれテーパー嵌合されている。
【００２９】
前記ダイホルダ８８は環状の締金９０に圧入され、該締金９０の内周上部に上方に向かって拡開するテーパー状の雌ガイド９０ａを形成する。前記ダイホルダー８８及び締金９０は、センタープレート９１を介してベース側に支持される。前記ダイホルダ８８の軸心部に芯金９２及び筒状のカウンタパンチ９３が同軸に嵌合され、芯金９２の上端はダイホルダー８８の上方に突出し、この部でワーク２３をガイドし、カウンタパンチ９３の上端はダイ８７の底部に位置し、この部でワーク２３を受け止めるようにしている。
【００３０】
前記ダイユニット８６の上方にラムによって上下動されるパンチユニット９５を設ける。該パンチユニット９５は、軸心部にワーク２３を押し下げる筒状のワークパンチ９６、該ワークパンチ９６の外周側に、これよりも上部側に配置されてダイ８７を押し下げるダイパンチ９７、及びダイパンチ９７を保持するパンチホルダー９８を有する。前記パンチホルダー９８はその下部外周に前述した締金９０の雌ガイド９０ａに圧入するテーパー状の雄ガイド９８ａを形成する。前記雌ガイド９０ａ及び雄ガイド９８ａは、前述と同様に、その嵌合部のテーパー角度を３度以下、好ましくは約２度とし、雄ガイド９８ａの雌ガイド９０ａに対する圧入率は１％以下、好ましくは約０．４％とする。
【００３１】
前記ダイ８７に嵌合させるワーク２３は、図５の左半部で示すように、芯金９２の上部に嵌合させた後、その外歯２３ａの下部を前記ダイ８７の内歯８７ａの上部に噛合させる。そして、前記雄ガイド９８ａが雌ガイド９０ａに圧入するタイミングは前述と同様となっている。即ち、パンチユニット９５が下降してワークパンチ９６がワーク２３の上面に当接する前段でパンチユニット９５側の雄ガイド９８ａがダイユニット８６側の雌ガイド９０ａに圧入し始めるようにする。これにより、前記状態からパンチユニット９５がさらに下降すると、前記雄ガイド９８ａと雌ガイド９０ａとの圧入量（嵌合量）が増大しつつ、ワークパンチ９６がワーク２３を下方に押し下げ、該ワーク２３押し下げの終期時点でダイパンチ９７がダイ８７を所定量押し下げてダイ８７を小径方向に弾性変形させ、図５の右半部で示すように、前記ワーク２３の外歯２３ａを所定寸法に仕上げ成形する。
【００３２】
前記第４実施例によれば。ワーク２３が仕上げ成形される際に、前記雄ガイド９８ａが雌ガイド９０ａにテーパー嵌合して圧入し、該圧入するテーパー面により前記ワークパンチ９６がダイ８７と同軸、つまりダイ８７に対して直角に保持され、これにより、図５の右半部で示すように、外歯と軸孔とが高い同心度となるギヤ２３’が成形されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例を示す要部断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      鍛造装置
２      ダイユニット
３      ダイ
４      下部ダイ
５      底部ダイ
６      周壁ダイ
７      ダイホルダー
８      締金
９      センターブロック
１０      外周ブロック
１５      パンチユニット
１６      昇降体
１７      パンチ
１８      パンチホルダー
１９      係止リング
２０      ワーク
２０’    軸付きハウジング
２０ａ，  ２０ａ’  軸部
２０ｂ    フランジ部
２０ｂ’  ハウジング部
【図１】
2006255715.tif 000003
【図２】
2006255715.tif 000004
【図３】
2006255715.tif 000005
【図４】
2006255715.tif 000006
【図５】
2006255715.tif 000007