(57)【要約】【課題】把持可能な被加工材のサイズ範囲が拡張したインゴットホルダの提供。【解決手段】被加工材Ｗを把持するための、相互に離間接近可能な一対のホルダ部６を備えており、この一対のホルダ部６の対向面に、直角をなして交差する第一斜面７と第二斜面８とから構成されるＶ字状横断面を有する溝９が形成されており、各斜面７、８が、ホルダ部６の離間接近方向に対して４５°の角度をなしており、各溝９が、その横断面において、上記第一斜面７の幅Ｈｂが第二斜面８の幅Ｈｎより大きく形成されており、一方のホルダ部６ａの溝９ａの第一斜面７ａが、他方のホルダ部６ｂの溝９ｂの第二斜面８ｂに対向し、一方のホルダ部６ａの溝９ａの第二斜面８ａが、他方のホルダ部６ｂの溝９ｂの第一斜面７ｂに対向するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材を把持するための、相互に離間接近可能な一対のホルダ部を備えており、
この一対のホルダ部の対向面に、直角をなして交差する第一斜面と第二斜面とから構成されるＶ字状横断面を有する溝が形成されており、
各溝が、その横断面において、上記第一斜面の幅が第二斜面の幅より大きく形成されており、
一方のホルダ部の溝の第一斜面が、他方のホルダ部の溝の第二斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向しており、一方のホルダ部の溝の第二斜面が、他方のホルダ部の溝の第一斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向するように構成されている鍛造用インゴットホルダ。
【請求項２】
上記第一斜面の幅が、第二斜面の幅の１．２倍から２．２倍の範囲である請求項１に記載の鍛造用インゴットホルダ。
【請求項３】
上記第二斜面の外方に、対向するホルダ部の第一斜面と平行な外方斜面が形成されており、上記第二斜面と外方斜面とが交差する稜部にアールがとられている請求項１又は２に記載の鍛造用インゴットホルダ。
【請求項４】
鍛造用インゴットホルダを有するチャックヘッドと、このチャックヘッドを駆動する駆動部とを備えたマニピュレータであって、
上記鍛造用インゴットホルダが、被加工材を把持するための、相互に離間接近可能な一対のホルダ部を備えており、
この一対のホルダ部の対向面に、直角をなして交差する第一斜面と第二斜面とから構成されるＶ字状横断面を有する溝が形成されており、
各溝が、その横断面において、上記第一斜面の幅が第二斜面の幅より大きく形成されており、
一方のホルダ部の溝の第一斜面が、他方のホルダ部の溝の第二斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向しており、一方のホルダ部の溝の第二斜面が、他方のホルダ部の溝の第一斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向するように構成されているマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸棒鋼等の被加工材を把持するための鍛造用インゴットホルダ及びこれを備えるマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
鍛造加工において、高速鍛造プレス等の鍛造装置に対して鋼材等の被加工材を種々の姿勢に保持するためのマニピュレータが使用されている。このマニピュレータは、一般的には被加工材を把持するためのチャックヘッド、このチャックヘッドを回転及び移動するための駆動部などを備えている。このチャックヘッドは、間隔が拡縮可能に構成される一対のピール部、このピール部に取り付けられるインゴットホルダなどを備えている。
【０００３】
従来のインゴットホルダ５１は、図７に示すように、同様の形状を有する一対のホルダ部（トングともいう）５２を備えており、この一対のホルダ部５２が対向するようチャックヘッドの一対のピール部に取り付けられる。このホルダ部５２は、直方体状の本体５３と、本体５３の対向面と反対面の中央部に突設される凸条部５４とを備えている。この凸条部５４によってインゴットホルダ５１がマニピュレータのチャックヘッドに取り付けられる。上記本体５３の対向面（他方のホルダ部５２に対向する側の面）の中央部には、頂角が直角の断面Ｖ字状の溝５５が形成されている。この溝５５の横断面は、ちょうど正方形をその対角同士を結ぶ直線によって二分割された形状を呈している。一対のホルダ部５２が閉じると、両ホルダ部５２間には略正方形断面の把持空間が生じる。上記構造のインゴットホルダ５１は、対向配設される一対のホルダ部５２の一対の溝５５内に被加工材Ｗを嵌合させて挟持する（把持する）ものである。一般的には、被加工材Ｗの被把持部Ｗｈは、略正方形断面、略円形断面、略八角形断面等を有している。
【０００４】
上記従来のインゴットホルダは、そのサイズ、特に溝５５の深さによって把持可能な被加工材Ｗのサイズに制限がある。そのため、鍛造加工において、多サイズ小ロット生産を行う場合は、被加工材Ｗのサイズに応じて適合するサイズのインゴットホルダに交換する必要がある。このインゴットホルダの交換作業は容易ではない。そのため、従来のインゴットホルダは、鍛造加工の生産性を低下させる一要因となっている。
【０００５】
かかる問題を解消するために、特開２００４−２０９５３８公報には、前後に深さの異なる二種類の溝５６、５７が形成されたホルダ部５８を備えたインゴットホルダ５９が提案されている（図８参照）。しかしながら、上記特開２００４−２０９５３８公報に開示されたインゴットホルダ５９では、浅い溝５６及び深い５７それぞれが、被加工材Ｗをしっかりと把持するために十分な長さを必要とする。その結果、インゴットホルダ５９自体の長さが倍増し、大型化する。また、図８から明らかなように、浅い溝５６によって把持される被加工材Ｗの被把持部Ｗｈの長さは、従来の長さの２倍以上にされなければならない。その結果、材料（被加工材）の歩留まりが低下する。
【０００６】
なお、鍛造用マニピュレータに関する技術としては、例えば特開昭５６−１１４５４４公報等に開示される技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２０９５３８公報
【特許文献２】特開昭５６−１１４５４４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は前述した不都合に鑑みてなされたものであり、長大化の必要なく把持可能な被加工材のサイズ範囲が拡張し、交換回数の減少により生産性が向上する鍛造用のインゴットホルダ及びこのインゴットホルダを備えるマニピュレータの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る鍛造用インゴットホルダは、
被加工材を把持するための、相互に離間接近可能な一対のホルダ部を備えており、
この一対のホルダ部の対向面それぞれに、直角をなして交差する第一斜面と第二斜面とから構成されるＶ字状横断面を有する溝が形成されており、
各溝が、その横断面において、上記第一斜面の幅が第二斜面の幅より大きく形成されており、
一方のホルダ部の溝の第一斜面が、他方のホルダ部の溝の第二斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向しており、一方のホルダ部の溝の第二斜面が、他方のホルダ部の溝の第一斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向するように構成されている。
【００１０】
かかる構成によれば、対のホルダ部同士が互いに接近した（閉じた）状態では、幅の狭い第二斜面による把持と同様の把持作用、すなわち、比較的小さいサイズの被加工材を把持する作用を奏することができる。一方、対のホルダ部同士が互いに離間した（開いた）状態では、第一斜面の幅の広い部分が把持に寄与するので、幅の狭い斜面のみを有するインゴットホルダに較べて比較的大きいサイズの被加工材を把持することができる。
【００１１】
広いサイズ範囲の被加工材に適用する観点から、上記第一斜面は、その幅が第二斜面の幅の１．２倍から２．２倍の範囲となるように形成されるのが好ましい。
【００１２】
上記第二斜面の外方に、対向するホルダ部の第一斜面と平行な外方斜面が形成されているインゴットホルダにおいては、被加工材の表面の疵発生防止の観点から、上記第二斜面と外方斜面とが交差する稜部にアールがとられているのが好ましい。
【００１３】
本発明に係るマニピュレータは、
鍛造用インゴットホルダを有するチャックヘッドと、このチャックヘッドを駆動する駆動部とを備えたマニピュレータであって、
上記鍛造用インゴットホルダが、被加工材を把持するための、相互に離間接近可能な一対のホルダ部を備えており、
この一対のホルダ部の対向面に、直角をなして交差する第一斜面と第二斜面とから構成されるＶ字状横断面を有する溝が形成されており、
各溝が、その横断面において、上記第一斜面の幅が第二斜面の幅より大きく形成されており、
一方のホルダ部の溝の第一斜面が、他方のホルダ部の溝の第二斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向しており、一方のホルダ部の溝の第二斜面が、他方のホルダ部の溝の第一斜面に対して、ホルダ部の離間接近方向に対向するように構成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のインゴットホルダによれば、把持可能な被加工材のサイズ範囲が拡張する。従って、鍛造加工による多サイズ小ロット生産を行う場合でも、インゴットホルダの交換回数が低減され、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るマニピュレーターのインゴットホルダが開いた状態を模式的に示す側面図であり、図１（ｂ）は上記マニピュレーターのインゴットホルダが閉じた状態を模式的に示す側面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のマニピュレーターのインゴットホルダを示す正面図であり、図２（ｂ）はそのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、比較的小さい同一サイズの正方形断面の被加工材を把持した図２のインゴットホルダと図７の従来のインゴットホルダとを示す正面図である。
【図４】図４は、比較的大きい同一サイズの正方形断面の被加工材を把持した図２のインゴットホルダと図７の従来のインゴットホルダとを示す正面図である。
【図５】図５は、比較的大きい同一サイズの円形断面の被加工材を把持した図２のインゴットホルダと図７の従来のインゴットホルダとを示す正面図である。
【図６】図６は、比較的大きい同一サイズの八角形断面の被加工材を把持した図２のインゴットホルダと図７の従来のインゴットホルダとを示す正面図である。
【図７】図７（ａ）は従来の一般的な鍛造用インゴットホルダの一例を示す正面図であり、図７（ｂ）はそのＶII−ＶII先断面図である。
【図８】図８（ａ）は従来の一般的な鍛造用インゴットホルダの他の例を示す正面図であり、図８（ｂ）はそのＶIII−ＶIII先断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面が参照されつつ、実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１には、本発明の一実施形態に係るマニピュレーター１が模式的に示されている。このマニピュレーター１は、鍛造加工に供する被加工材Ｗを把持するためのチャックヘッド２を備えている。このチャックヘッド２は、開閉可能な一対の把持アーム３ａから構成されたピール部３と、このピール部３に取り付けられた鍛造用のインゴットホルダ４と、ピール部３を開閉駆動する駆動部５とを備えている。
【００１８】
インゴットホルダ４は、ピール部３の各把持アーム３ａの先端に回転可能に取り付けられたホルダ部６からなる。駆動部５としては油圧や空圧のシリンダが採用されうる。両把持アーム３ａの中間部が駆動部５の基体に回転可能に支持され、基部が駆動部５のロッド５ａに回転可能に連結されている。駆動部５のロッド５ａが進退すると、両把持アーム３ａが中間部の枢支点Ｐを中心に互いに逆方向に回転する。その結果、両把持アーム３ａの先端のホルダ部６同士が離間接近し、インゴットホルダ４が開閉する。図１（ａ）は、ロッド５ａが進出することによってインゴットホルダ４が開いた状態を示し、図１（ｂ）は、ロッド５ａが後退することによってインゴットホルダ４が閉じた状態を示している。前述のとおり、ホルダ部６は把持アーム３ａに対して回転可能である。従って、両把持アーム３ａが閉じたとき、ホルダ部６は、被加工材Ｗに平行に当接して被加工材Ｗをしっかりと掴むことができる。ピール部及び駆動部としては、特に上記機構に限定されるものではなく、種々の機構が採用されうる。
【００１９】
図２（ａ）は上記インゴットホルダ４を示す正面図であり、図２（ｂ）はそのＩＩ−ＩＩ線断面図である。インゴットホルダ４は、同様の形状を呈した一対のホルダ部６を有している。この一対のホルダ部６の対向面それぞれに、略Ｖ字状横断面を有する溝９が形成されている。各溝９は、直角をなして交差する第一斜面７と第二斜面８とから構成されている。
各斜面７、８はホルダ部６の離間接近方向に対してほぼ４５°をなしている。溝９の横断面において、第一斜面７の幅Ｈｂが第二斜面８の幅Ｈｎより大きく形成されている。一方のホルダ部６ａの溝９ａの第一斜面７ａが、他方のホルダ部６ｂの溝９ｂの第二斜面８ｂに対して、ホルダ部６の離間接近方向に対向し、一方のホルダ部６ａの溝９ａの第二斜面８ａが、他方のホルダ部６ｂの溝９ｂの第一斜面７ｂに対して、ホルダ部６の離間接近方向に対向している。
【００２０】
以上を換言すれば、上記各溝９は、頂角が直角の略Ｖ字状の横断面を有しており、各溝９が、その横断面において頂角を挟む二辺の長さＨｂ、Ｈｎが相違するように形成されており、対向する溝同士９は、その横断面において点対称となるように形成されている、といえる。本実施形態では、長辺Ｈｂが短辺Ｈｎの約１．６倍の長さを有している。もちろん、この比率に限定されることはない。より広いサイズ範囲の被加工材Ｗに適用する観点から、Ｈｂ／Ｈｎは、例えばの１．２から２．２の範囲となるように形成されるのが好ましい。さらに、上記範囲内で、従来のホルダ部の複数種類の溝サイズ（辺の長さ）をカバーするように決定されてもよい。例えば、その溝サイズが２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍの４種類のホルダ部が従来存在している場合、そのＨｂ／Ｈｎが、４００／３００〜４００／２００の範囲のいずれかとなるように、形成されるのが好ましい。この場合、第二斜面８の幅Ｈｎは、２００〜４００ｍｍの範囲にするのが好ましい。
【００２１】
ホルダ部６は、上記溝９が形成されている面とは反対側の面に突設された凸条部１０を有している。凸条部１０はホルダ部６の幅方向中央部において長辺方向に向けて延びている。この凸条部１０の貫通孔１０ａに取り付けぴん（図示せず）が挿入されることにより、ホルダ部６がピール部３の内側に取り付けられる。
【００２２】
図２（ａ）に示されるように、第二斜面８の外側、すなわち、第二斜面８の第一斜面７とは反対側には、第二斜面８と約２７０°をなす外方斜面１１が形成されている。結果的に、この外方斜面１１は、対向するホルダ部６に形成された第一斜面７と平行となる。インゴットホルダ４が閉じられたとき、外方斜面１１は、対向するホルダ部６の第一斜面７に近接する。第二斜面８と外方斜面１１とが交差した稜部１２にはアールＲがとられている。第一斜面７の外方、及び、外方斜面１１の外方それぞれに、ホルダ部６の離間接近方向に対してほぼ９０°をなすストッパ面１３が形成されている。両ホルダ部６とも、互いに接近して第一斜面７と外方斜面１１とが当接する寸前に、対向するストッパ面１３同士が当接するように構成されている。ストッパ面１３と第一斜面７とが交差した稜部１４にもアールＲがとられているのが好ましい。
【００２３】
図３には、同一サイズの被加工材Ｗを把持した、本実施形態にかかるインゴットホルダ４（図３（ａ））、及び、従来のインゴットホルダ５１（図３（ｂ））が示されている。本実施形態における溝９の短辺Ｈｎは、従来のインゴットホルダ５１の溝５５の辺Ｈと同一寸法である。本実施形態における長辺Ｈｂは従来の溝５１の辺Ｈの１．６倍の長さにされている。図示されている被加工材Ｗの被把持部Ｗｈは、比較的小さい略正方形断面を有している。いずれのインゴットホルダ４、５１も、その開度は同一であり、ほぼ全閉に近い。このとき、対向する溝によって形成される把持空間は、両インゴットホルダ４、５１ともに同一サイズの正方形断面を呈することになる。
【００２４】
図３に示すごとく、同一サイズの被把持部Ｗｈに対する両インゴットホルダ４、５１の内面の接触面積は同一である。すなわち、本実施形態のインゴットホルダ４では、溝の長さＬ×短辺Ｈｎ×４、であり、従来のインゴットホルダ５１では、溝の長さＬ×Ｈ×４、である。ここで、溝の長さＬは図２及び図７に示されている。上記のとおり、Ｈｎ＝Ｈである。このように、比較的小さいサイズの被加工材Ｗを把持する場合には、本実施形態のインゴットホルダ４の把持面積は従来の小サイズ用インゴットホルダ５１の把持面積と差異はない。
【００２５】
図４にも、同一サイズの被加工材Ｗを把持した、上記本実施形態にかかるインゴットホルダ４（図４（ａ））、及び、上記従来のインゴットホルダ５１（図４（ｂ））が示されている。図示されている被加工材Ｗの被把持部Ｗｈは、比較的大きい略正方形断面を有している。いずれのインゴットホルダ４、５１も、開度はほぼ同一である。図４から明らかなように、同一サイズの被把持部Ｗｈに対する両インゴットホルダ４、５１の内面の接触面積（把持面積）は大きく異なる。本実施形態のインゴットホルダ４の接触面積は、Ｌ×（長辺Ｈｂ＋短辺Ｈｎ）×２＝Ｌ×（１．６Ｈ＋Ｈ）×２＝５．２ＬＨ、であるが、従来のインゴットホルダ５１では、４ＬＨ、である。このように、本実施形態のインゴットホルダ４は、ほぼ同一サイズの従来のインゴットホルダ５１の約１．３倍の把持面積を有することになる。
【００２６】
前述のとおり、本実施形態のインゴットホルダ４では、第二斜面８と外方斜面１１とが交差した稜部１２にアールＲがとられている。従って、図４（ａ）に示すように、比較的大きいサイズの被加工材Ｗを把持したときでも、上記稜部１２が被加工材Ｗを傷つけるおそれはほとんどない。一方、従来の小サイズ用のインゴットホルダ５１によって比較的大きいサイズの被加工材Ｗを把持した場合、その稜部５５ａによって被加工材Ｗを傷つける可能性がある。このように、従来の小サイズ用のインゴットホルダ５１は、比較的大きいサイズの被加工材Ｗを把持した場合、疵の発生及び前述した把持面積の不足等の問題が生じるため、比較的小さいサイズの被加工材Ｗにしか用いられていない。一方、本実施形態のインゴットホルダ４では、被加工材Ｗのサイズの大小にわたって使用可能である。
【００２７】
図５にも、同一サイズの被加工材Ｗを把持した、上記本実施形態にかかるインゴットホルダ４（図５（ａ））、及び、上記従来のインゴットホルダ５１（図５（ｂ））が示されている。図示されている被加工材Ｗの被把持部Ｗｈは、比較的大きい略円形断面を有している。より詳細には、被把持部Ｗｈの半径ｒは、上記インゴットホルダ４の溝９の長辺Ｈｂより小さく、短辺Ｈｎ（＝従来のＨ）より大きい。従って、従来のインゴットホルダ５１では、その稜部５５ａのみで被把持部Ｗｈを把持しなければならない。一方、本実施形態のインゴットホルダ４では、対向する第一斜面７の面による把持が加わるため、被加工材Ｗの把持が安定する。さらに、面による把持とアールがとられた稜部１２による把持とにより、被加工材Ｗの疵の発生が抑制される。
【００２８】
図６にも、同一サイズの被加工材Ｗを把持した、上記本実施形態にかかるインゴットホルダ４（図６（ａ））、及び、上記従来のインゴットホルダ５１（図６（ｂ））が示されている。図示されている被加工材Ｗの被把持部Ｗｈは、比較的大きい略八角形断面を有している。より詳細には、上記八角形断面の一辺ｄは、従来のインゴットホルダ５１の溝５５の開口幅Ｈｗよりわずかに小さい。従って、従来のインゴットホルダ５１では、その溝５５の各斜面５５ｂが被把持部Ｗｈの対応する面のわずかな部分に接触しているだけとなる。この状態では、被加工材Ｗが外力によってその軸回りに回転しやすくなる。その結果、インゴットホルダ５１による被把持部Ｗｈの把持位置が変化したり、把持が緩んだりするおそれがある。一方、本実施形態のインゴットホルダ４では、対向する第一斜面７の大きな接触面積による把持が加わるため、被加工材Ｗの把持が安定する。
【００２９】
以上のとおり、本実施形態のインゴットホルダ４では、従来の小サイズ用のインゴットホルダ５１が対象とする比較的小さいサイズの被加工材Ｗから、従来の小サイズ用のインゴットホルダ５１が把持することが難しい比較的大きいサイズの被加工材Ｗまで、把持の対象とすることができる。そのため、当該インゴットホルダ４は、横断面が左右対称の上記従来のインゴットホルダと比較して、把持可能な被加工材Ｗのサイズ範囲が格段に拡張する。従って、当該インゴットホルダ４及びマニピュレーター１によれば、鍛造加工による多サイズ小ロット生産を行う場合でも、インゴットホルダ４の交換回数が大幅に低減され、生産性が飛躍的に向上する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明のインゴットホルダによれば、把持可能な被加工材のサイズ範囲が格段に拡張する。そのため、当該インゴットホルダ及びこれをチャックヘッドに有するマニピュレーターは、鍛造加工による多サイズ小ロット生産に好適である。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・マニピュレータ
２・・・チャックヘッド
３・・・ピール部
４・・・インゴットホルダ
５・・・駆動部
６・・・ホルダ部
７・・・第一斜面
８・・・第二斜面
９・・・溝
１０・・・凸条部
１１・・・外方斜面
１２・・・稜部
１３・・・ストッパ面
１４・・・稜部
【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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