(57)【要約】【課題】油圧シリンダのような駆動手段を用いることなく、ワークをパンチから確実にノックアウトできる鍛造装置及び鍛造方法を提供することを課題とする。【解決手段】ダイ３０と、このダイ３０に向かって移動するパンチ５０とにより、ワーク１０に冷間鍛造又は熱間鍛造を施す鍛造装置において、パンチ５０は、ワーク１０が塑性成形されるときにはパンチの成形面６５の一部を構成し、塑性成形後にパンチの成形面６５からワーク１０を分離するパンチ側ノックアウト部材７０を有し、このパンチ側ノックアウト部材７０は、パンチ５０に内蔵される弾発部材８０によりノックアウト方向へ付勢されている。【効果】ワークをパンチから確実にノックアウトでき、しかも鍛造品質向上を図ることができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイと、このダイに向かって移動するパンチとにより、ワークに冷間鍛造又は熱間鍛造を施す鍛造装置において、
前記パンチは、前記ワークが塑性成形されるときには前記パンチの成形面の一部を構成し、塑性成形後に前記ワークから前記パンチを離すときには前記パンチの成形面から前記ワークを分離するパンチ側ノックアウト部材を有し、
このパンチ側ノックアウト部材は、前記パンチに内蔵される弾発部材によりノックアウト方向へ付勢されていることを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
前記弾発部材は、前記パンチ側ノックアウト部材の軸方向に重ねられている皿ばねであることを特徴とする請求項１記載の鍛造装置。
【請求項３】
前記ワークは、前記パンチに対して抜け勾配が付いている勾配付き部と、抜け勾配が付いていない勾配無し部とを、円周方向に交互に有しており、
請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、塑性成形を施し、その後に前記ワークから前記パンチを離すときには、前記パンチ側ノックアウト部材で、前記勾配無し部を押すことを特徴とする鍛造方法。
【請求項４】
前記ワークは、前記パンチ側から見ると薄肉部と、この薄肉部より幅広の厚肉部とを、円周方向に交互に有しており、
請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、塑性成形を施し、その後に前記ワークから前記パンチを離すときには、前記パンチ側ノックアウト部材で、前記厚肉部を押すことを特徴とする鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造装置及び鍛造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の塑性加工技術の一つに鍛造法がある。この鍛造法には、型を用いて鍛造を行う型鍛造と、型を用いないで鍛造を行う自由鍛造とがある。このうち型鍛造は、量産性に優れることから、特に自動車などの車両部品の大量生産に利用されており、各種の装置が提案されている（例えば、特許文献１（図４）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１１は従来の技術の基本構成を説明する図であり、鍛造装置１００は、ダイ１０１と、パンチ１０２を主要素とする。そして、パンチ１０２は、中心にサブパンチ１０３を備えており、ダイ１０１はノックアウト部材１０４を備えている。
このノックアウト部材１０４は、油圧シリンダなどの駆動手段１０５によって駆動される。
【０００４】
鍛造素材をダイ１０１に載せ、パンチ１０２を下げて鍛造素材に塑性加工を施すことで、鍛造品（以下、ワークという）を得る。
次に、パンチ１０２を上げる。ワーク１０６はダイ１０１に載っているため、ノックアウト部材１０４で押し上げることで、ダイ１０１からワークを分離する。
【０００５】
ワーク１０６からパンチ１０２を上げる際に、ワーク１０６からパンチ１０２が円滑に外れることが求められる。そのためには、ワーク１０６に抜き勾配を設けることが有効である。
ところで、製品によっては抜き勾配を小さくする又は抜き勾配を設けないものがある。
【０００６】
このときには、パンチ１０２にもノックアウト部材を設け、このノックアウト部材を油圧シリンダなどの駆動手段で駆動するといった対策が講じられる。
しかし、パンチ１０２側にも油圧シリンダなどの駆動手段を設けると、鍛造装置が上に延びることとなり大型化する。特に、パンチ１０２は移動部品であるため、油圧フレキシブルホースで油圧シリンダと油圧ポンプとを結ぶ必要があり、鍛造装置が複雑になる。
【０００７】
そこで、油圧シリンダのような駆動手段を用いることなく、ワークをパンチからノックアウトすることができる型鍛造技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３７０９３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、油圧シリンダのような駆動手段を用いることなく、ワークをパンチからノックアウトすることができる鍛造装置及び鍛造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、ダイと、このダイに向かって移動するパンチとにより、ワークに冷間鍛造又は熱間鍛造を施す鍛造装置において、
前記パンチは、前記ワークが塑性成形されるときには前記パンチの成形面の一部を構成し、塑性成形後に前記ワークから前記パンチを離すときには前記パンチの成形面から前記ワークを分離するパンチ側ノックアウト部材を有し、
このパンチ側ノックアウト部材は、前記パンチに内蔵される弾発部材によりノックアウト方向へ付勢されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明では、前記弾発部材は、前記パンチ側ノックアウト部材の軸方向に重ねられている皿ばねであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明では、前記ワークは、前記パンチに対して抜け勾配が付いている勾配付き部と、抜け勾配が付いていない勾配無し部とを、円周方向に交互に有しており、
請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、塑性成形を施し、その後に前記ワークから前記パンチを離すときには、前記パンチ側ノックアウト部材で、前記勾配無し部を押すことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明では、前記ワークは、前記パンチ側から見ると薄肉部と、この薄肉部より幅広の厚肉部とを、円周方向に交互に有しており、
請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、塑性成形を施し、その後に前記ワークから前記パンチを離すときには、前記パンチ側ノックアウト部材で、前記厚肉部を押すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明では、パンチは、その成形面からワークを分離するパンチ側ノックアウト部材を有しており、パンチ側ノックアウト部材は、パンチに内蔵される弾発部材によりノックアウト方向へ付勢されている。
パンチ側ノックアウト部材は、ワーク成形後に、弾発部材の弾発力によってワークを成形面から確実にノックアウトする。パンチ側ノックアウト部材に弾発力を付与する弾発部材は、パンチに内蔵されるものである。
【００１５】
したがって、本発明によれば、パンチに内蔵された弾発部材の力で、ワークがノックアウトされるため、ノックアウト部材を駆動する油圧シリンダのような駆動手段を用いることなく、ワークをパンチから確実にノックアウトすることができる。
【００１６】
また、ノックアウト部材は、弾発部材に付勢される共に、ワークが塑性成形されるときにはパンチの成形面（すなわちキャビティ）の一部を構成するため、キャビティ内で材料を加圧する効果も奏する。すなわち、材料がノックアウト部材から反力を受けて加圧されるので、キャビティ内での材料の流動性が高まり、鍛造品質の向上を図ることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、弾発部材は、パンチ側ノックアウト部材の軸方向に重ねられている皿ばねである。皿ばねは、ばね部材の中でも、小さな撓みで大きな弾発力を得られるものであるため、パンチ側ノックアウト部材の軸方向に複数枚重ねられることで、コンパクトで強い弾発部材が得られる。よって、弾発部材がパンチ内にコンパクトに収まるので、パンチの小型化を図ることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、ワークは、勾配付き部と勾配無し部とを円周方向に交互に有しており、請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、ワークからパンチを離すときには、パンチ側ノックアウト部材で勾配無し部を押すようにする。
【００１９】
勾配無し部は、パンチから離型しにくい部分であるが、弾発部材で付勢されたパンチ側ノックアウト部材で、直接押されるため、確実にパンチから離型される。  よって、勾配無し部を有するワークに対しても、パンチから確実にノックアウトすることができる。
【００２０】
請求項４に係る発明では、ワークは、薄肉部と厚肉部とを円周方向に交互に有しており、請求項１又は請求項２記載の鍛造装置を用いて、パンチ側ノックアウト部材で厚肉部を押すようにする。
薄肉部と厚肉部とを円周方向に交互に有するワークの成形では、材料の流動性が薄肉部と厚肉部とで異なり易い。すなわち、薄肉部では材料の圧力が高く、厚肉部では材料の圧力が低くなり易い。
【００２１】
本発明では、パンチ側ノックアウト部材で厚肉部を押すので、厚肉部で材料が局所的に加圧される。厚肉部で材料が局所的に加圧されるので、厚肉部と薄肉部との間で材料の圧力差が低減され、キャビティ内における材料の流動性が均一になり易くなる。
【００２２】
また、厚肉部で材料が加圧されることにより、厚肉部において材料が充満され易くなり、鍛造品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】鍛造されたワークの斜視図である。
【図２】本発明に係る鍛造装置の断面図である。
【図３】パンチの断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図３の５−５線断面図である。
【図６】図３の６−６線断面図である。
【図７】鍛造工程を説明する図である。
【図８】パンチの上昇開始時点での作用を説明する図である。
【図９】パンチが上死点に達した時点での形態を説明する図である。
【図１０】ダイ側ノックアウト部材の作用を説明する図である。
【図１１】従来の鍛造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。  
【実施例】
【００２５】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
先ず、実施例に係る鍛造装置で製造されるワーク（鍛造品）の形状を説明する。
図１に示されるように、ワーク１０は、型鍛造で塑性成形される円板状部品であり、円板部１１と、この片面から突出し且つ円板部１１より小径のボス部１２と、円板部１１の片面から突出し且つボス部１２よりもさらに小径の筒部１３と、からなる。
【００２６】
ボス部１２の外周部に、複数の凹部が円周方向に並んで形成されている。これらの凹部の形成により、結果として、ボス部１２の外周部には、薄肉部１４と、この薄肉部１４より幅広の厚肉部１５とが円周方向に交互に並んで形成される。
【００２７】
薄肉部１４の外側面は、パンチ（図２、符号５０）に対して抜け勾配が付いている勾配付き部１６が形成されている。勾配付き部１６は、ワークの中心軸線１８に対して上方且つ内向きに僅かに傾斜している。
【００２８】
厚肉部１５の外側面は、パンチ（図２、符号５０）に対して抜け勾配が付いていない勾配無し部１７が形成されている。勾配無し部１７は、ワーク１０の中心軸線１８と平行に形成されている。
【００２９】
次に、実施例に係る鍛造装置を説明する。
図２に示されるように、鍛造装置２０は、固定部２１と、固定部２１に向けて移動可能な可動部２２とからなる。
【００３０】
固定部２１は、ロアプレート２３と、ロアプレート２３の上面に嵌め込まれた基台２５と、基台２５の上に置かれた保持部材２６及びダイ側スペーサ２７と、ダイ側スペーサ２７に支持されたダイ３０と、ダイ３０、ダイ側スペーサ２７及び保持部材２６を収納し、基台２５及びロアプレート２３にボルト３１で締結されたダイハウジング３２と、ダイ３０の中心軸線３３上に配置され、ロアプレート２３からダイ３０までを貫通して上下方向に移動可能なダイ側ノックアウト部材３４と、からなる。
【００３１】
ダイ３０は、ワーク（図１、符号１０）の下部を成形するダイ内型３５と、ダイ内型３５の外周部に嵌められ、円板部（図１、符号１１）の外周部の成形面となるダイ外型３６とからなる。
【００３２】
可動部２２は、アッパプレート３８と、アッパプレート３８にボルト３１で締結されダイ３０の中心軸線３３上に芯出しされるパンチ側スペーサ３９と、パンチ側スペーサ３９に嵌められアッパプレート３８にボルト３１で締結されたパンチハウジング４０と、パンチハウジング４０に支持プレート４１を介して保持されダイ３０に合わさるパンチ５０と、からなる。
【００３３】
図３に示されるように、パンチ５０は、パンチハウジング４０の下端に支持され円板部（図１、符号１１）外周部の成形面となるパンチ外型５１と、パンチ外型５１内に収納され、筒部（図１、符号１３）の成形面となるパンチ内型５３と、を備えている。パンチ内型５３には、材料の中央部を押す押圧部５２が設けられている。
【００３４】
パンチ外型５１の上下方向中央部に、すり鉢状斜面５４が形成され、すり鉢状斜面５４の下部に、開口部５５が開口している。
【００３５】
パンチ内型５３は、その中心部及び円周方向に並ぶ複数の箇所に、貫通穴６０を有している。
【００３６】
中央に位置する貫通穴６０は、パンチ内型５３の上面に開口するばね収納部６１と、ばね収納部６１の下側に段差部６２を介して形成されパンチ内型５３の下面に開口した摺動孔６４と、を有している。
【００３７】
円周方向に並ぶ複数の貫通穴６０は、パンチ内型５３の上面に開口するばね収納部６１と、ばね収納部６１の下側に段差部６２を介して形成されパンチ内型５３の下面に開口した摺動凹部６３と、からなる。
【００３８】
貫通穴６０には、ワーク（図１、符号１０）の塑性成形後にワークからパンチ５０を離すときに、パンチ５０の成形面６５からワークをノックアウトする複数のパンチ側ノックアウト部材７０が上下方向に摺動自在に設けられている。
【００３９】
パンチ側ノックアウト部材７０は、摺動凹部６３を上下方向に摺動する摺動部７１と、摺動部７１の上端に連なるテーパ状の斜面部７２と、斜面部７２と連なり段差部６２に支持される鍔部７３と、鍔部７３の上端からばね収納部６１へ延びる軸部７４と、からなり、パンチ５０に内蔵される弾発部材８０によりノックアウト方向（図では下方）へ付勢されている。
【００４０】
弾発部材８０は、パンチ側ノックアウト部材７０の軸方向に重ねられている皿ばねであって、ばね収納部６１内で軸部７４に嵌められている。弾発部材８０は、その下端が鍔部７３に支持される一方、上端が支持プレート４１に支持されている。なお、皿ばねの重ね方は、直列重ね、並列重ね又はこれらの組合せのいずれでもよい。また、弾性部材は圧縮コイルばねでも差し支えない。
【００４１】
パンチ側ノックアウト部材７０は、鍔部７３が段差部６２に支持された状態において、摺動部７１を成形面６５よりも下方に突出させている。また、パンチ側ノックアウト部材７０の軸部７４と支持プレート４１との間に、摺動部７１の下方への突出量と同じ長さのクリアランスがある。
【００４２】
すなわち、パンチ側ノックアウト部材７０は、成形面６５から突出する方向（図では下方）については、鍔部７３が段差部６２に当たる位置で移動が規制され、パンチ内型５３の内部へ後退する方向（図では上方）については、軸部７４が支持プレート４１に当たる位置で移動が規制されている。
【００４３】
なお、支持プレート４１には、エア配管が設けられていて、そのエア配管がばね収納部６１に連通していても構わない。エア配管によりエアを導入して弾発部材８０を冷却し、暖められたエアを導出しても構わない。そのようにすることにより、加熱される弾発部材８０が発生する付勢力の低下が防止される。また、弾発部材８０は、１本の圧縮コイルばねよりも、複数個で構成される皿ばねの方が熱の伝わり方が少ない。
【００４４】
図４に示されるように、円周方向に並ぶ複数（図では６個）のパンチ側ノックアウト部材７０は、ワークの複数の厚肉部（図１、符号１５）に対向するように等間隔に配置されている。なお、パンチ側ノックアウト部材７０の個数及び配置は、任意であるが、厚肉部（図１、符号１５）の個数及び配置に合わせることが好ましい。
【００４５】
図５に示されるように、円周方向に並ぶ複数のパンチ側ノックアウト部材７０の斜面部７２は、横断面が円弧と直線で囲われた略扇状であり、外側面がパンチ外型５１のすり鉢状斜面５４と同じ曲率の曲面に形成されたものである。
【００４６】
図６に示されるように、円周方向に並ぶ複数の摺動部７１は、横断面が斜面部（図５、符号７２）よりも更に小さい略扇状を呈するものである。パンチ内型５３の摺動凹部６３は、摺動部７１の外形に合わせた凹みになっているため、摺動部７１は、摺動凹部６３に対して回転が防止されている。
【００４７】
また、パンチ外型５１の開口部５５は、ワークの勾配付き部（図１、符号１６）及び勾配無し部（図１、符号１７）のそれぞれの成形面となる勾配付き面８１及び勾配無し面８２を円周上に交互に有する。摺動部７１の外面８３は、勾配無し面８２と同じ曲率の曲面で形成されている。
【００４８】
以上の説明した鍛造装置２２を用いて実施する製造方法を図７、図８、図９及び図１０に基づいて説明する。
図７は可動部２２を下死点に到達させたときのワーク１０の成形状態を示している。材料の置かれたダイ３０にパンチ５０を合わせると、材料は、パンチ内型５３及びパンチ外型５１に押し潰されて塑性変形しながら、キャビティ８４内を流動する。
【００４９】
すると、流動する材料によって、パンチ側ノックアウト部材７０は押上げられて上方に移動し、弾発部材８０を圧縮させると共に軸部７４が支持プレートに当たって移動が規制される。それと同時に、摺動部７１の下端は、パンチ５０の成形面６５を構成する（キャビティ８４の一部となる）ため、ワーク１０の仕上がりに影響を与えない。
【００５０】
パンチ側ノックアウト部材７０を押上げる材料（摺動部７１の下端付近の材料）は、摺動部７１を介して弾発部材８０からの反力を受け、加圧される。材料は加圧されながら、キャビティ８４全体に行き渡り、ワーク１０が成形される。
【００５１】
図８に示されるように、ワーク１０の成形が終わると、矢印（１）で示す方向に可動部２２を上昇させる。パンチ５０をワーク１０から離型させ始めたとき、パンチ側ノックアウト部材７０は、圧縮された弾発部材８０の弾発力（復元力）によって、厚肉部１５及び勾配無し部１７を押しつつ下方に突出しながら、ワーク１０をパンチ５０からノックアウトする。
【００５２】
図９に示されるように、更に可動部２２を矢印（１）で示す方向（上死点へ向かう方向）に上昇させると、パンチ側ノックアウト部材７０のノックアウト作用及びワーク１０の自重により、ワーク１０は、パンチ５０から完全に離型し、ダイ３０に残る。
【００５３】
図１０に示されるように、矢印（１）で示す方向に、ダイ側ノックアウト部材３４を駆動することによって、ダイ３０に残ったワーク１０をダイ３０からノックアウトし、鍛造装置から取出す。これで１つのワーク１０の製造が完了する。
【００５４】
以上に述べた鍛造装置２０及び鍛造方法の効果を説明する。
パンチ側ノックアウト部材７０で厚肉部１５を押すので、厚肉部１５で材料が局所的に加圧される。厚肉部１５で材料が局所的に加圧されるので、厚肉部１５と薄肉部１４との間で材料の圧力差が低減され、キャビティ８４内における材料の流動性が均一になり易くなる。
【００５５】
また、図８に示すように、パンチ５０に内蔵された弾発部材８０の力で、ワーク１０がパンチ５０からノックアウトされるため、パンチ側ノックアウト部材を駆動する油圧シリンダのような駆動手段を用いることなく、ワーク１０をパンチ５０から確実にノックアウトすることができる。
【００５６】
更に、弾発部材８０としての皿ばねは、ばね部材の中でも、小さな撓みで大きな弾発力を得られるものであるため、コンパクトで強い弾発部材が得られる。よって、弾発部材８０がパンチ５０内にコンパクトに収まるので、パンチ５０の小型化を図ることができる。
【００５７】
加えて、勾配無し部１７は、パンチ５０から離型しにくい部分であるが、弾発部材８０で付勢されたパンチ側ノックアウト部材７０で、直接押されるため、確実にパンチ５０から離型される。よって、勾配無し部１７を有するワーク１０に対しても、パンチ５０から確実にノックアウトすることができる。
【００５８】
尚、本発明の鍛造装置及び鍛造方法は、実施の形態では円板状部品の製造に適用したが、薄肉部と厚肉部とを交互に有する、あるいは、勾配無し部を有する一般の機械部品に適用することは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の鍛造装置及び鍛造方法は、円板状部品の製造に好適である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ワーク、１４…薄肉部、１５…厚肉部、１６…勾配付き部、１７…勾配無し部、３０…ダイ、５０…パンチ、６５…パンチの成形面、７０…パンチ側ノックアウト部材、８０…弾発部材。
【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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【図１０】
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【図１１】
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