(57)【要約】【課題】  プレス機に対する金型の設置、および加工後の材料の取り出しを容易にする加工装置を提供供する。【解決手段】  金型６の内部に拘束状態下で収容される被加工材料に対してプレス加工を施す拘束下プレス加工装置であって、所定方向にパンチを進退させるプレス機１と、金型を回動可能に保持する金型保持部２と、金型保持部に対して進退可能に配置され、金型の内部に挿入可能な挿入ロッド３とを備える。金型保持部は、回動によって金型の向きを変更するものであり、少なくともパンチの進退方向から挿入ロッドの進退方向までの範囲で回動としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の内部に拘束状態下で収容される被加工材料に対してプレス加工を施す拘束下プレス加工装置であって、
所定方向にパンチを進退させるプレス機と、前記金型を回動可能に保持する金型保持部と、該金型保持部に対して進退可能に配置され、該金型の内部に挿入可能な挿入ロッドとを備え、
前記金型保持部は、回動によって金型の向きを変更するものであり、少なくとも前記パンチの進退方向から挿入ロッドの進退方向までの範囲で回動としていることを特徴とする拘束下プレス加工装置。
【請求項２】
前記金型保持部および前記挿入ロッドは、前記プレス機の本体とは異なる基台に設置され、該基台は、前記金型を回動させるための第１の駆動手段と、前記挿入ロッドを進退させるための第２の駆動手段とを備えるものである請求項１に記載の拘束下プレス加工装置。
【請求項３】
前記基台は、前記プレス機に向かって長尺な少なくとも二枚の側壁を有しており、前記金型保持部は、前記二枚の側壁の間において前記金型の両側中央を支承するものである請求項２に記載の拘束下プレス加工装置。
【請求項４】
前記基台は、前記金型保持部の高さを昇降させることできる昇降手段を備えるものである請求項２または３に記載の拘束下プレス加工装置。
【請求項５】
前記挿入ロッドは、被加工材料を収容する前記金型の少なくとも内部中央に到達する長さを有し、前記第２の駆動手段は、前記挿入ロッドを前記型枠の内部中央に到達することができる範囲で該挿入ロッドを進退させるものである請求項２〜４のいずれかに記載の拘束下プレス加工装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の拘束下プレス加工装置に使用される金型であって、
中央を貫通してなるキャビティを有する本体部と、この本体部の一方端部において前記キャビティを閉塞する底面部と、プレス機のパンチを挿入させる開口部を有する蓋部とを備え、本体部の側面には対称な位置に支承のための接続領域を備えていることを特徴とする金型。
【請求項７】
前記底面部は、前記キャビティを閉塞する閉塞面部と、該閉塞面部と前記本体部の中間に配置される底面固定部とを備え、該底面固定部には、前記キャビティに連続する開口部が設けられている請求項６に記載の金型。
【請求項８】
前記底面固定部の開口部は、前記本体部から開口先端に向かって、内径を徐々に縮小してなるテーパ状の貫通孔によって構成されている請求項７に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型の内部に拘束状態下で収容される被加工材料に対してプレス加工を施す拘束下プレス加工装置と、この拘束下プレス加工装置に使用される専用の金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願の発明者は、高強度マグネシウム合金材料を製造するための方法として、圧縮荷重を加える方向の側方に広がる変形を抑制した状態（拘束状態）において、塑性変形率１０％以下でひずみ速度０．１／ｓｅｃ以下の一軸鍛造処理を施すことを発明した（特許文献１参照）。ところが、被加工材料が短尺状または平板状である場合には、使用に供される金型の高さも短くなるため、一般的な縦型プレス機に設置することが容易なものであったが、長尺物（特に棒状材料等）を加工する場合は、その軸線方向に圧縮荷重を作用させるための長尺な金型を使用することから、当該金型が長尺化することとなり、一般的な縦型プレス機への設置が容易ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再表２０１３−００２８２号公報
【特許文献２】特開平１１−２９１０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレス機としては、縦型プレス機のほかに横型プレス機も存在する（特許文献２参照）。長尺な材料を加工する場合、鉛直方向に長尺な材料を立設することなく、水平にしつつプレス加工することも考えられる。ところが、横型プレス機は専用機であって汎用されるプレス機でないことから、横型プレス機によって長尺な被加工材料を加工するには、高価な加工装置を使用せざるを得ないものとなっていた。
【０００５】
ところで、上述の特許文献１に開示される発明により、多数の高強度マグネシウム合金材料を効率よく製造するためには、被加工材料の金型内への供給、被加工材料に対する圧縮荷重の付与（プレス）、および加工済み製品の取り出しを順次行うことが必要である。しかしながら、金型の移動は容易でなく、また、拘束状態下に設置された状態から加工後の材料を取り出すことも容易ではなかった。特に、長尺な棒状材料にあっては、棒状部材の軸線方向をプレス方向と棒状部材の軸線を一致させなければならず、その調整に時間を要することとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記諸点にかんがみてなされたものであって、その目的とするところは、プレス機に対する金型の設置、および加工後の材料の取り出しを容易にする加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、拘束下プレス加工装置に係る本発明は、所定方向にパンチを進退させるプレス機と、前記金型を回動可能に保持する金型保持部と、該金型保持部に対して進退可能に配置され、該金型の内部に挿入可能な挿入ロッドとを備え、前記金型保持部は、回動によって金型の向きを変更するものであり、少なくとも前記パンチの進退方向から挿入ロッドの進退方向までの範囲で回動としていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記構成によれば、金型は、金型保持部によって保持され、回動によって向きを変更することが可能となり、その変更される角度によって、被加工材料の軸線をパンチの進退方向に合致させることができる。このとき、予め金型内のキャビティの軸線を金型の長手方向に一致させておくことにより、金型の長手方向をパンチの進退方向に合わせて配置すれば、被加工材料の軸線方向に圧縮荷重を作用させることが可能となる。また、挿入ロッドが金型の内部に挿入可能であるため、プレス加工後において、挿入ロッドを金型内に挿入することにより、加工された材料を押し出すことができる。
【０００９】
上記構成の拘束下プレス加工装置に係る発明において、前記金型保持部および前記挿入ロッドは、前記プレス機の本体とは異なる基台に設置され、該基台は、前記金型を回動させるための第１の駆動手段と、前記挿入ロッドを進退させるための第２の駆動手段とを備える構成とすることができる。
【００１０】
上記構成によれば、専らパンチを進退させて圧縮荷重を作用させるプレス機と、金型を保持する基台とが、異なるものとして構成されることから、プレス機との組合せの変更を可能にするものである。すなわち、金型保持部によって保持される金型を、プレス機のパンチの進退移動線上に配置することにより、金型の回動のみによって、プレス機に対する所望の状態に設置することができる。また、この金型の回動には、第１の駆動手段が使用されるため、大きい金型のために大重量であっても回動させることができる。また、挿入ロッドの進退にも第２の駆動手段が使用されることから、金型内から加工後の材料を取り出すことも容易となる。
【００１１】
また、上記構成の拘束下プレス加工装置に係る発明において、前記基台は、前記プレス機に向かって長尺な少なくとも二枚の側壁を有しており、前記金型保持部は、前記二枚の側壁の間において前記金型の両側中央を支承する構成とすることができる。
【００１２】
上記構成によれば、金型は、金型保持部において両側から支承され、その支承点を中心に回動可能な状態となるものである。支承点を金型の両側のうち中央としたことにより、支承点を境界として重量が均衡し、回動させない（駆動手段の駆動力を作用させない）状態における金型の姿勢が安定することとなる。また、金型は、支承点を中心として回動させることができることから、回動する金型先端の軌跡は想定される範囲内となる。すなわち、基台から大きく突出するような回動軌跡となることがなく、作動に必要な空間を極めて限定的なものとすることができる。
【００１３】
上記のような基台を有する構成の拘束下プレス加工装置に係る各発明において、前記基台は、前記金型保持部の高さを昇降させることできる昇降手段を備える構成とすることができる。
【００１４】
上記構成によれば、プレス機におけるパンチの作用する高さに合わせて金型を昇降させることが可能となる。このときの昇降手段とは、基台全体が昇降する構成、金型保持部のみが昇降する構成のほか、長尺な基台の一端に金型保持部を構成し、他端を軸に回動させることによって昇降させる構成などがある。
【００１５】
上記のような基台を有する構成の拘束下プレス加工装置に係る各発明において、前記挿入ロッドは、被加工材料を収容する前記金型の少なくとも内部中央に到達する長さを有し、前記第２の駆動手段は、前記挿入ロッドを前記型枠の内部中央に到達することができる範囲で該挿入ロッドを進退させるものとすることができる。
【００１６】
上記構成によれば、金型内のキャビティに収容される被加工材料について、加工後の材料を容易に押し出し、取り出すことが可能となる。第２の駆動手段による挿入ロッドの進退範囲を金型の内部中央に到達する範囲とすることから、少なくとも金型から内部の材料を部分的に押し出し、外部に露出させることが可能となる。なお、挿入ロッドは、金型のキャビティ全体を貫挿させる程度の長さと、進退可能な状態で設けられることにより、内部の材料を挿入ロッドのみで取り出すことも可能となる。
【００１７】
他方、金型に係る本発明は、上述のいずれかに記載の拘束下プレス加工装置に係る発明使用されるものであって、中央を貫通してなるキャビティを有する本体部と、この本体部の一方端部において前記キャビティを閉塞する底面部と、プレス機のパンチを挿入させる開口部を有する蓋部とを備え、本体部の側面には対称な位置に支承のための接続領域を備えていることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成によれば、金型の本体部に設けられるキャビティによって、被加工材料の側方への広がりが抑制されることから、被加工材料を拘束状態に収容することができる。また、長手方向には、底面部によってキャビティが閉塞されることにより、蓋部の開口部にプレスマンドレルを配置することにより、この両者間によって圧縮荷重を集中して作用させることができる。さらに、プレスマンドレルおよび底面部を取り除くことにより、金型のキャビティは貫通した状態となるから、前述の挿入ロッドの挿入により内部の材料を押し出すことによって、容易に取り出すことができる。
【００１９】
上記構成の金型に係る発明において、前記底面部は、前記キャビティを閉塞する閉塞面部と、該閉塞面部と前記本体部の中間に配置される底面固定部とを備え、該底面固定部には、前記キャビティに連続する開口部が設けられているように構成することができる。
【００２０】
上記構成によれば、底面部が、閉塞面部と底面固定部とで構成されることから、閉塞面部の装着と、その除去によって、キャビティの閉塞と開放を調整し得る。従って、金型全体を分解する必要はない。
【００２１】
上記構成の金型に係る各発明において、前記底面固定部の開口部は、前記本体部から開口先端に向かって、内径を徐々に縮小してなるテーパ状の貫通孔によって構成してもよい。
【００２２】
上記構成によれば、加工後の材料の取り出しに際し、挿入ロッドを蓋部の開口部の側から挿入することにより、内部の材料は、当該テーパ状貫通孔を経由することとなり、当該貫通孔の先端の小径部を通過する際に引抜き加工（または線引き加工あるいは押出加工）などの縮径させるような荷重を作用させることができる。すなわち、被加工材料がマグネシウム合金である場合には、圧縮荷重を作用させると、マグネシウムの結晶格子（稠密六方晶）の上面および底面（すべり面）が荷重方向（材料の長手方向）に直交する状態に揃ってしまうため、長手方向の降伏強度が低下することとなるが、縮径させるような径方向への荷重の作用により上記結晶格子（稠密六方晶）の滑り面を長手方向に変化させるのである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のプレス加工装置によれば、金型保持部による金型の回動により、当該金型の向きを変更させることができ、このときの金型の向きが、プレス機のパンチの進退方向に一致させることによって、プレス機に対する金型の設置が可能となる。また、プレス加工後にあっては、挿入ロッドをキャビティ内に挿入することで、材料を押し出すことができることとなり、その取り出しが容易となる。
【００２４】
また、金型保持部および挿入ロッドが、プレス機とは独立した基台に設置される構成の場合には、プレス機の変更が可能となり、すなわち異なる種類のプレス機を使用する場合においても、金型の設置および材料の取り出しを容易なものとすることができる。
【００２５】
他方、本発明の金型によれば、金型保持部に支承されるべき接続領域を備えることから、この接続領域を利用して金型保持部によって保持させることができる。この金型保持部に保持された状態で回動させることにより、プレス機に対する所定の向きに金型を合わせることができる。なお、底面部の設置によりキャビティを閉塞し、蓋部の設置により開口部にプレスマンドレルを装着し得ることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】拘束下プレス加工装置に係る実施形態を示す説明図である。
【図２】金型保持部および挿入ロッドの構成を示す説明図である。
【図３】拘束下プレス加工装置に係る実施形態の作動態様を示す説明図である。
【図４】金型保持部による金型の保持状態を示す説明図である。
【図５】拘束下プレス加工装置に係る実施形態の作動態様を示す説明図である。
【図６】金型に係る実施形態を示す説明図である。
【図７】金型に係る実施形態を示す説明図である。
【図８】金型の変形例を示す説明図である。
【図９】金型の変形例を使用した場合のマグネシウム結晶の状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、拘束下プレス加工装置に係る実施形態を示し、図２は、金型保持部および挿入ロッドを拡大した図である。本実施形態は、この図１および図２に示されるように、プレス機１と、プレス機１に対して金型を所定の状態で保持する金型保持部２と、この金型保持部２に対して進退可能な挿入ロッド３とに大別することができる。
【００２８】
プレス機１は、いわゆる縦型プレス機が用いられ、下方にベース部１１と、上方にパンチ（プレス作用部）１２を有するものとしている。パンチ（プレス作用部）１２は、プレス機１に内蔵される油圧シリンダによって上下方向に進退可能に設けられ、被加工材料に対して強力に圧縮力を作用させるものである。なお、図は、上方にパンチ１２を設ける構成のプレス機１を示すが、プレス機１の種類によっては、下方にパンチ１２を備え、上方にベース部１１と備える縦型プレス機も存在するが、いずれの場合も同様に機能させることができる。なお、パンチ１２の進退方向は上下（鉛直）方向に限定されず、プレス機１を傾けるなどにより斜めにパンチ１２を進退させるような構成でもよい。金型が非常に長い場合は金型の回転が少なくてすむからである。
【００２９】
本実施形態では、金型保持部２および挿入ロッド３は、同じ基台４に設けられた構成としている。また、この基台４は、テーブル５に設置され、所定の高さに設置されるものとしている。この基台４はプレス機１から独立した状態で構成してもよいが、プレス機１と一体に構成してもよい。基台４は、長尺な二枚の側壁部４１，４２が長手方向を横向きにして平行に設置された構成となっており、その長手方向先端付近において、両側壁部４１，４２の中間に金型６を保持するものである。この側壁部４１，４２は、板状部材によって壁面として構成することにより、基台４の内部と外部との隔壁として機能させることもできるが、その形状は特に限定されるものではなく、棒状部材によって構成してもよい。このように、両側壁部４１，４２を設けることにより、その一部によって金型保持部２が形成されるものである。
【００３０】
なお、金型６は、後述のように、金型保持具２による支承のための接続領域が設けられ、支承される位置を中心に回動可能に設けられるものである。なお、この回動には、枢軸２１と、この枢軸２１を回転駆動するためのモータ（第１の駆動手段）２２とが設置されるものである。
【００３１】
挿入ロッド３は、前記基台４の長手方向に沿って配置される長尺な棒状部材で構成され、前述の二枚の側壁部４１，４２によって形成される空間部分のほぼ中央に設置されるものである。この挿入ロッド３の一端（後端）は、基台４に設けられるスライダ４３に固定され、このスライダ４３の移動に応じて、全体的に進退可能となっている。
【００３２】
スライダ４３は、挿入ロッド３の両側に平行に配置される雄ネジロッド４４，４５によって進退駆動されるものであり、雄ネジロッド４４，４５は、基台４の後端付近に設けられるモータ（第２の駆動手段）４６の回転力の伝達を受け、軸線周りに自転するものであり、スライダ４３に設けられる雌ネジに螺合することにより、当該自転に応じてスライダ４３を進退させるものである。
【００３３】
なお、スライダ４３と金型保持部２との間には、挿入ロッド３の進退方向を規制するための規制部４７が設けられており、スライダ４３による進退駆動による挿入ロッド３の進退が、金型６の中心に向かって、かつ所定方向となるように規制されている。
【００３４】
また、基台４は、テーブル５に上部に設置されるものであるが、図２において詳細に示されているように、テーブル５の上部に設置される天板部５１に二枚の側壁部４１，４２の後端付近が支持されることにより一体化されている。天板部５１には、両側にレール部５２，５３を有しており、このレール部５２，５３に沿って摺動可能な支持部材５４，５５が、側壁部４１，４２の後端付近を軸支するものである。
【００３５】
レール部５２，５３は、上面を摺接面としつつ、下向きに縮幅するように断面形状が逆台形となっており、支持部材５４，５５には、このレール部５２，５３と同じ形状の摺接部５０が設けられている。従って、摺接部５０の側壁がレール部５２，５３の側壁（台形断面の斜辺部分）を挟持させた状態で係合可能となっている。そのため、両者を係合させることにより、支持部材５４，５５は、レール部５２，５３を挟持した状態において、長手方向にのみ摺動可能な状態で結合され得るものである。
【００３６】
また、支持部材５４，５５は、側壁部４１，４２の両端から外方に突出する軸部４０を回動可能に支持している。この軸部４０の支持により、基台４（側壁部４１，４２）は、当該軸部４０を中心に回動し、その長手方向の角度を変化させることができる状態となっている。そこで、本実施形態では、テーブル５を構成するフレーム５６にジャッキ（昇降手段）５７が設けられ、当該ジャッキ５７の先端が両側壁部４１，４２を押し上げることができるように構成されている。従って、ジャッキ５７による昇降によって、当該軸部４０を中心に回動し、全体として傾斜させることができるものである。
【００３７】
上記のように、レール部５２，５３に沿った摺動と、ジャッキ５７による昇降により、側壁部４１，４２の先端に形成される金型保持部２の位置を調整することができるものである。これにより、プレス機１のパンチ１２が進退する位置に合わせて、金型６を配置することができるとともに、その高さ方向の位置も調整し得るものである。この高さ方向の調整は、金型６の長手方向の長さが変化することにより調整が必要な場合に機能し得るものであり、特に、ベース部１１が上位に（パンチ１２が下位に）設けられる種類のプレス機の場合には、金型６とベース部１１との位置関係を調整することが容易となる。
【００３８】
ここで、金型保持部２と挿入ロッド３の作動態様について説明する。図３は、金型保持部２および挿入ロッド３の作動状態を示している。この図に示されているように、被加工材料Ｘが未加工の状態においては、金型６のほぼ中心に設けられるキャビティ６１に被加工材料Ｘが挿入（遊嵌）された状態である（図３（ａ）参照）。このとき、キャビティ６１の下部開口部は、例えばプレス機のベース部１１によって閉塞され、上部開口部には、プレスマンドレル６２が挿入され、被加工材料Ｘの周辺には、僅かに変形できる間隙（遊び）を有しているものの、全体として拘束された状態となっている。なお、被加工材料Ｘの挿入（遊嵌）およびプレスマンドレル６２の設置は、金型６の軸線を上下方向（鉛直方向）となるように、当該金型６を回転させた状態となっている。
【００３９】
この状態で前述のプレス機１による圧縮力を作用させること（パンチ１２によるプレスマンドレル６２への打撃等）によって、被加工材料Ｘは、拘束状態下における加工がなされることとなる。この拘束状態下における加工により、加工済み材料Ｙは高強度化することともに、僅かながら拡径することとなる（図３（ｂ）参照）。
【００４０】
この加工の終了後には、加工済み材料Ｙをキャビティ６１が抜き出すのであるが、ここで挿入ロッド３を使用する。まずは、加工時に挿入したプレスマンドレル６２を除去することにより、金型６のキャビティ６１は、当該プレスマンドレル６２が存在した部分が中空となる。そして、この中空となっている側を、進退可能な挿入ロッド３の方向に向かうように、金型６を回転させるのである。このとき、金型６のキャビティ６１の軸線（加工済み材料Ｙの軸線）を挿入ロッド３の軸線と一致させるように金型６を回転するのである（図３（ｃ）参照）。なお、挿入ロッド３の軸線が水平方向である場合には、キャビティ６１の軸線（加工済み材料Ｙの軸線）を水平方向に向ければよいのである。
【００４１】
この状態で、雄ネジロッド４４，４５（図２参照）を自転させることにより、スライダ４３を前進させることにより、スライダ４３に支持される挿入ロッド３も同様に前進させることができ、その先端を金型６のキャビティ６１に挿入させることができるのである（図３（ｄ）参照）。この挿入ロッド３の挿入の程度に応じて、加工済み材料Ｙは、キャビティ６１の反対側から押し出されることとなる。
【００４２】
これに続けて、押し出された加工済み材料Ｙの先端を機械的に把持し、引き抜くことにより、加工済み材料Ｙの全体をキャビティ６１から取り出すことができるのである。加工済み材料Ｙの全てを挿入ロッド３の前進のみによって押し出すことも可能であるが、挿入ロッド３が長尺化すること、および挿入ロッド３を進退させる範囲が長距離化することから、本実施形態では、加工済み材料Ｙを部分的に押し出すことができる程度のロッド長と進退長に構成している。
【００４３】
ところで、金型６は、前述のとおり、モータ（第１の駆動手段）２２の駆動力を受けて回動させる構成であることから（図２参照）、図４（ａ）に示すように、金型６の両側部中央には、接続領域としての六角形凹部６０ａ，６０ｂが設けられている。モータ２２の回転力の伝達を受けて回転する枢軸２１の先端は、上記六角形凹部６０ａに係合する六角形の軸部２３と、非駆動側は、回動自在な枢軸２４の先端に同様の六角形軸部２５が設けられている。図４（ｂ）に示されるように、この六角形凹部６０ａ，６０ｂと六角形軸部２３，２５が係合することにより、回転駆動力を金型６に伝達させることができるようになっている。
【００４４】
なお、金型６に対して（プレスマンドレル６２に対して）プレス機によって圧縮力を作用させる場合、図５（ａ）に示されているように、金型６の底部（一端）がプレス機１のベース部１１と同じ高さとなっている場合には、金型６を回転させることにより、当該金型６のプレス機１に対する設置は完了し得る。ところが、図５（ｂ）に示すように、金型６を回転させた状態において、その底部（一端）が、ベース部１１の高さと異なる場合には、この高さを調整するために、基台４（両側壁部４１，４２）を回動させ、また摺動させることとなる。さらに、この場合の金型６の軸線は、両側壁部４１，４２の長手方向に直交方向とすべきでなく、パンチ１２の進退方向（圧縮力が作用する方向）に金型６の軸線を一致させるべく、その角度も調整されるものである。
【００４５】
本実施形態の構成および作動態様は上記のとおりであるから、被加工材料Ｘが挿入された金型６をプレス機１に設置する場合、金型保持部２が金型６を保持した状態でプレス機１の所定位置に当該金型６を設置することが可能となり、その金型６の設置および支持を容易にすることができる。このときの金型６の保持の状態は角度を調整した状態で維持されることから、プレス機１による加工中も継続して金型６が保持されることとなる。
【００４６】
また、加工後においては、金型６のキャビティ６１の内部において材料Ｘは僅かながら拡径されることから、材料Ｘの周囲はキャビティ６１に密着した状態となるが、挿入ロッド３を強制的にキャビティ６１の内部に挿入させることにより、内部の加工済み材料Ｙの取り出しを可能にしている。このとき、挿入ロッド３は、モータ４６による駆動力によって進退することから、その取り出しを容易にすることができる。
【００４７】
次に、拘束下プレス加工装置に使用される金型について詳述する。拘束下プレス加工装置のうち、金型は金型保持部２に設置されるものであるが、拘束状態下における加工の効率と、加工後における材料の取り出しのために、特殊な構成の金型を使用することができるものである。
【００４８】
すなわち、図６に示すように、本実施形態の金型６は、複数の部材で構成されるものであり、大別すると、本体部６ａと、その軸線方向両側に底面部６ｂおよび蓋部６ｃで構成されている。底面部６ｂは、単一部材で構成してもよいが、本実施形態では、さらに底面固定部６ｄと、底面構成部６ｅとに分けて構成したものを例示している。
【００４９】
これらの各部材６ａ〜６ｅは、その中心線（軸線）方向に貫通するキャビティ６１が設けられ、各部材６ａ〜６ｅを連結させることにより、連続的な１本の貫通孔が形成されるものとなっている。図におけるキャビティ（貫通孔）６１の断面は、円形を例示しており、長尺な丸棒に加工するための金型６を示している。従って、断面を矩形とする場合には、角棒状に加工することも可能であるが、図示のように、本実施形態は、比較的長尺な材料の加工に使用されるものである。
【００５０】
上記各部材を一体化した状態を図７に示している。図７（ａ）は斜視図であり、図７（ｂ）はＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線による断面図である。この図に示されるように、キャビティ６１は、金型６の長手方向に連続した貫通孔として形成されるものであり、被加工材料Ｘを遊挿できる断面積および長さで構成されている。また、このキャビティ６１に対し、蓋部６ｃが設けられる側からはプレスマンドレル６２の挿入を可能とし、底面部６ｂが設けられる側からは、ベース部材６３の挿入を可能としている。これらのプレスマンドレル６２およびベース部材６３の配置により、キャビティ６１の内部に遊嵌される被加工材料Ｘは、その周囲が閉鎖され、拘束状態下に置かれることとなるのである。
【００５１】
なお、プレスマンドレル６２は、プレス機のパンチを受ける部材であり、ベース部材６３は、プレス機のベース部に当接される部材であって、プレス機による圧縮力は、当該プレスマンドレル６２およびベース部材６３を介して被加工材料Ｘに作用させることができる。そのため、ベース部材６３に代えて（ベース部材６３を使用せず）直接プレス機のベース部に底面部６ｂを設置する構成でもよい。この場合、底面構成部６ｅの外方にボルトの頭部が突出しているが、このボルト頭部を埋込むような構成とすれば、底面構成部６ｅの表面をプレス機のベース部に当接させることが可能となる。
【００５２】
また、本体部６ａの側部には、対象な二ヶ所の位置に六角形凹部６０ａ（，６０ｂ）が設けられ、この六角形凹部６０ａ（，６０ｂ）が、金型保持部による支承のための接続領域として機能させている。従って、六角形凹部６０ａ（，６０ｂ）は、各部材６ａ〜６ｅを一体化した状態において、その長手方向の中央に設けられるものとしている。長手方向中央において支承されることにより、六角形凹部６０ａ（，６０ｂ）よりも底面部６ｂの側と、蓋部６ｃの側との重量が均衡し、容易に回転させることができるものである。ただし、中央から逸脱した位置に設けられる場合であっても、対称な位置において支承され一軸の回転軸によって回転可能となっていれば、金型６そのものを回転させることが可能であることから、厳密な意味における中央に設置されることまで要求されないものである。
【００５３】
金型６に係る本実施形態は、上記のような構成であるから、六角形凹部（接続領域）６０ａ（，６０ｂ）を金型保持部によって支承すれば容易に保持させることができる。そして、金型保持部に支承された状態の金型６を回転させることにより、プレス機に対する所定の向きに金型を合わせることができる。このときの回転方向は、蓋部６ｃを上向き（パンチ側）とし、底面部６ｂを下向き（ベース部側）とすることにより、被加工材料Ｘの軸線方向に対して圧縮力を作用させ得る。
【００５４】
ここで、金型６の実施形態における変形例を示す。図８は、その変形例を示すものである。変形例としての金型６は、図８（ａ）に示すように、底面構成部６ｅを交換可能とするものであり、交換される底面構成部６ｅは、一方がキャビティ（貫通孔）を有しない平板型の底面構成部１０６ｅであり、他方がキャビティ（貫通孔）を有する底面構成部２０６ｅである。平板型の底面構成部１０６ｅを使用するのは、ベース部材６３を使用しないためのものであり、当該底面構成部１０６ｅの内側表面によってベース部材６３のように機能させるのである。
【００５５】
このような構成の金型６を使用する場合、加工後において材料を取り出す場合、挿入ロッド３を挿入しても、底面部６ｂの側から押し出すことができない。そこで、この底面構成部１０６ｅを取り除いたうえで、挿入ロッド３を挿入するのである。
【００５６】
このとき、底面構成部１０６ｅを撤去した状態において、挿入ロッド３を挿入させる方法でもよいが、ここでは、交換用の底面構成部２０６ｅを装着するのである。この交換用の底面構成部２０６ｅのキャビティ（貫通孔）２６１ｅは、図８（ｂ）に示すように、テーパ状の貫通孔としている。すなわち、内側の径Ｄ１は、他のキャビティ（貫通孔）６１ａ〜６１ｄと同じ大きさであるが、外側の径Ｄ２を小径にしたものである。
【００５７】
このようなテーパ孔によってキャビティ（貫通孔）２６１ｅを構成することにより、加工後の材料を取り出す場合に、材料の外径がテーパの小径Ｄ２まで縮径されることとなる。この縮径は、すなわち引抜き加工（または線引き加工）のように外部から径方向への圧縮力を作用させることができる。
【００５８】
このような径方向圧縮は、被加工材料がマグネシウム合金である場合に、長手方向の応力に対する降伏強度を増大させるために使用されるものである。すなわち、図９（ａ）に示すように、マグネシウム合金に対し長手方向に圧縮荷重を作用させると、稠密六方晶Ｐの底面Ｐａは、その荷重方向（すなわち被加工材料Ｘの長手方向）に垂直な方向に揃うこととなる。厳密には、全ての結晶格子が同じ向きに一致するものではないが、相当程度の割合が上記の向きに揃うこととなる。このような集合組織の変化は、大きな塑性変形によってもたらされるが、塑性変形が起こらない拘束下高負荷プレス加工によっても、プレス面に強い底面集合組織が形成され、結晶回転が起こり得る。これは、僅かながら周辺方向に向かって拡大する塑性変形を伴うことにより、すべり面である結晶格子底面Ｐａが塑性変形方向に配列するためである。そして、稠密六方晶Ｐの底面Ｐが、圧縮荷重方向（被加工材料Ｘの長手方向）に直交する方向に揃う場合、被加工材料Ｘは、長手方向に対する延性をもたらすが、そのため、降伏強度は低くなる。
【００５９】
他方、図９（ｂ）に示すように、被加工材料Ｘに対して縮径加工を行うことにより、被加工材料Ｘに対しては、周辺から軸心に向かって（径方向へ）圧縮荷重を作用させることができる。この径方向への圧縮荷重の付加により、稠密六方晶Ｐの底面Ｐａは、やはり圧縮方向に垂直な方向となるため、結果的には、被加工材料Ｘの長手方向に平行な方向に揃うこととなる。この場合においても厳密には、全ての結晶格子の向きが一致するものではなく、相当程度の割合で同じ向きに揃った状態となる。そして、このような方向に結晶格子底面Ｐａが揃うことにより、長手方向への引張強度が大きくなり降伏強度が向上するのである。
【００６０】
以上のように、金型に係る実施形態を変形した形態によれば、第１に、キャビティ（貫通孔）６１ｅにベース部材６３を設置する必要がなく、金型６を回転させた際にベース部材６３の離脱（落下）のおそれがない。第２に、加工後の材料Ｙを取り出す際に引抜き加工（または線引き加工）のように径方向への圧縮荷重を作用させることができることから、長手方向に対する降伏強度を増大させることが可能となる。
【００６１】
本発明の実施形態は上記のとおりであるが、上記各実施形態および変形例は、本発明の一例を示すものであって、本発明がこれらの実施形態等に限定されるものではない。従って、上述の実施形態等における構成要素を変更し、他の要素を追加することが可能である。例えば、金型６の実施形態では、底面部６ｂが底面固定部６ｄと底面構成部６ｅとで構成されているが、蓋部６ｃのような形態で構成してもよい。
【００６２】
また、金型６の変形例として底面構成部２０６ｅのキャビティ（貫通孔）２６１ｅをテーパ状として引抜き加工（または線引き加工）を可能としたが、これらの引抜き加工は、金型６から取り出した後に別途加工してもよい。
【００６３】
他方、拘束下プレス加工装置に係る実施形態において、挿入ロッド３の進退駆動または金型６の回転駆動のためにモータ（駆動手段）２２，４６を設ける構成としているが、これらの回転量について制御する制御部を備える構成とすることができる。また、ジャッキ５７による上昇（回動）と、支持部材５４，５５の摺動量によって、金型６の中心位置が決定することから、これらの作動量を連動させるように制御するような構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  プレス機
２  金型保持部
３  挿入ロッド
４  基台
５  テーブル
６  金型
６ａ  金型の本体部
６ｂ  金型の底面部
６ｃ  金型の蓋部
６ｄ  金型の底面固定部
６ｅ，１０６ｅ，２０６ｅ  底面構成部
１１  プレス機のベース部
１２  プレス機のパンチ
２１  枢軸
２２  モータ（第１の駆動手段）
２３，２５  六角形軸部
２４  枢軸
４１，４２  側壁部
４３  スライダ
４４，４５  雄ネジロッド
４６  モータ（第２の駆動手段）
５０  摺接部
５１  天板部
５２，５３  レール部
５４，５５  支持部材
５６  テーブルのフレーム
５７  ジャッキ（昇降手段）
６０ａ，６０ｂ  六角形凹部
６１，６１ａ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，２６１ｅ  キャビティ（貫通孔）
６２  プレスマンドレル
６３  ベース部材
【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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