(57)【要約】      （修正有）【課題】プレス全体を小型化でき、かつ成形精度を良好に維持できる熱間鍛造プレスによる成形方法およびその熱間鍛造プレスを提供すること。  【解決手段】熱間鍛造プレス１は、プレス能力が略同程度のモジュール化された少なくとも２台のプレスユニット２Ａ，２Ｂで構成されているとともに、１台のプレスユニット２Ａにはディスケール工程と予備成形工程とを行う型１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂが取り付けられ、他の１台には最終成形工程を行う型１３Ｃ，１４Ｃが取り付けられる。【選択図】図１
2008137038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間鍛造プレスを、プレス能力が略同程度のモジュール化された少なくとも２台のプレスユニットで構成するとともに、
１台のプレスユニットにてディスケール工程と予備成形工程とを行い、
他の１台で最終成形工程を行う
ことを特徴とする熱間鍛造プレスによる成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の熱間鍛造プレスによる成形方法において、
前記ディスケール工程と最終成形工程との２工程を同時に行い、
前記予備成形工程を前記２工程とは別に行い、
前記予備成形工程を行っている間には、前記他の１台のプレスユニットでのスライドを上死点側に停止させておくとともに、この停止状態中を通して前記最終成形工程用の型を冷却手段にて冷却する
ことを特徴とする熱間鍛造プレスによる成形方法。
【請求項３】
プレス能力が略同程度のモジュール化された少なくとも２台のプレスユニットで構成されているとともに、
１台のプレスユニットにはディスケール工程と予備成形工程とを行う型が取り付けられ、
他の１台には最終成形工程を行う型が取り付けられる
ことを特徴とする熱間鍛造プレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間鍛造プレスによる成形方法およびその熱間鍛造プレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板金を加工するトランスファプレスを、加工ステーション毎にモジュール化されたプレスユニットで構築することが提案されている（特許文献１，２）。こうすることで、各プレスユニットが単独の駆動源で駆動されるようになるため、駆動源の小型化を実現できる等のメリットがある。
【０００３】
一方、トランスファプレスによる成形は、板金加工の絞り加工などの他、熱間鍛造でも行われている。熱間鍛造では通常、加熱されたワーク表面のスケールを除去するディスケール工程、ディスケールされたワークを半完成品の状態に成形する予備成形工程（ブロッカ）、予備成形された半完成品を最終形状に成形する最終成形工程（フィニッシャ）に工程分割されている。
【０００４】
この際、各工程での成形荷重は、ディスケール工程が最も小さく、次いで予備成形、最終成形の順で大きくなる。ただし、ディスケールでの成形荷重は、他の予備成形や最終成形に比べると格段に小さい。また、最終成形工程での成形荷重が大きいのは、最終形状での成形精度を確実に確保するためである。
【０００５】
また、熱間鍛造プレスでは、ディスケール工程と最終成形工程とを一度のスライドの動きで成形した後、予備成形工程を行うといった順序で成形する場合が多い。つまり、ディスケール工程と最終成形工程とにワークを投入して成形しているときには、予備成形工程にはワークが投入されておらず、次いで、予備成形を行うときには、ディスケール工程後のワークが当該予備成形工程に投入され、最終成形工程での完成品は搬出され、よって予備成形工程のみで成形が行われる（所謂歯抜け成形）。
【０００６】
このような順序で成形を行うのは、成形荷重の大きい予備成形と最終成形工程とを交互に行うことで、プレス能力の小さいトランスファプレスを採用でき、小型のプレスで対応できるからである。また、ワークの投入側にあるディスケール工程と搬出側にある最終成形工程とを同時に行うのは、ワークをスライドの動きで一回おきに投入すればよく、生産性を大きく犠牲にしないためである
【０００７】
ところで、成形荷重が大きく異なり、かつ成形位置が大きく離間しているディスケール工程と最終成形工程とを同時に行うと、成形時に偏荷重が生じて成形精度が悪くなるため、これを改善するために、成形荷重の小さいディスケール工程側にキスブロックを配置することが行われている。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−３２８２９９号公報
【特許文献２】特開２００１−５８２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、成形精度を向上させるためにキスブロックを用いると、スライド側のキスブロックとボルスタ側のキスブロックとを確実に当接させ、当接後も所定の荷重で互いを押圧することになるため、成形荷重以上の能力が要求されることになってトランスファプレスの小型化が阻害される。
【００１０】
そこで、熱間鍛造による成形においても、板金成形と同様、各工程を別々のプレスユニットで行うことにより、偏荷重の発生を抑制して成形精度を向上させるとともに、成形荷重以上の能力を不要にしてプレス全体を小型化することが考えられる。しかし、このような場合には、能力の異なるプレスユニットが３台必要になる可能性があり、かえってプレス全体が大型化するという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、プレス全体を小型化でき、かつ成形精度を良好に維持できる熱間鍛造プレスによる成形方法およびその熱間鍛造プレスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る熱間鍛造プレスによる成形方法は、熱間鍛造プレスを、プレス能力が略同程度のモジュール化された少なくとも２台のプレスユニットで構成するとともに、１台のプレスユニットにてディスケール工程と予備成形工程とを行い、他の１台で最終成形工程を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２に係る熱間鍛造プレスによる成形方法は、請求項１に記載の熱間鍛造プレスによる成形方法において、前記ディスケール工程と最終成形工程との２工程を同時に行い、前記予備成形工程を前記２工程とは別に行い、前記予備成形工程を行っている間には、前記他の１台のプレスユニットでのスライドを上死点側に停止させておくとともに、この停止状態中を通して前記最終成形工程用の型を冷却手段にて冷却することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に係る熱間鍛造プレスは、プレス能力が略同程度のモジュール化された少なくとも２台のプレスユニットで構成されているとともに、１台のプレスユニットにはディスケール工程と予備成形工程とを行う型が取り付けられ、他の１台には最終成形工程を行う型が取り付けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上において、請求項１および請求項３の発明によれば、成形荷重が最も小さいディスケール工程と、成形荷重が２番目に大きい予備成形とを同じプレスユニットで行い、最も成形荷重が大きい最終成形工程を別のプレスユニットで行うことにより、ディスケール工程での成形荷重と予備成形での成形荷重とを併せた成形荷重を最終成形工程での成形荷重と略同程度にでき、プレス能力が略同程度の２台のプレスユニットにて熱間鍛造を実現できる。従って、プレス能力の異なる３台のプレスを用いる必要がなく、プレス全体を小型化できる。また、２台のプレスユニットではスライドが独立して駆動されるので、成形時の偏荷重が生じ難く、キスブロックを用いなくとも成形精度を良好に維持できる。また、キスブロックを用いないことで、成形荷重以上のプレス能力も不要にでき、この点でもプレス全体を小型化できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、所謂歯抜け成形を実施することになるが、予備成形を実施している間は最終成形を行うプレスユニットのスライドを上死点側に停止させ、停止させている間を通して型を十分に冷却でき、型の耐久性を向上させることができる。そして、熱間鍛造プレスでは、成形荷重の最も大きい最終成形工程用の型の耐久性が懸念されるため、このような最終成形工程用の型を確実に冷却できることのメリットは大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る熱間鍛造プレス１を示す正面図、図２は、その側面図である。
熱間鍛造プレス１は、ワークの投入側に配置されたプレスユニット２Ａと、ワークの搬出側に配置されたプレスユニット２Ｂとで構成され、各ユニットプレス２（２Ａ，２Ｂ）は、対向するアプライト３を近接させて配置されている。また、各プレスユニット２は、プレス能力が同じものをモジュール化したものであり、駆動手段や制動手段等が図中で左右勝手違いに配置されているといった相違はあるが、基本的な構成は同じである。
なお、各プレスユニット２の能力を異ならせてもよい。
【００１８】
本実施形態において、プレスユニット２はサーボプレスであり、駆動手段として２機のサーボモータ４，５を備えている。サーボモータ４，５にてスライド６の昇降動を行うことで、スライド６のスライドモーションを任意に設定でき、成形精度を向上しつつ、生産性を良好に維持することが可能である。例えば、最終成形工程においていえば、成形精度を向上させるために、スライド６を実際に成形が開始される高さまで高速で下降させ、成形段階では比較的低速で下降させ、成形後には上死点まで再度高速で上昇させるのである。
【００１９】
ここで、各プレスユニット２は、サーボモータ４，５で回転駆動されるエキセンシャフト７と、エキセンシャフト７の偏心部分に嵌め込まれたコンロッド８と、コンロッド８の下部側にリストピン９を介して取り付けられた前記スライド６と、スライド６の下方に位置したボルスタ１０とを備えている。リストピン９は、偏心ボス１１内に挿通されており、偏心ボス１１の外周に刻設された外歯には、調整リング１２の内歯が噛み合っている。調整リング１２を適宜な手段で回動させることにより、偏心ボス１１が回動し、偏心ボス１１に挿通されているリストピン９の高さ位置、ひいてはスライド６の高さ位置を調整できる。
【００２０】
スライド６の下面には熱間鍛造用の上型１３が取り付けられ、ボルスタ１０の上面には下型１４が取り付けられている。また、ワークが加熱される熱間鍛造では、成形を繰り返す中で型１３，１４もワークからの熱で加熱され、型１３，１４の耐久性を低下させる。このため、プレスユニット２Ｂにのみ図示してあるが、プレスユニット２Ｂの型１３，１４に対して冷却流体を噴射する冷却手段１５が設けられている。勿論、プレスユニット２Ａにも冷却手段１５を設けてもよい。
【００２１】
このような熱間鍛造プレス１においては、図３にも示すように、型１３，１４のうち、型１３Ａ，１４Ａはディスケール用であり、型１３Ｂ，１４Ｂは予備成形用であり、型１３Ｃ，１４Ｃは最終成形用である。すなわち、型１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂが取り付けられるプレスユニット２Ａでは、ディスケール工程と予備成形工程とを行い、型１３Ｃ，１４Ｃが取り付けられるプレスユニット２Ｂでは、最終成形工程を行う。
【００２２】
そして、ディスケール工程および予備成形工程を合わせたプレスユニット２Ａでの成形荷重と、最終成形工程に要するプレスユニット２Ｂでの成形荷重とは略同程度であり、このことにより、前述したように、プレスユニット２Ａ，２Ｂとしては略同じプレス能力のものを用いればよいことになり、異なる能力のプレスを３台用いる必要はない。
【００２３】
この際、プレスユニット２Ａにおいては、スライド中心Ｃ１（図３）に寄せて予備成形用の型１３Ｂ，１４Ｂが取り付けられ、ディスケールよりも成形荷重の大きい予備成形をスライド中心Ｃ１に近い位置で行うことにより、プレスユニット２Ａでの偏心荷重の発生を抑制でき、成形精度への影響を小さくできる。
【００２４】
また、最も成形荷重が大きく、かつ最も成形精度が要求される最終成形工程は、単独のプレスユニット２Ｂにて行われるため、型１３Ｃ，１４Ｃをスライド中心Ｃ２に合わせて配置することで、偏心荷重の問題が生じないうえ、従来のキスブロックも不要であり、プレスユニット２Ｂとして成形荷重以上の能力は不要である。
【００２５】
さらに、本実施形態の熱間鍛造プレス１では、プレスユニット２Ａ，２Ｂ間にアイドルステーション１６が設けられている。予備成形後のワークは一旦アイドルステーション１６に置かれ、プレスユニット２Ａでのスライド６が所定サイクル（本実施形態では２サイクル）の昇降を終了した時点で最終成形工程に移送させる。各工程間のワークの移送は、搬送ロボット等の適宜な搬送手段で行われるが、ここではその図示を省略してある。
【００２６】
熱間鍛造では、ワークの形状や大きさによっても異なるが、ワークが約１０００℃以上に加熱される。一方で、ディスケール工程や予備成形工程においては、ワークが型１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂと接触することで、ワーク表面の温度が型１３Ａ，１３Ｂ，１４Ａ，１４Ｂに奪われ、表面温度が下がる。ワークの表面温度が下がると、特に最終成形工程での成形性に影響を及ぼす場合があり、その解決が必要である。
【００２７】
そこで、本実施形態では、最終成形工程の前段階でワークをアイドルステーション１６にて放置することにより、ワーク内部の熱を表面側に輻射させて表面温度の回復を図り、表面温度が高い状態でワークの最終成形を行えるようにしてある。このことにより、成形性を改善でき、成形荷重も低減させている。
【００２８】
以上の熱間鍛造プレス１を用いた場合には、各プレスユニット２Ａ，２Ｂのスライド６を常に同期させることで、ディスケール工程、予備成形工程、および最終成形工程の３工程でワークを同時に加工することも可能である。しかし、本実施形態では、ディスケール工程と最終成形工程とを同時に行う所謂歯抜け成形を実施することとし、この成形の順序が図４に示されている。図４では、ワークＷ１〜Ｗ４がハッチング付きで示されている。
【００２９】
図４（Ａ）は、ディスケール工程と最終成形工程とが互いに同期して同時に行われることを示している。このとき、アイドルステーション１６には、１つ前の段階で予備成形されたワークＷ２が載せられている。この後、図４（Ｂ）に示すように、最終成形工程からワークＷ１を搬出し、ディスケール工程にあったワークＷ３を予備成形工程に移送する。そして、この状態からプレスユニット２Ａにて予備成形のみを行ってワークＷ３を２個のワークＷ３に分ける。アイドルステーション１６上のワークＷ２はそのままであり、アイドルステーション１６が最終成形工程側へ所定距離シフトするが、最終成形工程には搬送しない。
【００３０】
つまり、プレスユニット２Ａでの予備成形の間は、プレスユニット２Ｂではスライド６を動かさず、上死点で停止させているのである。この上死点での停止の間、冷却手段１５を稼動させ、冷却ノズルから冷却流体を噴出させて型１３Ｃ，１４Ｃ（下型１４Ｃのみを図示）を冷却する。従って、スライド６が停止している間を通して、型１３Ｃ，１４Ｃを長い時間冷却できることになり、ワークＷ１からの熱を受けた型１３Ｃ，１４Ｃを効果的に冷却でき、型１３Ｃ，１４Ｃの耐久性を大幅に改善できる。
【００３１】
次いで、図４（Ｃ）に示すように、アイドルステーション１６にあったワークＷ２を最終成形工程に移送し、アイドルステーション１６を予備成形工程側の元の位置に戻し、予備成形工程で成形されたワークＷ３をアイドルステーション１６に移送し、ディスケール工程に新たなワークＷ４を投入し、以上を繰り返す。
なお、アイドルステーション１６のシフト機能は必要に応じて設けられればよく、ワークを搬送するためのトランスファ装置の構成等によっては省略可能である。
【００３２】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３３】
例えば、前記実施形態では、熱間鍛造プレス１にて歯抜け成形を行う例を説明したが、本発明では、ディスケール工程と予備成形工程とを１台のプレスユニットで行い、他の１台のプレスユニットで最終成形工程を行えばよいから、それらの３工程を同時に行う場合でも、本発明の請求項１に含まれ、本発明の目的を達成でき、また、生産性をより向上させることができる。
【００３４】
また、前記実施形態では、熱間鍛造の形成工程をディスケール工程、予備成形工程、および最終成形工程の３工程からなるものとして説明したが、他の工程が含まれる場合であってもよく、その場合、当該他の工程は、本発明に係る熱間鍛造プレスを構成するさらに別のプレスユニットで実施されればよい。
【００３５】
さらに、前記実施形態では、プレスユニット２Ａのスライド６には上型１３Ａ，１３Ｂが独立して設置され、ボルスタ１０には下型１４Ａ，１４Ｂが独立して設置されていたが、上型１３Ａ，１３Ｂを一体の型で構築し、下型１４Ａ，１４Ｂも一体の型で構築してもよく、型の形態はその実施にあたって適宜決められてよい。
【００３６】
そして、前記実施形態でのプレスユニット２はサーボプレスであったが、本発明に係るプレスユニットは、例えば、スライドをリンク機構やクラッチ装置を介してＡＣモータ等で駆動するようなメカプレスであってもよく、スライドをサーボモータ以外の駆動手段で駆動する場合であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、熱間鍛造によるディスケール工程、予備成形工程、および最終成形工程の３工程を同時に行う場合や、ディスケール工程と最終成形工程との２工程を同時に行い、予備成形を前記２工程とは別に行う歯抜け成形に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱間鍛造プレスを示す正面図。
【図２】熱間鍛造プレスを示す側面図。
【図３】熱間鍛造プレスでの各工程を説明するための模式図。
【図４】熱間鍛造プレスでの成形方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３９】
１…熱間鍛造プレス、２，２Ａ，２Ｂ…プレスユニット、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ…型、６…スライド、１５…冷却手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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