(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型がスライドに取り付けられた多工程金型を有し、前工程で成形された被成形素材が順次次工程の金型に供給される鍛造プレスに、被成形素材が供給されていない工程が存在するように被成形素材を間欠的に供給し、
各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材を成形したとき発生する金型の損傷が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整して成形を行う
ことを特徴とする鍛造方法。
【請求項２】
上型がスライドに取り付けられた多工程金型を有し、前工程で成形された被成形素材が順次次工程の金型に供給される鍛造プレスに、被成形素材が供給されていない工程が存在するように被成形素材を間欠的に供給し、
各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材の成形性が成形速度に最も依存する工程に適した成形速度に調整して成形を行う
ことを特徴とする鍛造方法。
【請求項３】
前工程から次工程に被成形素材を搬送するときに、被成形素材の位置を検出し、
検出された被成形素材の位置に応じて、成形速度を調整する
ことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造方法。
【請求項４】
上型がスライドに取り付けられた多工程金型と、
前工程で成形された被成形素材を順次次工程の金型に供給する搬送手段と、
該搬送手段に対して被成形素材を間欠供給しうる素材供給手段と、
前記スライドを駆動する駆動手段と、
該駆動手段の作動を制御する制御手段と、を備えており、
前記制御手段は、
各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材を成形したとき発生する金型の損傷が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整する
ことを特徴とする鍛造プレス設備。
【請求項５】
上型がスライドに取り付けられた多工程金型と、
前工程で成形された被成形素材を順次次工程の金型に供給する搬送手段と、
該搬送手段に対して被成形素材を間欠供給しうる素材供給手段と、
前記スライドを駆動する駆動手段と、
該駆動手段の作動を制御する制御手段と、を備えており、
前記制御手段は、
各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材の成形性が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整する
ことを特徴とする鍛造プレス設備。
【請求項６】
前記搬送手段によって前工程から次工程に搬送される被成形素材の位置を検出する検出手段を備えており、
前記制御手段は、
前記検出手段が検出した被成形素材の位置に応じて、成形速度を調整する
ことを特徴とする請求項４または５記載の鍛造プレス設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造方法に関する。さらに詳しくは、多工程金型を有し、逐次最終形状の成形品が製造される鍛造プレス設備およびかかる鍛造プレス設備に採用される鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多工程金型を有する鍛造プレスには、複数の異なる工程を行う金型の上型が１つのスライドに取り付けられており、スライドが１ストロークすることによって、各工程において被成形素材が同時に成形される（例えば、特許文献１）。
かかる鍛造プレスでは、従来、その成形速度、言い換えれば、鍛造プレスにおけるスライドの移動速度は、最終製品の品質に最も大きな影響を与える工程をベースとして決定されていた。
【０００３】
しかし、被成形品の成形に適した成形速度は工程ごとにそれぞれ異なっており、ある工程に適した成形速度で成形すると、他の工程での成形や他工程の金型に悪影響を及ぼす恐れがある。
例えば、薄物を鍛造する場合には、素材温度の低下を最小限にし、特に仕上げ工程での成形性を良好な状態で維持するために、できるだけ成形速度を大きくして鍛造されている。しかし、荒仕上げ工程ではバリの生成が大きいため、成形速度が大きくなると、キャビティー部からフラッシュランド部への素材の流出速度が非常に大きくなり、素材の塑性流動による金型フラッシュランド部の損傷が大きくなるという問題が生じる。
【０００４】
これまでも被成形素材の形状に合わせて成形速度を最適化して成形精度を向上させることは行われていたが（例えば、特許文献２）、多工程金型を有する鍛造プレスにおいて、成形速度を変化させて各工程に適した成形速度に調整することは行われていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３２１９９９号
【特許文献２】特開平０７−１００７００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、成形工程に適した成形速度で成形することができ、金型の寿命を長くすることができる鍛造方法および、かかる鍛造方法を採用した鍛造プレス設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明の鍛造方法は、上型がスライドに取り付けられた多工程金型を有し、前工程で成形された被成形素材が順次次工程の金型に供給される鍛造プレスに、被成形素材が供給されていない工程が存在するように被成形素材を間欠的に供給し、各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材を成形したとき発生する金型の損傷が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整して成形を行うことを特徴とする。
第２発明の鍛造方法は、上型がスライドに取り付けられた多工程金型を有し、前工程で成形された被成形素材が順次次工程の金型に供給される鍛造プレスに、被成形素材が供給されていない工程が存在するように被成形素材を間欠的に供給し、各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材の成形性が成形速度に最も依存する工程に適した成形速度に調整して成形を行うことを特徴とする。
第３発明の鍛造方法は、第１または第２発明において、前工程から次工程に被成形素材を搬送するときに、被成形素材の位置を検出し、検出された被成形素材の位置に応じて、成形速度に調整することを特徴とする。
第４発明の鍛造プレス設備は、上型がスライドに取り付けられた多工程金型と、前工程で成形された被成形素材を順次次工程の金型に供給する搬送手段と、該搬送手段に対して被成形素材を間欠供給しうる素材供給手段と、前記スライドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の作動を制御する制御手段とを備えており、前記制御手段は、各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材を成形したとき発生する金型の損傷が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整することを特徴とする。
第５発明の鍛造プレス設備は、上型がスライドに取り付けられた多工程金型と、前工程で成形された被成形素材を順次次工程の金型に供給する搬送手段と、該搬送手段に対して被成形素材を間欠供給しうる素材供給手段と、前記スライドを駆動する駆動手段と、該駆動手段の作動を制御する制御手段とを備えており、前記制御手段は、各サイクルの成形速度を、被成形素材が供給されている工程のうち、被成形素材の成形性が成形速度に最も依存する工程に適した速度に調整することを特徴とする。
第６発明の鍛造プレス設備は、第４または第５発明において、前記搬送手段によって前工程から次工程に搬送される被成形素材の位置を検出する検出手段を備えており、前記制御手段は、前記検出手段が検出した被成形素材の位置に応じて、成形速度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、最適な成形速度の差が大きい工程が同時に成形されないように被成形素材を供給しておけば、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。しかも、成形速度に起因する金型の損傷を抑えることができるから、金型の寿命を長くすることができる。
第２発明によれば、最適な成形速度の差が大きい工程が同時に成形されないように被成形素材を供給しておけば、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。しかも、成形速度に起因する成形性の悪化を抑えることができるから、成形品の成形精度を高くすることができる。
第３発明によれば、被成形素材の位置に応じて成形速度の調整を行うので、搬送不良などが生じた場合であっても、成形速度の調整を正確に制御することができる。
第４発明によれば、最適な成形速度の差が大きい工程が同時に成形されないように被成形素材を供給すれば、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。成形速度に起因する金型の損傷を抑えることができるから、金型の寿命を長くすることができる。
第５発明によれば、最適な成形速度の差が大きい工程が同時に成形されないように被成形素材を供給すれば、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。成形速度に起因する成形性の悪化を抑えることができるから、成形品の成形精度を高くすることができる。
第６発明によれば、検出手段が検出した被成形素材の位置に応じて成形速度の調整を行うので、搬送不良などが生じた場合であっても、成形速度の調整を正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の鍛造プレス設備は、各サイクルにおいて、被成形素材を成形する成形速度を調整することによって、成形性を良好な状態に維持することができ金型寿命を向上させることができるようにしたことに特徴を有している。
【００１０】
図３は本実施形態の鍛造プレス設備の概略説明図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
同図に示すように、本実施形態の鍛造プレス設備は、５工程の金型Ｃ１〜Ｃ５によって素材供給手段ＢＳから供給される被成形素材Ｗを逐次成形するものであり、金型Ｃ１〜Ｃ５の下型、上型は、鍛造プレスのベッドＢの上面に設けられたダイホルダＤＨおよびスライドＳの下面に設けられたダイホルダＤＨに、それぞれ取り付けられている。
なお、金型Ｃ１〜Ｃ５は、それぞれ第１工程〜第５工程の成形を行うものであるが、各工程において行う成形は特に限定されない。また、工程数は、５工程に限られず４工程以下、または６工程以上であってもよいのは、いうまでもない。
【００１１】
スライドＳは、駆動手段によってベッドＢに対して接近離間されるものであり、スライドＳをベッドＢに接近させれば、金型Ｃ１〜Ｃ５の上型下型間に配置された被成形素材Ｗを成形できるように構成されている。
なお、駆動手段は、スライドＳをベッドＢに対して接近離間させ、かつ、スライドＳがベッドＢに接近する速度、言い換えれば、成形速度を変更できるように構成されていればよい。駆動手段の一例としては、スライドＳをコンロッドを介して偏心軸の偏心部分に連結し、この偏心軸をＡＣサーボモータ等の動力源によって回転する構成を挙げることができる。
【００１２】
図３において、符号ＢＳは、インダクションヒータ等から搬送される被成形素材Ｗを金型Ｃ１の近傍に配置して後述するトランスファフィーダの一対のフィードバー１１，１１に供給する素材供給手段ＢＳである。この素材供給手段ＢＳは、フィードバー１１，１１に対して間欠的に被成形素材Ｗを供給しうるものであり、例えば、スライドＳのストロークに対して一回おきに被成形素材Ｗを供給したり、二回おきに供給したりすることができるものである。
なお、素材供給手段ＢＳは、上記のごとき間欠供給できる機能を有しているのであれば、毎ストローク被成形素材Ｗをフィードバー１１，１１に供給できる機能を有しているものであってもよいのはいうまでもない。
【００１３】
図３において、符号１１は、被成形素材Ｗを把持し搬送する公知のトランスファフィーダの一対のフィードバーを示している。
一対のフィードバー１１，１１の互いに対向する面には複数の把持爪11aが設けられており、一対のフィードバー１１，１１が互いに接近すると把持爪11aによって被成形素材Ｗが把持され、逆に互いに離間すると把持爪11aから被成形素材Ｗが解放されるように構成されている。
一対のフィードバー１１，１１は複数の把持爪11aによって同時に複数の被成形素材Ｗを把持して搬送できるのであるが、この一対のフィードバー１１，１１には、どの位置の把持爪11aが被成形素材Ｗを把持しているかを検出する検出手段１２が設けられている。つまり、搬送中の被成形素材Ｗがどの工程の金型Ｃ１〜Ｃ５に対して供給されようとしているのかを検出手段１２によって検出することができるようになっているのであるが、かかる検出手段１２を設けた理由は後述する。
【００１４】
なお、検出手段１２としては、例えば、把持爪11aのクランプ・アンクランプ動作を検出する近接スイッチを挙げることができる。例えば、図３（Ｂ）において、上方のフィードバー１１に設けられている把持爪11aが、上方のフィードバー１１に対して可動、つまり、上方のフィードバー１１に対して接近離間する可動把持爪11aであるとする。この場合に、上方のフィードバー１１に近接スイッチを設けておくと、把持爪11aが被成形素材Ｗをクランプした際には、近接スイッチがＯＮ、アンクランプした際には、近接スイッチがＯＦＦすることになるから、このＯＮ、ＯＦＦの信号とその信号を検出した近接スイッチの設置位置をモニタリングすることにより、どの工程に対して被成形素材Ｗが供給されようとしているのかを検出することができる。
さらになお、両方のフィードバー１１の把持爪11aが、いずれも可動する把持爪11aである場合には、両方のフィードバー１１に近接スイッチを設けてもよいし、どちらか一方のフィードバー１１だけに近接スイッチを設けてもよい。
【００１５】
以上のごとくであるから、本実施形態の鍛造プレス１は、フィードバー１１，１１による被成形素材Ｗの搬送、つまり、素材供給手段ＢＳから第１工程の金型Ｃ１への被成形素材Ｗの供給、金型間における被成形素材Ｗの搬送、第５工程の金型Ｃ５から次工程への成形品の搬出、を行いながら、金型Ｃ１〜Ｃ５によって被成形素材Ｗを成形することができるから、逐次最終形状の成形品が製造されるのである。
なお、上記のフィードバー１１，１１が特許請求の範囲にいう搬送手段である。
【００１６】
本実施形態の鍛造プレス１では、（１）フィードバー１１による被成形素材Ｗの供給、（２）スライドＳの下降（成形）、（３）スライドＳの上昇、（４）成形された被成形素材Ｗ、つまり、成形品のフィードバー１１による搬出、という（１）〜（４）の作業を１サイクルとし、このサイクルが連続して行われることによって各工程における被成形素材Ｗの成形作業が行われる。
しかし、本実施形態の鍛造プレス１では、第１工程を行う金型Ｃ１に対して毎サイクル素材供給手段ＢＳから被成形素材Ｗが供給されるのではなく、金型Ｃ１に対して間欠的に被成形素材Ｗが供給されるように調整されている。つまり、金型Ｃ１〜Ｃ５のうち、いずれかの工程の金型には被成形素材Ｗが存在せず、その金型では成形作業が行われないようになっている。逆にいえば、被成形素材Ｗが供給されている工程の金型でのみ成形作業が行われるように構成されているのである。
そして、本実施形態の鍛造プレス１では、成形作業が行われる工程に応じて、成形速度、つまり、スライドの移動速度を調整するように制御している。
【００１７】
以下に、成形速度の調整を行う構成を説明する。
図２（Ａ）に示すように、前述した検出手段１２は、制御手段２０の演算部２１に接続されており、演算部２１に対して、どの位置の把持爪11aが被成形素材Ｗを把持したかを示す信号を発信するように構成されている。
演算部２１は、検出手段１２から送信された信号に基づいて、このサイクルではどの工程で成形作業が行われ、どの工程では成形作業が行われないかを判断し、今回のパターンに適した成形速度を決定し、駆動手段３０に対して成形速度を指示する信号を送信するように構成されている。例えば、駆動手段３０がＡＣサーボモータによってスライドＳを移動させるものである場合には、成形速度の情報を含む信号や、今回のパターンに適した成形速度を実現するＡＣサーボモータの回転速度の情報を含む信号等が駆動手段３０に送信されている。
また、演算部２１は、記憶部２２に接続されている。この記憶部２２には、各パターンと成形速度の関係を示すデータが記憶されており、演算部２１は記憶部２２に記憶されているデータに基づいて成形速度を決定している。
【００１８】
以下に、パターンと成形速度の関係を詳細に説明する。
【００１９】
図１（Ａ）に示すように、５工程を有する場合において、１個飛ばしで被成形素材Ｗが供給されるのであれば、第１，３，５工程で成形が行われるサイクル（パターンＡのサイクル）と、第２，４工程で成形が行われるサイクル（パターンＢのサイクル）が、交互に繰り返されるのであるが、パターンＡのサイクルとパターンＢのサイクルについて成形速度を変化させる。
また、図１（Ｂ）に示すように、５工程を有する場合において、２個飛ばしで被成形素材Ｗが供給されるのであれば、第１，４工程で成形が行われるサイクル（パターンＡのサイクル）と、第２，５工程で成形が行われるサイクル（パターンＢのサイクル）、第３工程のみで成形が行われるサイクル（パターンＣのサイクル）が順次繰り返されるのであるが、各パターンのサイクルについて成形速度を変化させる。
【００２０】
各パターンにおける成形速度は、各パターンに含まれる工程の成形作業に応じた速度に調整されるのであるが、複数の工程において同時に成形が行われるサイクルでは、同時に成形を行う工程が全て同じ最適な成形速度を有することは稀である。よって、最適な成形速度の差が大きい工程が同時に成形されないように、被成形素材Ｗの供給パターンを調整しておけば、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。
【００２１】
そして、同時に成形を行う工程において、成形速度が、被成形素材Ｗを成形したとき発生する金型の損傷が成形速度に最も依存する工程に適した速度となるように制御すれば、成形速度に起因する金型の損傷を抑えることができる。つまり、最適な成形速度からズレた成形速度で被成形素材Ｗを成形したことに起因して金型に発生する損傷を抑えることができるから、金型の寿命を長くすることができる。
【００２２】
例えば、薄物製品を鍛造する場合、素材温度の低下を最小限にするために成形速度を大きくして鍛造することが望ましく、特に仕上げ工程での成形性を良好な状態に維持するためには成形速度をできるだけ大きくして鍛造することが望ましい。しかし、荒仕上げ工程においては、バリの生成が大きいため、成形速度を大きくするとキャビティー部からフラッシュランド部への素材の流出速度が非常に大きくなり、金型フラッシュランド部の塑性流動による損傷が大きくなるという問題が生じる。
そこで、薄物製品を鍛造する場合には、荒仕上げ工程（図１（Ａ）では第３工程）と仕上げ工程（図１（Ａ）では第４工程）が別のサイクルとなるように、被成形素材Ｗの搬送パターンを調整する。そして、荒仕上げ工程を含むサイクル（図１（Ａ）ではパターンＡのサイクル）では荒仕上げ工程に適した小さい成形速度（図１（Ａ）では45spm（stroke per minute））とし、他のサイクル（図１（Ａ）ではパターンＢのサイクル）では成形速度を大きくする（図１（Ａ）では65spm（stroke per minute））ように駆動手段を制御すれば、素材温度の低下を防ぎつつ、荒仕上げ工程を行う金型の損傷も防ぐことができるのである。
【００２３】
また、同時に成形を行う工程において、成形速度を、被成形素材Ｗの成形性が成形速度に最も依存する工程に適するように調整して成形を行えば、成形速度に起因する成形性の悪化を抑えることができるから、成形品の成形精度を高くすることができる。つまり、最適な成形速度からズレた成形速度で被成形素材Ｗを成形したことに起因する不良品の発生も抑えることができるから、成形品の品質向上に加えて歩留まりも向上することができ、生産効率を向上させることもできる。
図１（Ａ）の例であれば、他のサイクル（図１（Ａ）ではパターンＢのサイクル）において、仕上げ工程に適した大きい成形速度で成形すれば、成形性を良好な状態に維持することもできるのである。
【００２４】
なお、成形性が良いとは、被成形素材に要求される寸法精度以内に維持しつつ、欠肉やまくれ傷、割れなどの欠陥無しに、できるだけ低い成形荷重で成形できることを意味する。成形荷重だけを考えた場合には、変形抵抗を小さくすれば成形性を向上させることができる。被成形素材の温度が低下すれば変形抵抗が増大し成形荷重も大きくなるため、被成形素材の温度低下を如何に防止するかが重要であり、成形速度をできるだけ大きくするのが最も効果的な方策となる。一方、欠肉やまくれ傷は、一般的に成形速度を小さくすればするほど発生しにくくなる。つまり、成形荷重を低減して成形性を向上させる場合と逆の方法を取る必要がある。従って、成形性を良好な状態に維持するには、単に鍛造プレスの成形速度を大きくすればよいのではなく、対象製品の形状により、寸法精度以内や欠肉やまくれ傷、割れの状況等が全て許容範内となり、かつ、成形荷重ができるだけ小さくなるように、適切な鍛造速度を現場的に判断して鍛造プレスの成形速度を決定するのである。
そして、被成形素材Ｗの成形性が成形速度に最も依存する工程とは、同時に成形する工程のうち、最適な成形速度からズレた成形速度で成形されたときに、寸法精度の低下が最も起こり易くなったり、また、欠肉やまくれ傷、割れなどの欠陥が発生し易くなったり、成形荷重が大きくなったりする工程を意味している。
【００２５】
さらになお、同時に成形を行う工程の組み合わせはとくに限定されないが、最終製品の性質に影響を与える工程同士、または、金型の損傷が成形速度に依存しやすい工程同士が同じサイクルで成形を行わないように調整しておけば、かかる工程に適した成形速度により成形を行うことができるので、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を効果的に抑えることができる。
さらになお、１個飛ばし、２個飛ばし等のように一定のパターンが繰り返されるのであれば検出手段１２は設けなくてもよく、この場合、制御手段２０の演算部２１によって成形速度が一定の順序で変更されるようにしておけばよいのであるが、検出手段１２を設けておけば、被成形素材の位置に応じて成形速度の調整を行うので、被成形素材Ｗの供給・非供給のタイミングが一定でない場合や搬送不良などが生じた場合であっても、成形速度を最適な状態となるように制御することができる。
【００２６】
つぎに、本実施形態の鍛造プレス１による鍛造作業を説明する。
図２（Ｂ）に示すように、フィードバー１１，１１によって被成形素材Ｗが把持され次工程に搬送される（S0）。このとき、フィードバー１１，１１に設けられた検出手段１２によって被成形素材Ｗの存在位置が検出され（S1），その存在位置を示す信号が制御手段２０の演算部２１に送信される。
【００２７】
信号が供給された演算部２１は、まず、素材の搬送状況（１個飛ばしか２個飛ばしか、または、他の状態か等）を判断し、ついで、このサイクルはどのパターンであるかを判別する(S2)。
【００２８】
パターンが判別されると、演算部２１は記憶部２２に記憶されているパターンと速度の関係を示すデータから、今回パターンに適した成形速度を決定し(S3)、この成形速度に関する情報を含む信号を駆動手段に送信する。
【００２９】
すると、駆動手段は信号に含まれる成形速度の情報に基づいて、演算部２１が決定した成形速度でスライドＳが移動するように作動し、被成形素材Ｗは成形される(S10)。
【００３０】
成形が終了すると、再び被成形素材Ｗは次工程に搬送され(S0)、搬送中に被成形素材Ｗの存在位置が検出される（S1）。
【００３１】
上記作業が繰り返されれば、各サイクルにおいてパターンに適した成形速度によって被成形素材Ｗの成形作業が行われるので、成形速度に起因する金型の損傷や成形性の悪化を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の鍛造方法や鍛造プレス設備は、多工程金型を有し、最適な成形速度の差が大きい、例えば、ギアブランクや押し出し鍛造品などの成形に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】被成形素材Ｗを搬送するときにおいて、被成形素材Ｗの存在パターンと、各パターンにおける成形速度の関係を示した表であって、（Ａ）は１個飛ばしの場合であり、（Ｂ）は２個飛ばしの場合である。
【図２】（Ａ）は本実施形態の鍛造プレス設備の制御手段２０のブロック図であり、（Ｂ）は制御フローを示した図である。
【図３】本実施形態の鍛造プレス設備の概略説明図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３４】
２０        制御手段
３０        駆動手段
ＢＳ      素材搬送手段
Ｃ        金型
Ｓ        スライド
Ｗ        被成形素材
【図１】
0004813262.tif 000002
【図２】
0004813262.tif 000003
【図３】
0004813262.tif 000004