(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を鍛造で加工する鍛造装置において、
上記被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有するとともに少なくとも上記被加工物の長手方向に略直交する方向に振動して上記加工溝で上記被加工物を加圧する振動ダイスを備え、
上記被加工物の軸中心を回転中心として上記被加工物または上記振動ダイスを回転させる回転機構を備え、
上記加工溝の表面は、砥石状に形成されていると共に、上記加工溝のエッジは、上記被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている、
ことを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
被加工物を鍛造で加工する鍛造装置において、
上記被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有するとともに少なくとも上記被加工物の長手方向に略直交する方向に振動して上記加工溝で上記被加工物を加圧する振動ダイスと、上記被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有し上記振動ダイスに対向配置される固定ダイスとを備え、
上記被加工物の軸中心を回転中心として上記被加工物または上記振動ダイスを回転させる回転機構を備え、
上記振動ダイスの上記加工溝の表面および上記固定ダイスの上記加工溝の表面の少なくとも一方は、砥石状に形成されていると共に、上記振動ダイスの上記加工溝のエッジおよび上記固定ダイスの上記加工溝のエッジの少なくとも一方は、上記被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている、
ことを特徴とする鍛造装置。
【請求項３】
前記振動ダイスを超音波振動させる振動付与機構を備えることを特徴とする請求項１または２記載の鍛造装置。
【請求項４】
被加工物を鍛造で加工する鍛造方法において、
表面が砥石状に形成された加工溝であって、そのエッジが上記被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている加工溝を有する振動ダイスを少なくとも上記被加工物の長手方向に略直交する方向に振動させ、上記加工溝で上記被加工物を加圧して上記被加工物を鍛造する加圧工程を備え、
上記加工工程において、回転機構によって上記被加工物の軸中心を回転中心として上記被加工物または上記振動ダイスを回転させる、
ことを特徴とする鍛造方法。
【請求項５】
被加工物を鍛造で加工する鍛造方法において、
表面が砥石状に形成された加工溝であって、そのエッジが上記被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている加工溝を有する固定ダイスに対向配置される振動ダイスを少なくとも上記被加工物の長手方向に略直交する方向に振動させ、上記加工溝で上記被加工物を加圧して上記被加工物を鍛造する加圧工程を備え、
上記加工工程において、回転機構によって上記被加工物の軸中心を回転中心として上記被加工物または上記固定ダイスを回転させる、
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、被加工物を鍛造で加工する鍛造装置および鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、径の小さい管状部材の先端部分が尖頭形状に加工されることで、注射針等が製造されている。この種の尖頭形状の加工方法として、冷間鍛造で管状部材の先端部分を尖頭形状に加工する加工方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の加工方法では、注射針用の管状部材（パイプ）を挟んで配置される２個のダイスをパイプの径方向に往復させて、ダイスでパイプを打撃することでパイプの先端部分の径を細くしている。また、特許文献１に記載の加工方法では、ダイスを回転させながらパイプの径方向に往復させるとともに、パイプの先端側から軸方向にダイスを移動させて先端部分の径を細くしている。なお、特許文献１に記載の加工方法では、パイプの先端部分の径を細くした後に、先端部位を斜めに切断することで、先端部分を尖頭形状に加工している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の加工方法では、２個のダイスをパイプの径方向に往復させてダイスでパイプを打撃しているため、２個のダイスの合わせ目には通常、バリが発生する。したがって、特許文献１に記載の加工方法では、ダイスでパイプを打撃した後にバリを取るための工程が別途必要になり、注射針の製造工程が煩雑になる。なお、ダイスが特殊な構造をしている場合やダイスの精度が非常に高い場合には、ダイスの合わせ目でのバリの発生を防止することは可能であるが、この場合には、ダイスのコストが嵩む。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能な鍛造装置および鍛造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、被加工物を鍛造で加工する鍛造装置において、被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有するとともに少なくとも被加工物の長手方向に略直交する方向に振動して加工溝で被加工物を加圧する振動ダイスを備え、被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または振動ダイスを回転させる回転機構を備え、加工溝の表面は、砥石状に形成されていると共に、加工溝のエッジは、被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の鍛造装置では、振動ダイスに形成され被加工物を加圧する加工溝の表面は、砥石状に形成されている。そのため、加工溝で被加工物を加圧しながら、表面が砥石状となっている加工溝によって被加工物の表面に生じるバリを除去することが可能になる。たとえば、加工溝で被加工物を加圧する際に、振動ダイスに対して被加工物を相対回転させる、あるいは、振動ダイスに対して被加工物を軸方向に相対移動させることで、被加工物の表面に生じるバリを加工溝で除去することが可能になる。したがって、本発明では、バリを除去するための工程を別途設ける必要がなくなり、その結果、加工溝の表面を砥石状に形成するといった簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能になる。
【０００９】
また、本発明においては、加工溝のエッジを利用して、被加工物に生じるバリを除去することが可能となる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。また、回転機構を備えることにより、被加工物に生じるバリを加工溝の表面あるいはエッジに確実に接触させることが可能になる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【００１０】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、被加工物を鍛造で加工する鍛造装置において、被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有するとともに少なくとも被加工物の長手方向に略直交する方向に振動して加工溝で被加工物を加圧する振動ダイスと、被加工物を所定形状に加工するための加工溝を有し振動ダイスに対向配置される固定ダイスとを備え、被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または振動ダイスを回転させる回転機構を備え、振動ダイスの加工溝の表面および固定ダイスの加工溝の表面の少なくとも一方は、砥石状に形成されていると共に、振動ダイスの加工溝のエッジおよび固定ダイスの加工溝のエッジの少なくとも一方は、被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の鍛造装置では、振動ダイスに形成される加工溝の表面および固定ダイスに形成される加工溝の表面の少なくともいずれか一方は、砥石状に形成されている。そのため、加工溝で被加工物を加圧しながら、表面が砥石状となっている振動ダイスの加工溝および／または固定ダイスの加工溝によって被加工物の表面に生じるバリを除去することが可能になる。したがって、本発明では、バリを除去するための工程を別途設ける必要がなくなり、その結果、振動ダイスの加工溝および／または固定ダイスの加工溝の表面を砥石状に形成するといった簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能になる。
【００１２】
また、本発明においては、加工溝のエッジを利用して、被加工物に生じるバリを除去することが可能となる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。また、回転機構を備えることにより、被加工物に生じるバリを加工溝の表面あるいはエッジに確実に接触させることが可能になる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【００１４】
本発明において、振動ダイスを超音波振動させる振動付与機構を備えることが好ましい。このように構成すると、送り機構によって軸方向へ送られる被加工物の単位長さ当たりの加圧回数を増やすことが可能になり、被加工物に比較的大きなバリが生じにくくなる。その結果、加工溝の表面あるいはエッジによって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【００１９】
また、上記の課題を解決するため、本発明は、被加工物を鍛造で加工する鍛造方法において、表面が砥石状に形成された加工溝であって、そのエッジが被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている加工溝を有する振動ダイスを少なくとも被加工物の長手方向に略直交する方向に振動させ、加工溝で被加工物を加圧して被加工物を鍛造する加圧工程を備え、加工工程において、回転機構によって被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または振動ダイスを回転させる、ことを特徴とする。
【００２０】
本発明の鍛造方法では、加圧工程で、表面が砥石状に形成された加工溝を有する振動ダイスを振動させて、加工溝で被加工物を加圧している。そのため、加工溝で被加工物を加圧しながら、表面が砥石状となっている加工溝によって被加工物の表面に生じるバリを除去することが可能になる。その結果、本発明では、バリを除去するための工程を別途設ける必要がなくなり、表面が砥石状に形成された加工溝を用いる簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能になる。
また、本発明においては、加工工程では、加工溝のエッジを利用して、被加工物に生じるバリを除去することが可能となる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。また、加工工程においては、回転機構によって被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または振動ダイスを回転させることにより、被加工物に生じるバリを加工溝の表面あるいはエッジに確実に接触させることが可能になる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【００２１】
さらに、上記の課題を解決するため、本発明は、被加工物を鍛造で加工する鍛造方法において、表面が砥石状に形成された加工溝であって、そのエッジが被加工物の表面に生じるバリを除去する程度に鋭利に形成されている加工溝を有する固定ダイスに対向配置される振動ダイスを少なくとも被加工物の長手方向に略直交する方向に振動させ、加工溝で被加工物を加圧して被加工物を鍛造する加圧工程を備え、加工工程において、回転機構によって被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または固定ダイスを回転させる、ことを特徴とする。
【００２２】
本発明の鍛造方法では、加圧工程で、表面が砥石状に形成された加工溝を有する固定ダイスに対向配置される振動ダイスを振動させて、加工溝で被加工物を加圧している。そのため、加工溝で被加工物を加圧しながら、表面が砥石状となっている固定ダイスの加工溝によって被加工物の表面に生じるバリを除去することが可能になる。その結果、本発明では、バリを除去するための工程を別途設ける必要がなくなり、表面が砥石状に形成された加工溝を用いる簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能になる。
また、本発明においては、加工工程では、加工溝のエッジを利用して、被加工物に生じるバリを除去することが可能となる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。また、加工工程においては、回転機構によって被加工物の軸中心を回転中心として被加工物または固定ダイスを回転させることにより、被加工物に生じるバリを加工溝の表面あるいはエッジに確実に接触させることが可能になる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【００２３】
本発明において、加圧工程では、被加工物の軸中心を回転中心として被加工物を常時、回転させることが好ましい。このように構成すると、被加工物に生じるバリを加工溝の表面に確実に接触させることが可能になる。したがって、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。また、このように構成すると、被加工物の表面におけるバリの発生箇所を変えることができるため、被加工物に比較的大きなバリが生じにくくなる。したがって、加工溝の表面で、被加工物に生じるバリを確実に除去することが可能になる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明の鍛造装置および鍛造方法では、簡易な構成で、被加工物の製造工程を簡素化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
（鍛造装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる鍛造装置１を示す分解斜視図である。図２は、図１の鍛造装置１で加工された管状部材２を示す図であり、（Ａ）はその一例を示し、（Ｂ）は他の例を示す。図３は、図１に示すダイス３、４を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。図４は、図３に示す加工溝３ａの拡大斜視図である。図５は、図３に示すダイス３の振動を説明するための図である。
【００２７】
なお、以下の説明では、図１のＸ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を高さ方向とする。また、図１のＸ１方向を右、Ｘ２方向を左、Ｙ１方向を前、Ｙ２方向を後（後ろ）、Ｚ１方向を上、Ｚ２方向を下とする。さらに、Ｘ方向とＹ方向とから構成される平面をＸＹ平面とする。
【００２８】
本形態の鍛造装置１は、注射針等を製造するために、冷間鍛造によって、被加工物となる中空円筒状の管状部材２の先端部分２ａ（図２参照）を略円錐状の尖頭形状に加工する装置である。この鍛造装置１は、図１に示すように、管状部材２の先端部分２ａを加工するための一対のダイス３、４と、管状部材２をダイス３、４に向かって案内するガイド部５と、ダイス３が取り付けられる第１ダイス取付部６と、ダイス４が取り付けられる第２ダイス取付部７と、第１、第２ダイス取付部６、７が載置され固定されるベース板８とを備えている。
【００２９】
本形態では、ダイス３、４のそれぞれに形成された後述の加工溝３ａ、４ａが左右方向で対向するように、ダイス３、４が配置されている。すなわち、第１ダイス取付部６と第２取付部７とが、左右方向で隣接するようにベース板８に載置されている。
【００３０】
また、鍛造装置１は、ダイス３、４の上方に、管状部材２の上端側を保持するスピンドル（図示省略）を備えている。このスピンドルは、管状部材２の長手方向となる軸方向が上下方向と一致するように配置される管状部材２の軸中心を回転中心として管状部材２を回転させる回転機構と、軸方向へ管状部材２を送る直動式の送り機構とを備えている。
【００３１】
回転機構はたとえば、管状部材２を掴むチャックを回転させるモータ等を備えている。送り機構はたとえば、チャックを上下方向へ移動させるボールネジ、リニアガイドおよびボールネジを回転させるモータ等を備えており、ダイス３、４に形成された後述の加工溝３ａ、４ａに上方から管状部材２を挿入する。なお、本形態では、回転機構によって回転する管状部材２の回転数は、一般的な金属加工（ドリリング、ミリングあるいは研削加工）の際の被加工物の回転数と比較すると低くなっている。また、送り機構によって送られる管状部材２の単位時間当たりの送り量は比較的小さくなっている。
【００３２】
上述のように、鍛造装置１は、管状部材２の先端部分２ａを尖頭形状に鍛造で加工する。そのため、管状部材２はたとえば、塑性加工が可能な金属材料で形成されている。また、管状部材２の先端部分２ａは鍛造されるため、先端部分２ａの硬度は比較的高くなっている。なお、管状部材２は、塑性加工が可能な非金属材料（たとえば、樹脂材料）で形成されても良い。
【００３３】
本形態の鍛造装置１は、径が微細な管状部材２の加工に適している。たとえば、鍛造装置１で加工される管状部材２の外径Ｄ１は約０．０５〜０．５ｍｍであり、内径Ｄ２は約０．０２〜０．３ｍｍである（図２参照）。また、尖頭形状とするために略円錐状に形成される先端部分２ａの長さＬ１は約０．５〜２ｍｍである。本形態では、外径Ｄ１は０．１ｍｍ程度、内径Ｄ２は０．０４ｍｍ程度、長さＬ１は０．５ｍｍ程度である。また、管状部材２の全長Ｌ２は２０ｍｍ程度である。
【００３４】
また、鍛造装置１によって、管状部材２の先端部分２ａは、たとえば、図２に示すような尖頭形状に加工される。すなわち、鍛造装置１によって、図２（Ａ）に示すように、管状部材２の先端（図２の右端）が尖った円錐状に先端部分２ａが加工される。あるいは、鍛造装置１によって、図２（Ｂ）に示すように、管状部材２の先端にわずかに平らな部分が残る円錐台状に先端部分２ａが加工される。
【００３５】
円錐状に先端部分２ａが加工されるときには、図２（Ａ）に示すように、加工前の管状部材２の内径側に形成された貫通孔２ｂの端部（右端部）が加工によって塞がれる。また、円錐台状に先端部分２ａが加工されるときには、図２（Ｂ）に示すように、貫通孔２ｂが貫通したままの状態になる場合と、貫通孔２ｂの端部が塞がれる場合とがある。なお、貫通孔２ｂの端部が塞がれている場合には、先端部分２ａの外周面から貫通孔２ｂに通じる孔が形成される。また、先端部分２ａの外周面は平滑面となっている。
【００３６】
ダイス３、４は、金属製のブロック部材で形成された略直方体状の金型であるとともに、先端部分２ａを尖頭形状に加工するための金型が２分割された分割金型である。図３に示すように、ダイス３の左側面には、先端部分２ａを加圧して尖頭形状に加工するための加工溝３ａが形成されている。また、ダイス３の左側面に対向配置されるダイス４の右側面には、先端部分２ａを加圧して尖頭形状に加工するための加工溝４ａが形成されている。すなわち、ダイス３、４には鍛造用の加工溝３ａ、４ａが形成されている。また、ダイス３には、ダイス３を第１ダイス取付部６に固定するための固定ネジ９が挿通される挿通孔３ｂが形成され、ダイス４には、ダイス４を第２ダイス取付部７に固定するための固定ネジ９が挿通される挿通孔４ｂが形成されている。
【００３７】
加工溝３ａ、４ａは、先端部分２ａに形成される尖頭形状に対応した形状に形成されている。具体的には、加工溝３ａ、４ａはそれぞれ、半円錐形状に形成されている。すなわち、ダイス３の左側面とダイス４の右側面とを当接させたときに、ダイス３、４の上面から下側に向かって窪むとともに下側を頂点とする円錐形状の孔が加工溝３ａ、４ａによって形成されるように、加工溝３ａ、４ａが形成されている。
【００３８】
また、本形態では、加工溝３ａの表面（内面）３ｃ（図４参照）には、後述のように管状部材２の表面に生じるバリ２ｄ（図７参照）が除去可能となるような微小な凹凸（図示省略）が形成されている。具体的には、表面３ｃには、５〜１０μｍ程度の凹凸が形成されている。すなわち、加工溝３ａの表面３ｃは、目の細かい砥石状に形成されており、表面３ｃは、鏡面とはなっていない。また、加工溝３ａのエッジ３ｄ（図４参照）は、鋭利に形成されている。具体的には、エッジ３ｄは、曲率半径が１０μｍ程度の非常に半径の小さな曲面状に形成されている。
【００３９】
本形態では、加工溝４ａの表面（内面）４ｃ（図８参照）にも、加工溝３ａの表面３ｃと同様に、管状部材２の表面に生じるバリ２ｄが除去可能となるような微小な凹凸（図示省略）が形成されている。すなわち、加工溝４ａの表面４ｃも、目の細かい砥石状に形成されおり、鏡面とはなっていない。また、加工溝４ａのエッジ４ｄ（図８参照）も、加工溝３ａのエッジ３ｄと同様に、鋭利に形成されている。
【００４０】
なお、表面３ｃ、４ｃの凹凸の大きさは、管状部材２の材質等によって適宜設定される。そのため、表面３ｃ、４ｃの凹凸の大きさは、５μｍ未満であっても良いし、１０μｍを超えても良い。また、エッジ３ｄ、４ｄの曲率半径も、管状部材２の材質等によって適宜設定される。そのため、エッジ３ｄ、４ｄの曲率半径は、１０μｍ未満であっても良いし、１０μｍを超えても良い。本形態では、管状部材２の材質がステンレス鋼またはステンレス綱と同等の材質であるため、上述のように、表面３ｃ、４ｃに５〜１０μｍ程度の凹凸が形成され、エッジ３ｄ、４ｄの曲率半径は１０μｍ程度となっている。なお、一般的な金属の研削加工に用いる砥石であって、かつ、仕上加工に近い加工で用いられる砥石の表面の凹凸は、上記の表面３ｃ、４ｃの凹凸と同程度の大きさとなっている。すなわち、表面３ｃ、４ｃの凹凸は、加圧の際にこの凹凸によって管状部材２の先端部分２ａの表面が荒れても、注射針等になる管状部材２の機能に影響を与えない程度の大きさとなっている。
【００４１】
ガイド部５は、図１に示すように、前後方向で当接した状態で固定される２枚のガイド板によって構成されている。２枚のガイド板の当接面には、管状部材２が挿通されるガイド孔（図示省略）が形成されている。このガイド孔によって、管状部材２は、上下方向に、かつ、加工溝３ａ、４ａに向かって案内される。このガイド部５は、第２ダイス取付部７の上部に固定されている。
【００４２】
第１ダイス取付部６は、ダイス３が固定されるとともにダイス３に振動を与える振動付与機構としての振動発生部１１を備えている。すなわち、本形態では、第１ダイス取付部６に取り付けられるダイス３は、振動して先端部分２ａを加圧する振動ダイスとなっている。また、第１ダイス取付部６は、振動発生部１１を支持する支持部１２と、支持部１２を前後方向（Ｙ方向）へ移動させるＹ軸移動機構１３と、Ｙ軸移動機構１３とともに支持部１２を左右方向（Ｘ方向）へ移動させるＸ軸移動機構１４を備えている。
【００４３】
振動発生部１１は、振動源となる振動発生素子（図示省略）と、この振動発生素子で発生した振動をダイス３に伝達する伝達部材１５とを備えている。振動発生素子はたとえば、圧電素子あるいは磁歪素子である。また、本形態の振動発生部１１は、ダイス３の振動周波数が超音波の周波数領域となるようにダイス３を振動させる。すなわち、本形態の振動発生部１１は、ダイス３を超音波振動させる。
【００４４】
伝達部材１５は、金属製のブロック部材であり、左右方向に細長い略直方体状に形成されている。伝達部材１５の左端側には、ダイス３が固定されるダイス固定部１５ａが上面から下側に向かって窪むように形成されている。ダイス固定部１５ａには、固定ネジ９が螺合されるネジ孔が形成されている。また、伝達部材１５の前後方向端には、右端から左側に向かって所定の範囲で、上方向に向かって突出する突出部１５ｂと、下側へ向かって突出する突出部１５ｃが形成されている。
【００４５】
突出部１５ｂには、突出部１５ｂからさらに上方向に向かって突出する２個の突起１５ｄが左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成されている。同様に、突出部１５ｃには、突出部１５ｃからさらに下方向に向かって突出する２個の突起１５ｅが左右方向に所定の間隔をあけた状態で形成されている。突起１５ｄ、１５ｅは、振動発生素子で発生した振動によって振動しているときの伝達部材１５の振幅がほぼ零となるいわゆる節の部分に形成されている。
【００４６】
本形態では、伝達部材１５の前後方向端に形成される２個の突出部１５ｂの間に、振動発生素子が取り付けられている。具体的には、ダイス固定部１５ａの振幅（より具体的には、ダイス固定部１５ａに固定されたダイス３の加工溝３ａ近傍の振幅）が最大となるように、振動発生素子が取り付けられている。なお、振動発生素子は、伝達部材１５の下側へ向かって突出する２個の突出部１５ｃの間に取り付けられても良い。また、振動発生素子は、２個の突出部１５ｂの間および２個の突出部１５ｃの間の両方に取り付けられても良いし、伝達部材１５の右端面に形成された凹部１５ｆに取り付けられても良い。
【００４７】
支持部１２は、伝達部材１５が載置される載置部材１６と、伝達部材１５を上側から押えて固定する押え部材１７と、ＸＹ平面上での伝達部材１５の傾きを調整するための２枚の当接板１８および４本の調整ネジ１９とを備えている。
【００４８】
載置部材１６は、平板状に形成された平板部１６ａと、押え部材１７を固定するための２個の固定部１６ｂとを備えている。２個の固定部１６ｂは、前後方向に所定の間隔をあけた状態で平板部１６ａの上面から上方向に突出するように形成されている。２個の固定部１６ｂにはそれぞれ、調整ネジ１９が螺合される２個のネジ孔１６ｃが左右方向に所定の間隔をあけた状態でかつ前後方向に貫通するように形成されている。
【００４９】
押え部材１７は、平板状に形成されており、固定ネジによって固定部１６ｂの上面に固定されている。本形態では、２個の固定部１６ｂの間に配置された伝達部材１５が平板部１６ａの上面と押え部材１７の下面とに挟まれた状態で、押え部材１７が固定部１６ｂの上面に固定されている。このように、押え部材１７が固定部１６ｂに固定されることで、伝達部材１５が支持部１２に固定されている。伝達部材１５が支持部１２に固定された状態では、平板部１６ａの上面と突起１５ｅの下端とが当接し、押え部材１７の下面と突起１５ｄの上端とが当接している。
【００５０】
２枚の当接板１８はそれぞれ、伝達部材１５の前面あるいは後面に当接した状態で、伝達部材１５と固定部１６ｂとの間に配置されている。前後方向における当接板１８の外側の面には、ネジ孔１６ｃに螺合された調整ネジ１９の先端が当接しており、ネジ孔１６ｃに対する調整ネジ１９のねじ込み量によって、ＸＹ平面上での伝達部材１５の傾きが調整される。
【００５１】
Ｙ軸移動機構１３は、支持部１２をＹ方向へ移動させるボールネジやリニアガイド等の駆動機構が連結された調整ダイヤル２１と、調整ダイヤル２１やボールネジ等が固定される固定部２２と、載置部材１６が固定されるとともに、固定部２２に対して前後方向へ相対移動する可動部２３とを備えている。このＹ軸移動機構１３では、調整ダイヤル２１を手動で回すことで、可動部２３が固定部２２に対してスライドして前後方向へ移動する。すなわち、調整ダイヤル２１を手動で回すことで、支持部１２等とともにダイス３が前後方向へ移動する。
【００５２】
Ｘ軸移動機構１４は、Ｙ軸移動機構１３とともに支持部１２を左右方向へ移動させるボールネジやリニアガイド等の駆動機構が連結された調整ダイヤル２４と、調整ダイヤル２４やボールネジ等が固定されるとともにベース板８に固定される固定部２５と、Ｙ軸移動機構１３の固定部２２が固定されるとともに、固定部２５に対して左右方向へ相対移動する可動部２６とを備えている。このＸ軸移動機構１４では、調整ダイヤル２４を手動で回すことで、可動部２６が固定部２５に対してスライドして左右方向へ移動する。すなわち、調整ダイヤル２４を手動で回すことで、Ｙ軸移動機構１３等とともにダイス３が左右向へ移動する。
【００５３】
第２ダイス取付部７は、ダイス４が固定される固定部材２８と、固定部材２８を支持する支持部２９とを備えている。本形態では、第２ダイス取付部７は、振動発生源を備えていないため、第２ダイス取付部７に取り付けられるダイス４は振動しない。すなわち、本形態では、第２ダイス取付部７に取り付けられるダイス４は、固定された状態でダイス３に対向配置される固定ダイスとなっている。
【００５４】
固定部材２８は、伝達部材１５と同様に、金属製のブロック部材であり、左右方向に細長い略直方体状に形成されている。固定部材２８の右端側には、ダイス４が固定されるダイス固定部２８ａが上面から下側に向かって窪むように形成されている。ダイス固定部２８ａには、固定ネジ９が螺合されるネジ孔が形成されている。また、固定部材２８の、ダイス固定部２８ａに隣接する位置には、下方向へ窪む凹部２８ｂが形成されている。この凹部２８ｂには、振動発生素子を配置することが可能になっている。
【００５５】
支持部２９は、固定部材２８が載置される載置部材３０と、固定部材２８を上側から押えて固定する押え部材３１と、ＸＹ平面上での固定部材２８の傾きを調整するための２枚の当接板３２および４本の調整ネジ３３とを備えている。
【００５６】
載置部材３０は、平板状に形成された平板部３０ａと、押え部材３１を固定するための２個の固定部３０ｂと、２個の固定部３０ｂに挟まれるように形成され固定部材２８が載置される載置部３０ｃとを備えている。平板部３０ａは、ベース板８の上面に固定されている。２個の固定部３０ｂは、前後方向に所定の間隔をあけた状態で平板部３０ａの上面から上方向に突出するように形成されている。２個の固定部３０ｂにはそれぞれ、調整ネジ３３が螺合される２個のネジ孔３０ｄが左右方向に所定の間隔をあけた状態でかつ前後方向に貫通するように形成されている。載置部３０ｃは、平板部３０ａの上面から上方向に突出するように、かつ、固定部３０ｂの上面より窪むように形成されている。
【００５７】
押え部材３１は、平板状に形成されており、固定ネジによって固定部３０ｂの上面に固定されている。本形態では、２個の固定部３０ｂの間に配置された固定部材２８が載置部３０ｃの上面と押え部材３１の下面とに挟まれた状態で、押え部材３１が固定部３０ｂの上面に固定されている。このように、押え部材３１が固定部３０ｂに固定されることで、固定部材２８が支持部２９に固定されている。固定部材２８が支持部２９に固定された状態では、載置部３０ｃの上面と固定部材２８の下面とが当接し、押え部材３１の下面と固定部材２８の上面とが当接している。
【００５８】
２枚の当接板３２はそれぞれ、固定部材２８の前面あるいは後面に当接した状態で、固定部材２８と固定部３０ｂとの間に配置されている。前後方向における当接板３２の外側の面には、ネジ孔３０ｄに螺合された調整ネジ３３の先端が当接しており、ネジ孔３０ｄに対する調整ネジ３３のねじ込み量によって、ＸＹ平面上での固定部材２８の傾きが調整される。
【００５９】
以上のように構成された鍛造装置１では、振動発生素子が振動すると、伝達部材１５を介してダイス３に振動が伝達されて、管状部材２の鍛造が行われる。本形態では、管状部材２の軸方向に直交する径方向（本形態では左右方向）の振動成分を有する振動が振動発生部１１からダイス３に与えられ、ダイス３は径方向に振動する。
【００６０】
また、本形態では、振動発生素子が振動していないときのダイス３が図５の二点鎖線で示す位置に配置されるように、Ｙ軸移動機構１３やＸ軸移動機構１４等によって、ダイス３の位置合せが行われる。すなわち、振動発生素子が振動していないときのダイス３がダイス４に径方向で近づくように、ダイス３の位置合せが行われる。そのため、振動発生素子が振動すると、ダイス３はまず、図５の実線で示すように、径方向でダイス４から離れる方向に移動し、その後、図５の二点鎖線で示すように、ダイス４に近づく方向に移動する。図５の二点鎖線で示す状態が、加工溝３ａと加工溝４ａとによる管状部材２の径方向への加圧が可能な状態である。なお、位置合せ後のダイス３とダイス４との左右方向の隙間は、管状部材２の先端部分２ａに形成される尖頭形状に応じて設定される。
【００６１】
（管状部材の鍛造方法）
図６は、本発明の実施の形態にかかる管状部材２の加工工程を示すフローチャートである。図７は、図６に示す加圧工程Ｓ４で管状部材２の表面に生じるバリ２ｄを説明するための図である。図８は、図６に示す加圧工程Ｓ４で管状部材２に生じたバリ２ｄが加工溝４ａのエッジ４ｄで除去される状況を説明するための図である。図９は、図６に示す加圧工程Ｓ４で管状部材２に生じたバリ２ｄが加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃで除去される状況を説明するための図である。
【００６２】
以下、鍛造装置１において、管状部材２の先端部分２ａを尖頭形状に加工する工程を説明する。
【００６３】
まず、ダイス３、４の位置合せを行う（工程Ｓ１）。具体的には、図５の二点鎖線で示す状態となるように、Ｙ軸移動機構１３やＸ軸移動機構１４等によって、ダイス３、４の位置合せを行う。その後、管状部材２をセットする（工程Ｓ２）。具体的には、スピンドル（図示省略）に管状部材２の上端側を固定するとともに、ガイド部５のガイド溝（図示省略）に管状部材２を挿通して、対向配置される加工溝３ａ、４ａの間に管状部材２の下端部分を配置する。
【００６４】
その後、スピンドルの回転機構で管状部材２の回転を開始する（工程Ｓ３）。その後、管状部材２を回転させた状態で、スピンドルの送り機構で管状部材２を加工溝３ａ、４ａに向かって挿入しながら（すなわち、管状部材２を軸方向へ送りながら）、ダイス３を振動させ、管状部材２の先端部分２ａを加圧（鍛造）する（加圧工程Ｓ４）。すなわち、ダイス３の加工溝３ａとダイス４の加工溝４ａとによって、先端部分２ａを左右方向から挟んで加圧する。本形態の加圧工程Ｓ４では、回転機構によって管状部材２を常時回転させる。また、加圧工程Ｓ４では、送り機構で管状部材２を連続的に送る。
【００６５】
そして、加圧工程Ｓ４での加圧により先端部分２ａの加工が完了したか（先端部分２ａが所定の尖頭形状に加工されたか）否かを判断する（工程Ｓ５）。たとえば、送り機構による管状部材２の挿入量によって、先端部分２ａが所定の尖頭形状に加工されたか否かを判断する。管状部材２の加工が完了していない場合には、管状部材２の回転および挿入を継続するとともに、ダイス３の振動を継続する。
【００６６】
一方、管状部材２の加工が完了している場合には、ダイス３の振動を停止するとともに、管状部材２の回転および挿入を停止する（工程Ｓ６）。その後、管状部材２をスピンドルから取り外すとともに、ガイド部５から抜いて（工程Ｓ７）、尖頭形状の加工が終了する。
【００６７】
ここで、加圧工程Ｓ４では、ダイス３の振動によって、図７に示すように、管状部材２の表面の、ダイス３とダイス４との合わせ目に対応する位置に径方向外側に向かって突出するバリ２ｄが発生する。一方、本形態の加圧工程Ｓ４では、回転機構によって管状部材２を常時回転させているため、バリ２ｄは、図８に示すように、エッジ４ｄ（あるいはエッジ３ｄ）に当り、鋭利に形成されたエッジ３ｄ、４ｄよって切削されて除去される。あるいは、バリ２ｄは、図９に示すように、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃに接触し、砥石状に形成された表面３ｃ、４ｃで研削（あるいは研磨）されて除去される。
【００６８】
なお、管状部材２の加工時に、加工部位（すなわち、先端部分２ａと加工溝３ａ、４ａとの間）に向かって加工用の潤滑油を供給しても良い。この場合には、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃやエッジ３ｄ、４ｄで除去された細かい加工屑を潤滑油とともに加工部位から取り除くことができる。また、潤滑油に代えて、加工部位に研削砥粒を供給しても良い。この場合には、管状部材２の先端部分２ａを鏡面に仕上ることが可能になる。
【００６９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、振動するダイス３の加工溝３ａの表面３ｃには、管状部材２の表面に生じるバリ２ｄが除去可能となるような微小な凹凸が形成され、固定されたダイス４の表面４ｃにも、バリ２ｄが除去可能となるような微小な凹凸が形成されている。すなわち、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃは砥石状に形成されている。また、本形態では、加圧工程Ｓ４で、ダイス３を振動させて、加工溝３ａ、４ａによって管状部材２を径方向に加圧している。そのため、本形態では、上述のように、加工溝３ａ、４ａによって管状部材２を加圧しながら（すなわち、鍛造しながら）、表面３ｃ、４ｃで管状部材２の表面に生じるバリ２ｄを除去することができる。したがって、本形態では、バリ２ｄを除去するための工程を別途設ける必要がなくなる。その結果、本形態では、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃを砥石状に形成するといった簡易な構成で、管状部材２の製造工程を簡素化することができる。
【００７０】
特に本形態では、加工溝３ａ、４ａのエッジ３ｄ、４ｄが鋭利に形成されている。そのため、上述のように、表面３ｃ、４ｃに加え、エッジ３ｄ、４ｄを利用して、管状部材２に生じるバリ２ｄを除去することができる。また、本形態では、鍛造装置１が管状部材２を回転させる回転機構を備え、加工溝３ａ、４ａで管状部材２を加圧する際に、ダイス３、４に対して管状部材２を回転させている。そのため、表面３ｃ、４ｃおよびエッジ３ｄ、４ｄにバリ２ｄを確実に接触させることができる。その結果、本形態では、バリ２ｄを確実に除去することができる。
【００７１】
また、本形態では、バリ２ｄは、砥石状に形成された表面３ｃ、４ｃで研削（あるいは研磨）されて除去されるため、管状部材２の先端部分２ａの表面を比較的きれいな仕上面とすることができる。
【００７２】
本形態では、振動発生部１１は、ダイス３を超音波振動させており、送り機構によって軸方向へ送られる管状部材２の単位長さ当たりの加圧回数が多くなっている。また、本形態では、加圧工程Ｓ４で、管状部材２を常時、回転させながら管状部材２を軸方向へ送っており、ダイス３、４の合わせ目に対応して発生するバリ２ｄの管状部材２における発生箇所を変えることができる。そのため、管状部材２には比較的大きなバリが生じにくくなる。すなわち、管状部材２に生じるバリ２ｄは比較的小さいものになる。したがって、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃあるいはエッジ３ｄ、４ｄによって、管状部材２に生じるバリ２ｄを確実に除去することができる。
【００７３】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００７４】
上述した形態では、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃはいずれも砥石状に形成されている。この他にもたとえば、表面３ｃ、４ｃのいずれか一方のみが砥石状に形成され、他方は鏡面状に形成されても良い。また、上述した形態では、加工溝３ａ、４ａのエッジ３ｄ、４ｄはいずれも鋭利に形成されているが、エッジ３ｄ、４ｄのいずれか一方のみが鋭利に形成されても良い。これらの場合であっても上述した形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、加工溝３ａ、４ａの表面３ｃ、４ｃのみでバリ２ｄを除去できる場合には、エッジ３ｄ、４ｄは鋭利に形成されなくても良い。なお、エッジ３ｄ、４ｄのみでバリ２ｄを除去できる場合には、表面３ｃ、４ｃを砥石状ではなく鏡面状に形成することも可能である。
【００７５】
上述した形態では、加圧工程Ｓ４で、回転機構によって管状部材２を回転させている。この他にもたとえば、加圧工程Ｓ４で、管状部材２を回転させずに、送り機構で管状部材２を上下動させながら、ダイス３を振動させて、管状部材２の先端部分２ａを加圧しても良い。この場合であっても、表面３ｃ、４ｃで管状部材２の表面に生じるバリ２ｄを除去することが可能になる。また、上述した形態では、加圧工程Ｓ４で、管状部材２を常時、回転させているが、管状部材２を間欠的に回転させても良い。さらに、上述した形態では、加圧工程Ｓ４で、送り機構で管状部材２を軸方向へ連続的に送っているが、管状部材２を間欠的に送っても良い。
【００７６】
上述した形態では、振動発生素子が振動していないときのダイス３が図５の二点鎖線で示す位置に配置されるように、ダイス３の位置合せが行われ、振動発生素子が振動すると、ダイス３はまず、ダイス４から離れる方向に移動し、その後、ダイス４に近づく方向に移動している。この他にもたとえば、振動発生素子が振動していないときのダイス３が径方向でダイス４から離れるように、ダイス３の位置合せが行われ、振動発生素子が振動すると、ダイス３がまず、径方向でダイス４に近づく方向に移動し、その後、ダイス４から離れる方向に移動しても良い。
【００７７】
上述した形態では、図５に示すように、管状部材２の径方向の振動成分を有する振動が振動発生部１１からダイス３に与えられ、ダイス３は径方向に振動している。この他にもたとえば、管状部材２の軸方向の振動成分および管状部材２の径方向の振動成分を有する振動が振動発生部１１からダイス３に与えられて、ダイス３が管状部材２の軸方向および径方向に振動しても良い。たとえば、ダイス３が略円弧状に振動するようにダイス３に振動が付与されても良い。すなわち、前後方向で見たときのダイス３の振動時の軌跡が略円弧状になるような振動がダイス３に付与されても良い。また、前後方向で見たときのダイス３の振動時の軌跡が略円状あるいは略楕円状になるような振動がダイス３に付与されても良い。また、前後方向で見たときのダイス３の振動時の軌跡が傾斜する直線状となるような振動がダイス３に付与されても良い。
【００７８】
上述した形態では、ダイス４が固定され、管状部材２の加工時にダイス３が振動している。この他にもたとえば、ダイス３が固定され、ダイス４が管状部材２の加工時に振動しても良い。すなわち、ダイス４が振動ダイスとなっても良い。また、管状部材２の加工時に、ダイス３とダイス４とがともに振動しても良い。すなわち、ダイス３、４の両者が振動ダイスとなっても良い。この場合には、ダイス３、４が同じような軌跡を描くように振動しても良いし、ダイス３、４が違う軌跡を描くように振動しても良い。
【００７９】
上述した形態では、伝達部材１５に振動発生素子が固定され、この振動発生素子の振動が伝達部材１５に伝達されている。この他にもたとえば、伝達部材１５の近傍に、偏心軸付の振動モータ、ボイスコイルモータあるいはソレノイド等の振動発生源が配置されて、これらの振動発生源で発生する振動が伝達部材１５に伝達されても良い。また、ボルト締めランジュバン（ＢＬＴ）等の振動発生源がダイス３に直接、取り付けられ（すなわち、内蔵され）、ＢＬＴで発生する振動によってダイス３が振動しても良い。
【００８０】
上述した形態では、管状部材２を保持するスピンドルが管状部材２を回転させる回転機構を備えているが、この回転機構に代えて、管状部材２の軸中心を回転中心としてダイス３、４を回転させる回転機構を設けても良い。また、上述した形態では、鍛造装置１は２分割された一対（すなわち２個）のダイス３、４を備えているが、鍛造装置１は３分割以上に分割された複数のダイスを備えていても良い。
【００８１】
上述した形態では、鍛造装置１で加工される被加工物は中空円筒状の管状部材２であるが、鍛造装置１で加工される被加工物は管状部材２には限定されない。たとえば、鍛造装置１で加工される被加工物は、図１０に示すような段付の円柱部材５２であっても良い。この場合には、加工溝３ａ、４ａは、段付の半円柱形状に形成される。また、この場合には、加圧工程Ｓ４において、円柱部材５２を停止させた状態で、加工溝３ａ、４ａで加圧を行っても良い。また、加圧工程Ｓ４で、被加工物を回転させずに送り機構で被加工物を上下動させながら、被加工物を加圧する場合には、径方向における被加工物の断面形状は円形ではない菱形等の形状であっても良い。
【００８２】
上述した形態では、振動発生部１１は、超音波の周波数領域となる振動周波数でダイス３を振動させている。この他にもたとえば、振動発生部１１は、超音波の周波数領域よりも低い振動周波数でダイス３を振動させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる鍛造装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の鍛造装置で加工された管状部材を示す図であり、（Ａ）はその一例を示し、（Ｂ）は他の例を示す。
【図３】図１に示すダイスを示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【図４】図３に示す加工溝の拡大斜視図である。
【図５】図３に示すダイスの振動を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる管状部材の加工工程を示すフローチャートである。
【図７】図６に示す加圧工程で管状部材の表面に生じるバリを説明するための図である。
【図８】図６に示す加圧工程で管状部材に生じたバリが加工溝のエッジで除去される状況を説明するための図である。
【図９】図６に示す加圧工程で管状部材に生じたバリが加工溝の表面で除去される状況を説明するための図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態にかかる被加工物を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  鍛造装置
２  管状部材（被加工物）
３  ダイス（振動ダイス）
３ａ、４ａ  加工溝
３ｃ、４ｃ  表面
３ｄ、４ｄ  エッジ
４  ダイス（固定ダイス）
１１  振動発生部（振動付与機構）
５２  円柱部材（被加工物）
Ｓ４  加圧工程
【図１】
0004755167.tif 000002
【図２】
0004755167.tif 000003
【図３】
0004755167.tif 000004
【図４】
0004755167.tif 000005
【図５】
0004755167.tif 000006
【図６】
0004755167.tif 000007
【図７】
0004755167.tif 000008
【図８】
0004755167.tif 000009
【図９】
0004755167.tif 000010
【図１０】
0004755167.tif 000011