(57)【要約】【課題】  アルミニウム合金等の軽金属材料の無駄が生じないように、鍛造時に同時に、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成すること。【解決手段】  上下方向に移動可能な可動台１４と、軽金属合金からなる加工素材が供給される可動台１４上に載置された下金型１２と、下金型１２に対して上下方向に移動可能に保持された上金型１０と、下金型１２と上金型１０とが閉塞した状態で下金型１２と上金型１０との間に形成される鍛造空間内に水平方向に移動可能に挿入される閉塞中空部形成用のパンチ１７と、可動台１４の上下方向の動きを水平方向の動きに変換してパンチ１７に伝達する方向変換機構１８とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に移動可能な可動台と、軽金属合金からなる加工素材が供給される上記可動台上に載置された下金型と、上記下金型に対して上下方向に移動可能に保持された上金型と、上記下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間内に水平方向に移動可能に挿入される閉塞中空部形成用のパンチと、上記可動台の上下方向の動きを上記水平方向の動きに変換して上記パンチに伝達する方向変換機構とを備え、上記軽金属合金からなる加工素材を上記下金型と上金型とにより鍛造すると同時に上記パンチにより水平方向の閉塞中空部を形成するようにしてなる閉塞中空材の鍛造装置。
【請求項２】
請求項１において、前記軽金属合金はアルミニウム合金であり、前記鍛造空間は、一端部側に厚肉部が形成される厚肉空間部と、該厚肉空間部に連続して水平方向に形成される薄肉空間部とを有するように構成され、上記一端部側に前記パンチを配設し、前記一端部側より前記厚肉空間部の途中位置まで上記パンチが押圧挿入されることにより前記水平方向の閉塞中空部を形成するように構成したことを特徴とする閉塞中空材の鍛造装置。
【請求項３】
請求項１において、前記方向変換機構は、前記可動台に設けた支軸と、該支軸に回動可能に保持された揺動アームとを備え、該揺動アームは、固定のベースフレームに回動可能に連結された固定側連結部と、前記パンチを保持するパンチ台に回動可能に連結されたパンチ側連結部とを備えていることを特徴とする閉塞中空材の鍛造装置。
【請求項４】
上下方向に移動可能な可動台と、該可動台上に載置された下金型と、上記下金型に対して上下方向に移動可能に保持された上金型と、上記下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間に水平方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチと、上記可動台の上下方向の動きを上記水平方向の動きに変換して上記パンチに伝達する方向変換機構とを備え、
軽金属合金からなる加工素材を上記下金型に供給したのち、上記上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより上記方向変換機構を介して上記パンチを水平方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしてなる閉塞中空材の鍛造方法。
【請求項５】
請求項４において、前記軽金属合金はアルミニウム合金であり、前記鍛造空間は、一端部側に厚肉部が形成される厚肉空間部と、該厚肉空間部に連続して水平方向に形成される薄肉空間部とを有するように構成され、上記一端部側に前記パンチを配設し、前記一端部側より前記厚肉空間部の途中位置まで上記パンチを押圧挿入することにより前記水平方向の閉塞中空部を形成するように構成したことを特徴とする閉塞中空材の鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金等の軽金属合金を閉塞中空材として加工する加工装置及び加工方法に関するものであり、特に、鍛造時に同時に、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することのできる閉塞中空材の鍛造装置及び鍛造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、アルミニウム合金及びマグネシウム合金等の軽金属を閉塞中空材として加工する金属加工方法に関し、鍛造と押し出し加工とを連続的に行う金属加工方法が知られている。例えば、特開２００３−７１５４０号公報には、金属加工素材の先端部をまず閉塞鍛造成形し、その後連続的に押し出し加工するようにした金属加工方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−７１５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特開２００３−７１５４０号公報に開示の金属加工方法は、鍛造と押し出し加工とを連続的に同方向に行う技術であり、鍛造時に同時に、連続して鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することはできない。一般的に、概略平板状の板部材の中央厚肉部に、その平板状の方向に伸びる閉塞中空部を設ける場合、一旦、鍛造により、上記中央厚肉部が閉塞された状態の平板状の鍛造品をまず構成し、その後、上記中央厚肉部に中空部を構成するよう孔開け加工を施し、その平板状の方向に伸びる閉塞中空部を設けるようにすることが普通である。
【０００４】
しかしながら、上記のように、鍛造により、中央厚肉部が閉塞された形状の平板状の鍛造品をまず構成し、その後、上記中央厚肉部に中空部を構成するよう孔開け加工を施す方法は、加工工程が増加するだけでなく、上記中空部を形成するための孔開け加工を行うことにより、素材であるアルミニウム合金等の軽金属材料が無駄となってしまう。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、簡単な工程及び装置で、アルミニウム合金等の軽金属材料の無駄も生じないように、鍛造時に同時に、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することのできる閉塞中空材の鍛造装置及び鍛造方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明における閉塞中空材の鍛造装置は、上下方向に移動可能な可動台と、軽金属合金からなる加工素材が供給される上記可動台上に載置された下金型と、上記下金型に対して上下方向に移動可能に保持された上金型と、上記下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間内に水平方向に移動可能に挿入される閉塞中空部形成用のパンチと、上記可動台の上下方向の動きを上記水平方向の動きに変換して上記パンチに伝達する方向変換機構とを備え、上記軽金属合金からなる加工素材を上記下金型と上金型とにより鍛造すると同時に上記パンチにより水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成からなる閉塞中空材の鍛造装置によれば、下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間内に上記可動台の移動方向と直交する方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチと、上記可動台の上下方向の動きを上記水平方向の動きに変換して上記パンチに伝達する方向変換機構とを備えているものであるから、上記鍛造空間が形成されてから更に上記下金型と上金型とをそのまま下降させることにより、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができる。
【０００８】
本発明は、軽金属合金としてはアルミニウム合金が好適に適用でき、鍛造空間としては、一端部側に厚肉部が形成される厚肉空間部と、該厚肉空間部に連続して水平方向に形成される薄肉空間部とを有するように構成されている鍛造部品に適用することが好ましい。この場合、上記厚肉部が形成される上記一端部側にパンチを配設し、上記一端部側より上記厚肉空間部の途中位置まで上記パンチが押圧挿入されるように構成しておけば、容易に、鍛造と同時に、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することができる。
【０００９】
本発明においては、上記方向変換機構は、可動台に設けた支軸と、該支軸に回動可能に保持された揺動アームとを備え、該揺動アームは、固定のベースフレームに回動可能に連結された固定側連結部と、前記パンチを保持するパンチ台に回動可能に連結されたパンチ側連結部とを備えているように構成することが好ましい。
【００１０】
上記のように揺動アームと、可動台、固定のベースフレーム、パンチを保持するパンチ台との連結関係を構成しておくと、可動台の下降動作に伴って上記パンチを鍛造空間内に押し出すことができ、上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間の下降動作に合わせて、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することができることになる。
【００１１】
また、本発明における閉塞中空材の鍛造方法は、上下方向に移動可能な可動台と、該可動台上に載置された下金型と、上記下金型に対して上下方向に移動可能に保持された上金型と、上記下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間に水平方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチと、上記可動台の上下方向の動きを上記水平方向の動きに変換して上記パンチに伝達する方向変換機構とを備え、軽金属合金からなる加工素材を上記下金型に供給したのち、上記上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより、上記方向変換機構を介して上記パンチを上記金型の移動方向と直交する方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたものである。
【００１２】
以上のような閉塞中空材の鍛造方法によれば、軽金属合金からなる加工素材を下金型に供給したのち、上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより上記パンチを上記金型の移動方向と直交する方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたものであるから、金型を下降させる一連の動作により、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができる。
【００１３】
上記閉塞中空材の鍛造方法においては、鍛造される軽金属合金はアルミニウム合金が好適であり、鍛造空間は、一端部側に厚肉部が形成される厚肉空間部と、該厚肉空間部に連続して水平方向に形成される薄肉空間部とを有するように構成されていることが好ましい。この場合、上記厚肉部が形成される厚肉空間部の上記一端部側にパンチを配設し、上記一端部側より前記厚肉空間部の途中位置まで上記パンチが押圧挿入されるように構成すると、概略平板状の板材の中央厚肉部に、平板状の方向に伸びる閉塞中空部を容易に設けることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明における閉塞中空材の鍛造装置によれば、下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間内に金型の移動方向と直交する方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチを備えているから、上記鍛造空間が形成されてから更に上記下金型と上金型とを下降させ、この下降動作によって、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができ、鍛造と同時に鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することができる。
【００１５】
また、本発明における閉塞中空材の鍛造方法によれば、軽金属合金からなる加工素材を下金型に供給したのち、上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより上記パンチを上記金型の移動方向と直交する方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたものであるから、一連の動作により、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す最良の形態を参照して、本発明の閉塞中空材の鍛造装置及び鍛造方法について説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した閉塞中空材の鍛造装置の側断面図、図２は、図１に示す閉塞中空材の鍛造装置によって鍛造される閉塞中空材の一例を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。図３は、図１に示す閉塞中空材の鍛造装置において、下金型と閉塞中空部形成用のパンチとの配置関係を示す平面説明図、図４は、下金型と上金型との閉塞状態を示す側断面図、図５は、閉塞中空部形成用のパンチにより水平方向の閉塞中空部を形成する状態を示す側断面図である。
【００１８】
図１において、１０は、上部可動プレート１１に保持された上金型であり、上部可動プレート１１が図示しない駆動源により上下移動されることにより、上金型１０も上下動する。１２は、上金型１０と合わせられる下金型で、固定のベースフレームである固定フレーム１３に上下方向に移動可能に支持された下部可動プレート１４に取り付けられている。下金型１２は、通常は、図１に示す上昇位置に保持されている。
【００１９】
上金型１０の下面には、鍛造空間を形成するための所定形状の凹部１５が形成されており、また、下金型１２の上面には、鍛造空間を形成するための所定形状の凹部１６が形成されており、上金型１０と下金型１２とが閉塞されたときに、上金型１０の凹部１５と下金型１２の凹部１６とが密閉され、所定の鍛造空間が形成されるようになっている。
【００２０】
下金型１２を取り付けた上下方向に移動可能な可動台である下部可動プレート１４には、その移動方向である上下方向と直交する方向の水平方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチ１７が取り付けられ、また、パンチ１７を保持するパンチ台２３が取り付けられている。従って、これらパンチ１７及びパンチ台２３も、下部可動プレート１４とともに上下方向に移動可能である。
【００２１】
この下部可動プレート１４には、下部可動プレート１４の上下方向の動きを水平方向の動きに変換して上記パンチ１７に伝達する方向変換機構１８が取り付けられている。
【００２２】
この方向変換機構１８は、可動台である下部可動プレート１４に設けられた支軸１９と、該支軸１９に回動可能に保持された２つの自由端部２０ａ、２０ｂを有する揺動アーム２０とを備えており、上記２つの自由端部２０ａ、２０ｂにおいて一方側の自由端部２０ａは、固定フレーム１３上に配置された支持ブロック２１に支軸２２を介して回動可能に連結され、他方側の自由端部２０ｂはパンチ１７を保持するパンチ台２３に支軸２４を介して回動可能に連結されて構成されている。従って、支持ブロック２１に設けられた支軸２２が、固定のベースフレームに回動可能に連結された固定側連結部であり、パンチ台２３に設けられた支軸２４がパンチ側連結部となる。
【００２３】
以上のように方向変換機構１８が構成されていると、下部可動プレート１４が図１に示す上昇位置から下降すると、下部可動プレート１４に設けられた支軸１９も下降するが、揺動アーム２０における一方側の自由端部２０ａは、固定フレーム１３上に配置された支持ブロック２１に配置された支軸２２に連結されているから、その位置は移動せず、他方側の自由端部２０ｂが支軸２４を介してパンチ１７を保持するパンチ台２３を図において右側水平に移動させることになる。
【００２４】
図２は、図１に示す本発明の鍛造装置によって鍛造される閉塞中空材２５の形状を示すものである。閉塞中空材２５は、軽金属合金であるアルミニウム合金で形成されるものであり、一端部側に厚肉部２５ａが形成され、厚肉部２５ａに連続して水平方向に薄肉部２５ｂを有するように構成される。上記厚肉部２５ａには、一端部側より厚肉部２５ａの途中位置まで閉塞中空部２５ｃが形成される。
【００２５】
図３は、図１に示す閉塞中空材の鍛造装置において、下金型１２と閉塞中空部形成用のパンチ１７との位置関係を説明するための平面図である。図３において、下部可動プレート１４は紙面に直交する方向に移動可能となっており、これに対して、パンチ１７は紙面と平行に右斜め下方に移動可能であり、パンチ１７が図３に示す位置から進出すると、パンチ１７の先端部は、下金型１２の凹部１６内に到達する。
【００２６】
下金型１２の凹部１６は、鍛造空間として、パンチ１７が進出する側に厚肉部２５ａが形成されるように厚肉空間部１６ａを有し、この厚肉空間部１６ａに連続して水平方向に薄肉部２５ｂが形成されるよう薄肉空間部１６ｂを有するように構成されている。また、上金型１０に形成されている凹部１５にも、下金型１２の凹部１６と同様、パンチ１７が進出する側に厚肉部２５ａが形成されるように厚肉空間部を有し、この厚肉空間部に連続して水平方向に薄肉部２５ｂが形成されるよう薄肉空間部を有するように構成されている。但し、これらの凹部１５、１６の形状は、製造される鍛造品の形状によって適宜変更することができる。そして、上記パンチ１７は、凹部１６における厚肉空間部１６ａの途中位置まで押圧挿入されるように設定されている。
【００２７】
以上のように構成された本発明の鍛造装置において、アルミニウム合金の素材であるワークＷを所定の温度に加熱し、その状態で図１に示す下金型１２の凹部１６上に供給し、上部可動プレート１１に保持された上金型１０を下降させる。上金型１０が図４に示すように下金型１２に密着した閉塞状態となると、下金型１２の凹部１６と上金型１０の凹部１５とにより所定の鍛造空間が形成され、ワークＷが鍛造される。
【００２８】
上部可動プレート１１に保持された上金型１０は、図４に示す状態から、停止することなくそのまま更に下降され、上金型１０とともに下金型１２、即ち、下部可動プレート１４が下降する。下部可動プレート１４が下降すると、下部可動プレート１４に設けられた支軸１９も下降し、揺動アーム２０は、固定フレーム１３上に配置された支軸２２を中心に、図４において時計方向に回動し、パンチ台２３、即ち、パンチ１７を右側方向水平に押し出しさせる。
【００２９】
パンチ１７は、下金型１２の凹部１６と上金型１０の凹部１５とにより形成された鍛造空間内に進入するが、その進入位置は、鍛造空間を形成する厚肉空間部１６ａの途中位置までであるので、パンチ１７により加熱された軽金属合金からなる加工素材を閉塞中空材２５として鍛造することができると同時に、その閉塞中空材２５に水平方向の閉塞中空部２５ｃを形成することができる。即ち、鍛造品の鍛造時と同時に、鍛造方向と直交する方向の閉塞中空部を構成することができる。
【００３０】
以上のようにして鍛造工程が終了すると、上部可動プレート１１、即ち、上金型１０は上昇し、それに伴って、下金型１２とともに下部可動プレート１４も上昇する。下部可動プレート１４が上昇すると、既に説明した鍛造工程と逆の動作によりパンチ台２３及びパンチ１７は原位置に復帰し、図４の状態を経て、図１の状態に復帰する。この時、図示しない突き上げ機構により、鍛造された閉塞中空材２５が離型され、取り出される。
【００３１】
以上説明したように、本形態における閉塞中空材の鍛造装置によれば、下金型と上金型とが閉塞した状態で上記下金型と上金型との間に形成される鍛造空間内に金型の移動方向と直交する方向に移動可能な閉塞中空部形成用のパンチを備えているから、上記鍛造空間が形成されてから更に上記下金型と上金型とを下降させ、この下降動作によって、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができる。
【００３２】
また、本形態における閉塞中空材の鍛造方法によれば、軽金属合金からなる加工素材を下金型に供給したのち、上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより上記パンチを上記金型の移動方向と直交する方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたものであるから、一連の動作により、軽金属合金からなる加工素材を鍛造すると同時に水平方向の閉塞中空部を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明では、軽金属合金からなる加熱した加工素材を下金型に供給したのち、上金型を下降させ、上記下金型と上金型とにより鍛造空間を形成するとともに、更に上記下金型と上金型とを下降させることにより上記パンチを上記金型の移動方向と直交する方向に移動させ、水平方向の閉塞中空部を形成するようにしたものであるから、アルミニウム合金及びマグネシウム合金等を含む各種の軽金属合金の鍛造に対して適用することができる。また、連動するパンチの数を増加させることにより、閉塞中空材に形成する閉塞中空部の数も１箇所に限らず、複数箇所に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を適用した閉塞中空材の鍛造装置の側断面図である。
【図２】図１の閉塞中空材の鍛造装置によって鍛造される閉塞中空材を示すものであり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】図１の閉塞中空材の鍛造装置において、下金型と閉塞中空部形成用のパンチとの関係を示す平面説明図である。
【図４】下金型と上金型との閉塞状態を示す側断面図である。
【図５】閉塞中空部形成用のパンチにより水平方向の閉塞中空部を形成する状態を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  上金型
１１  上部可動プレート
１２  下金型
１３  固定フレーム
１４  下部可動プレート
１５，１６  凹部
１６ａ  厚肉空間部
１６ｂ  薄肉空間部
１７  パンチ
１８  方向変換機構
１９  支軸
２０  揺動アーム
２２  支軸
２３  パンチ台
２４  支軸
２５  閉塞中空材
２５ａ  厚肉部
２５ｂ  薄肉部
２５ｃ  閉塞中空部
【図１】
2005103629.tif 000003
【図２】
2005103629.tif 000004
【図３】
2005103629.tif 000005
【図４】
2005103629.tif 000006
【図５】
2005103629.tif 000007