(57)【要約】【課題】型寿命の向上などが優れた熱間鍛造装置及び熱間鍛造方法を提供すること。【解決手段】ワークの成形後からワークが搬送乃至は除去されるまでの間のワークから型への熱移動量を減少させることで型寿命を向上する。本発明の熱間鍛造装置はパンチと、ダイス１１と、ダイス１１に組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピン１２と、パンチ、ダイス１１及びノックアウトピン１２にて熱間鍛造された後のワークＷをダイス１２から突き出す方向にノックアウトピン１２を移動させるノックアウトピン駆動手段１３と、を有する熱間鍛造装置であって、ノックアウトピン駆動手段１３は、熱間鍛造された後のワークＷを複数段階に分けて突き出す機構を備えることを特徴とする。つまり、ノックアウトピン１２がワークＷを複数段階に分けて突き出すことで、ワークＷをダイス１１内に保持しながらワークＷからダイス１１への熱移動量を低減することができる。【選択図】図１
2005211972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチと、該パンチに対向して設けられるダイスと、該ダイスに組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピンと、該パンチ、該ダイス及び該ノックアウトピンにて熱間鍛造された後のワークを該ダイスから突き出す方向に該ノックアウトピンを移動させるノックアウトピン駆動手段と、を有する熱間鍛造装置であって、
前記ノックアウトピン駆動手段は、熱間鍛造された後の前記ワークを複数段階に分けて突き出す機構を備えることを特徴とする熱間鍛造装置。
【請求項２】
更に、前記ノックアウトピン駆動手段が前記ダイス内から該ワークを完全に突き出す動作と協働して前記ワークを把持し、その後搬送する搬送手段を有する請求項１に記載の熱間鍛造装置。
【請求項３】
前記ノックアウトピン駆動手段は、ストロークの大きさが前記ノックアウトピンによる複数段階での前記ワークの突き出し量に応じてそれぞれ設定された複数のシリンダを直列及び／又は並列に組み合わせた手段である請求項１又は２に記載の熱間鍛造装置。
【請求項４】
パンチと、該パンチに対向して設けられるダイスと、該ダイスに組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピンと、を有する熱間鍛造装置にて行う熱間鍛造方法であって、
前記ダイス内にワークを載置する工程と、
該ダイス、前記ノックアウトピン及び前記パンチによる該ワークを熱間鍛造する工程と、
該ノックアウトピンにより、熱間鍛造された後の該ワークを複数段階に分けて突き出す工程と、を有することを特徴とする熱間鍛造方法。
【請求項５】
更に、前記ノックアウトピンが前記ダイス内から該ワークを完全に突き出す動作と協働して前記ワークを把持し、その後搬送する工程を有する請求項４に記載の熱間鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形後のワークを型内からノックアウトする機構に特徴を有する熱間鍛造装置及び熱間鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱間鍛造装置には成形後のワークを金型内から突き出すノックアウト機構を備えるものがある。例えば、従来の熱間鍛造装置は、図９（特許文献１の第１図を改変引用）に示すように、パンチ９５と、そのパンチ９５に対向して設けられるダイス９１３と、そのダイス９３１に組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピン９３５と、そのノックアウトピン９３５をノックアウトロッド９３９を介して移動させるノックアウトピン駆動手段（図略）とを有している（特許文献１）。
【０００３】
この熱間鍛造装置はパンチ９５とダイス９１３とノックアウトピン９３５と必要に応じて設けられるその他の構成要素（パンチピン９３１、スリーブノックアウト９３２など）との組み合わせにより型を形成している。熱間鍛造装置は、この型内に装入されたワークを押圧して所定の形状に成形している。成形されたワークはノックアウトピン９３５により型内から突き出される。
【特許文献１】特開平３−２４８７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱間鍛造はワークを構成する材料の再結晶温度以上に加熱して塑性変形を行うものであり、鉄鋼材料などでは数百℃から千数百℃（例えば４５０℃以上）にまで加熱する。従って、熱間鍛造装置に用いる型は高熱の影響を受けて耐久性が低下することになる。
【０００５】
本願発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ノックアウト機構を改良することにより型寿命の向上などが従来技術よりも優れた熱間鍛造装置及び熱間鍛造方法を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決することを目的に鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。熱間鍛造は複数の型にて順次成形して目的の形状にすることが良く行われている。そのような熱間鍛造装置では、ワークの成形後に型を開き、搬送手段により型内からワークが把持・移動されて次の型内などに載置される。従って、成形後のワークは型が開かれて搬送手段により把持されるまでの間はダイス内に密着した状態で保持されている。つまり、ワークの成形後、搬送手段により搬送されるまでの間はワークから型に対しての熱の移動量が多くなり、型寿命が低下する一因になると考えられる。
【０００７】
そこで、型寿命を向上させる手法として、ワークの成形後から搬送手段などによりワークが搬送乃至は除去されるまでの間のワークから型への熱移動量を減少させることで型寿命を向上することに想到した。そして、ワークから型への熱移動量を減少させるためにノックアウト機構に着目し、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、上記課題を解決する本発明の熱間鍛造装置は、パンチと、該パンチに対向して設けられるダイスと、該ダイスに組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピンと、該パンチ、該ダイス及び該ノックアウトピンにて熱間鍛造された後のワークを該ダイスから突き出す方向に該ノックアウトピンを移動させるノックアウトピン駆動手段と、を有する熱間鍛造装置であって、
前記ノックアウトピン駆動手段は、熱間鍛造された後の前記ワークを複数段階に分けて突き出す機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
つまり、ノックアウトピンがワークを複数段階に分けて突き出すことで、ワークを型内に保持しながらワークから型への熱移動量を低減することができる。
【００１０】
ここで、特許文献１などに記載された従来技術の熱間鍛造装置ではノックアウト機構によるワークの突き出しは成形終了後、一段階にて行われている。従来技術でノックアウトピンによりワークを突き出すのは、ワークの成形後、型開きを経て、搬送手段がワークを受け取りに型内のワーク近傍にまで移動した後、型内にてワークを保持する必要がなくなったときであった。そこで、本発明では、ワークの成形後、搬送手段がワークを受け取りに移動して来るまでの間のワークから型への熱移動量を減少させるために、搬送手段がワークを受け取る前までに、ノックアウトピンによりワークを僅かに突き出して、型と成形されたワークとの接触面積を予め減少させることにした。接触面積を減少することで、ワークから型への熱移動量を減少できる。その結果、型寿命の向上とワークの型内での保持とが両立できる。そして、ワークを複数段階にて突き出す構成を採用することによる副次的な効果として、型潤滑液の適正付着や、型動作の安定化を図ることができる。
【００１１】
そして、前記ノックアウトピン駆動手段が前記ダイス内から該ワークを完全に突き出す動作と協働して前記ワークを把持し、その後搬送する搬送手段を有することが好ましい。
【００１２】
そして、具体的なノックアウトピン駆動手段としては、ストロークの大きさが前記ノックアウトピンによる複数段階での前記ワークの突き出し量に応じてそれぞれ設定された複数のシリンダを直列及び／又は並列に組み合わせた手段が例示できる。
【００１３】
更に、上記課題を解決する本発明の熱間鍛造方法は、パンチと、該パンチに対向して設けられるダイスと、該ダイスに組み合わされ且つ軸方向に移動可能なノックアウトピンと、を有する熱間鍛造装置にて行う熱間鍛造方法であって、
前記ダイス内にワークを載置する工程と、
該ダイス、前記ノックアウトピン及び前記パンチによる該ワークを熱間鍛造する工程と、
該ノックアウトピンにより、熱間鍛造された後の該ワークを複数段階に分けて突き出す工程と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の熱間鍛造装置について詳細な実施形態に基づき以下説明する。
【００１５】
本実施形態の熱間鍛造装置はワークをダイス内から突き出すノックアウトピンを駆動するノックアウトピン駆動手段に特徴を有する。ノックアウトピン駆動手段はワークを複数段階に分けてダイス内から突き出すようにノックアウトピンを駆動する。ここで、ノックアウトピンやノックアウトピン駆動手段は一組の型に対して何組用いてもよい。また、ノックアウトピンとノックアウトピン駆動手段とは１対１に対応させる必要は必ずしも無く、必要に応じてそれぞれの数を決定できる。
【００１６】
ノックアウトピンによるワークの突き出しは、まず、ダイス内から落下しない程度に行う。この場合のワークの突き出し量はダイス及びワークの形状により適正値が決定される。熱間鍛造によりダイスに密着していたワークはこの突き出しによりダイスとの接触面積が減少してワークから型への熱移動量が減少できる。このワークとダイスとの接触面積を減少するための突き出しは、熱間鍛造が終了した後、できるだけ速やかに行われることが好ましい。例えば、パンチの移動速度とほぼ同調した速度で突き出すことができる。
【００１７】
その後、必要に応じて、ワークは完全にダイス内から突き出される。完全にダイス内からワークを突き出すタイミングとしては、次の工程にワークを移送する搬送手段がワーク近傍に移動してワークを把持するタイミングや、型開きが完全に行われてパンチなどと干渉せずに型内からワークが脱離できるタイミングなどである。特に搬送手段とノックアウトピン駆動手段とは協働することが好ましい。具体的には搬送手段として、ノックアウトピン駆動手段によりワークが完全に突き出される動作に協働してワークを搬送するために把持する動作を行うことが好ましい。
【００１８】
ノックアウトピン駆動手段がノックアウトピンを駆動する具体的な機構については特に限定しない。例えば、複数のシリンダ（油圧機構）の組み合わせ機構、カム機構、ねじ機構などの直線的な移動機構が挙げられる。複数のシリンダの組み合わせ機構としては、複数段階に分けてワークを突き出す突き出し量に対応するそれぞれのストロークをもつ複数のシリンダを直列又は並列に組み合わせて実現できる。ここで、ノックアウトピン駆動手段自身の移動量を制御してノックアウトピンを複数段階で移動させる構成のほか、ノックアウトピン自身が複数段階にて移動する形態を採用することもできる。
【実施例】
【００１９】
本発明の熱間鍛造装置について実施例に基づき以下詳細に説明する。なお、以下の説明では本発明の特徴であるノックアウトピン及びノックアウトピン駆動手段の周辺を中心に説明を行い、その他の部分については適宜省略している。
【００２０】
（構成）
本実施例の熱間鍛造装置は、図１〜５に示すように、パンチ（図略）とダイス１１とノックアウトピン１２とノックアウトピン駆動手段１３とを主要機構として有する。ダイス１１はパンチ及びノックアウトピン１２のそれぞれの先端部が挿入され、その先端部と組み合わされてキャビティを区画する空間をもつ。つまり、パンチとダイス１１とノックアウトピン１２とが組み合わさることでキャビティを区画する。このキャビティ内に加熱されたワークＷが挿入される。
【００２１】
ノックアウトピン１２は、ダイス１１内に挿入される先端部を備え一様な径をもつノックアウトピン本体と、ノックアウトピン本体の先端部に対して反対側の端部に形成されたノックアウトピン本体よりも径が大きいフランジ部とをもつ。ノックアウトピン１２はその先端部がダイス１１に組み合わされ且つ軸方向に移動可能である。
【００２２】
ノックアウトピン１２はノックアウトピン戻しスプリング１２２と組み合わされる。ノックアウトピン戻しスプリング１２２は、ノックアウトピン１２のフランジ部よりも径の小さいばねであり、ノックアウトピン本体の周囲に配置される。ノックアウトピン１２がダイス１１と組み合わされると、ノックアウトピン戻しスプリング１２２はノックアウトピン１２のフランジ部及びダイス１１の間に狭持され、ノックアウトピン本体がダイス１１内に挿入される方向と反対方向にノックアウトピン１２を付勢する。
【００２３】
ノックアウトピン１２はノックアウトピンホルダ１２３内に収納される。ノックアウトピンホルダ１２３はダイス１１と組み合わされることで、ノックアウトピン１２の軸方向の移動を制限する。具体的にはノックアウトピン１２がダイス１１から外れないようにノックアウトピン１２を保持する。ノックアウトピンホルダ１２３がノックアウトピン１２の移動を制限する面にはパンチから加えられる加圧力が直接作用する。この加圧力に耐えられるように、ノックアウトピンホルダ１２３のダイス１１に接する部分と反対の部分はプレスベッド１４に固定される。ノックアウトピンホルダ１２３及びプレスベッド１４はノックアウトピン１２を駆動するノックアウトピン駆動手段１３のロッドが挿通される挿通孔をもつ。
【００２４】
ノックアウトピン駆動手段１３はストロークの異なる２種類のシリンダ１３１、１３２を直列に接続した構造をもつ。ノックアウトピン１２に近いシリンダ１３１の方がシリンダ１３２よりもストロークが大きい。
【００２５】
２つのシリンダ１３１、１３２のバレル部分は一体化されている。そして、シリンダ１３２のピストンロッドにより、シリンダボトム側からシリンダ１３１のピストンを直接押すことができ、シリンダ１３２のみを作動させてもシリンダ１３１のピストンを移動させることができる。反対に、シリンダ１３１のみが移動する場合にはシリンダ１３１のピストンはシリンダ１３２のピストンにかかわらず自由に移動できる。従って、シリンダ１３２を作動させると、シリンダ１３１のピストンもシリンダ１３２のストロークの大きさだけ移動し、シリンダ１３１を作動させるとシリンダ１３１のピストンはシリンダ１３１のストロークだけ作動する。シリンダ１３１のロッドヘッドは前述した挿通孔内に挿通され、ノックアウトピン１２をフランジ部側から押圧する。
【００２６】
シリンダ１３２のストロークの大きさは熱間鍛造後のワークＷがダイス１１内から突き出されない程度の大きさである。シリンダ１３１のストロークは熱間鍛造後のワークＷがダイス１１内から突き出される程度の大きさである。従って、シリンダ１３２のみを作動させると、ワークＷはダイス１１内で完全に突き出されない程度にまで移動する。そして、シリンダ１３１を作動させるとワークＷはダイス１１内から完全に突き出される。
【００２７】
更に本装置は、図４及び５に示すように、搬送手段２１、２２をもつ。搬送手段２１、２２は図示しないロボットアームの先端部であり、両者の間隔を狭くすることで熱間鍛造される前後のワークＷを把持・搬送できる。搬送手段２１、２２はパンチ及びダイス１１近傍の任意の空間を移動可能である。
【００２８】
（作用効果）
以上の構成をもつことから本実施例の熱間鍛造装置は以下の作用効果を発揮する。
（１）ワークＷがパンチ、ダイス１１及びノックアウトピン１２にて形成されるキャビティ内にて、パンチによりプレスされて鍛造が完了する（図１）。鍛造前のワークＷは１２００℃にまで加熱されている。
（２）パンチを移動させると共に、シリンダ１３２を作動させる。シリンダ１３１のシリンダロッドがシリンダ１３２のストロークの大きさだけ移動させられることで、シリンダ１３１のロッドヘッドがノックアウトピン１２のフランジ部を押圧してノックアウトピン１２をシリンダ１３２のストロークの大きさだけ移動させる。ノックアウトピン１２の移動に伴い、ワークＷもダイス１１内を移動する（図２）。その結果、ワークＷはダイス１１内から脱落はしないもののワークＷとダイス１１との接触面積は減少してワークＷからダイス１１への熱移動量が減少する。そのために、ダイス１１の熱劣化の防止とワークＷの温度低下とが抑制できる。
（３）シリンダ１３１、１３２を元の状態に戻す。すると、ノックアウトピン１２はノックアウトピン戻しスプリング１２２により、フランジ部がノックアウトピンホルダ１２３に当接する通常の状態にまで復帰する（図３）。その結果、ワークＷとノックアウトピン１２との接触面積が減少してワークＷからノックアウトピン１２への熱移動量が減少することで、ノックアウトピン１２の熱劣化の防止とワークＷの温度低下とが抑制できる。
（４）パンチが移動して型開きが終了した後、搬送手段２１、２２がダイス１１の開口部近傍にまで近づいたときにシリンダ１３１を作動させる。シリンダ１３１のロッドヘッドがノックアウトピン１２のフランジ部を押圧してノックアウトピン１２をシリンダ１３１のストロークの大きさだけ移動させる。ノックアウトピン１２の移動に伴い、ワークＷもダイス１１内から脱落させて搬送手段２１、２２内にワークＷを移動させる（図４）。搬送手段２１、２２はシリンダ１３１の作動に協働して移動してきたワークＷを把持する。
（５）その後、シリンダ１３１を元の状態に戻す。すると、ノックアウトピン１２はノックアウトピン戻しスプリング１２２により、フランジ部がノックアウトピンホルダ１２３に当接する通常の状態にまで復帰する（図５）。その結果、ワークＷとノックアウトピン１２との接触面積が減少してワークＷからノックアウトピン１２への熱移動量が減少することで、ノックアウトピン１２の熱劣化の防止とワークＷの温度低下とが抑制できる。
（６）ワークＷは次の工程に搬送される。続いて新しいワークＷが搬送されて（１）の工程から新たな工程が繰り返される。
（７）以上説明したように、ワークＷを熱間鍛造した後、ダイス１１内から完全に脱落しない程度に突き出すことで、型の寿命を向上することができる。
［変形例］
上述の実施例におけるノックアウトピン駆動手段１３として２つのシリンダの組み合わせに代えて、以下の構成を採用することができる。図６に示すように、１つのシリンダ３１にて代替することができる。シリンダ３１はストロークの途中で停止させることができ、２以上のストロークを実現することができる。そして、図７に示すように、ノックアウトピン駆動手段１３として、カム機構３２を採用することができる。また、図８に示すように、ノックアウトピン駆動手段１３に代えて、ネジ機構３３２を採用することができる。モータ３３１の回転をギヤ３３３にて減速してロッドを回転することで、ネジ機構が作用してロッドが軸方向に移動できる。その他にも、ストロークを変化できる適正なアクチュエータが採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例の熱間鍛造装置の作動の様子について示した概略図である。
【図２】実施例の熱間鍛造装置の作動の様子について示した概略図である。
【図３】実施例の熱間鍛造装置の作動の様子について示した概略図である。
【図４】実施例の熱間鍛造装置の作動の様子について示した概略図である。
【図５】実施例の熱間鍛造装置の作動の様子について示した概略図である。
【図６】変形例の熱間鍛造装置について示した概略図である。
【図７】変形例の熱間鍛造装置について示した概略図である。
【図８】変形例の熱間鍛造装置について示した概略図である。
【図９】従来技術の熱間鍛造装置について示した概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…ダイス    １２…ノックアウトピン    １２２…ノックアウトピン戻しスプリング    １２３…ノックアウトピンホルダ    １３…ノックアウトピン駆動手段    １３１、１３２…シリンダ    １４…プレスベッド
２１、２２…搬送手段
３１…シリンダ    ３２…カム機構    ３３１…モータ    ３３２…ネジ機構    ３３３…ギヤ
【図１】
2005211972.tif 000003
【図２】
2005211972.tif 000004
【図３】
2005211972.tif 000005
【図４】
2005211972.tif 000006
【図５】
2005211972.tif 000007
【図６】
2005211972.tif 000008
【図７】
2005211972.tif 000009
【図８】
2005211972.tif 000010
【図９】
2005211972.tif 000011