(57)【要約】【課題】  ホットフォーマーの運転率の向上と鍛造製品の不良率低下・精度確保とを図る。【解決手段】  端材処理制御手段２６によって、バー材の端部検出手段２８からの端部検出信号Ｓ１を受信して、端材処理のタイミングを予測する。そして、ホットフォーマー１６の機内に供給されるバー材１０、１２の、端材処理に伴う金型の空打ちのタイミングを把握する。端材処理制御手段２６からトランスファー搬送装置へと送信される端材処理情報ＯＲ１に基づき、端材処理が実行される。当該端材処理に伴う、固定型１８および可動型２０の空打ち時に、端材処理制御手段２６から作動制御手段３０へと冷却液量制限情報ＯＲ２が送信される。そして、冷却液供給手段２４から固定型１８および可動型２０金型への冷却液の供給量が制限される。よって、固定型１８および可動型２０の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
必要な成形温度に加熱されたバー材の供給を受け、バー材の切断から多段成形までの工程を一貫して行うホットフォーマーであって、
機内に供給されるバー材の端部を検出して所定のタイミングで端材処理を行う端材処理制御手段と、
少なくとも前記端材処理に伴う金型の空打ちの間の、金型に対する冷却液の供給量を制限する冷却液供給手段とを備えることを特徴とするホットフォーマー。
【請求項２】
前記冷却液供給手段は、金型への冷却液の供給量を制御するバルブと、当該バルブの作動制御手段とを備え、当該作動制御手段は、少なくとも前記端材処理制御手段から端材処理情報が送信されている間、前記制御バルブの開閉制御を行うものであることを特徴とする請求項１記載のホットフォーマー。
【請求項３】
前記作動制御手段は、少なくとも前記端材処理制御手段からの端材処理情報を受信している間、前記制御バルブを全閉するものであることを特徴とする請求項２記載のホットフォーマー。
【請求項４】
必要な成形温度に加熱されたバー材の供給を受け、バー材の切断から多段成形までの工程を一貫して行うホットフォーマーの金型温度の制御方法であって、
機内に供給されるバー材の端材処理に伴う金型の空打ちのタイミングを把握し、少なくとも当該空打ちの間の、金型への冷却液の供給量を制限することを特徴とする金型温度の制御方法。
【請求項５】
少なくとも前記空打ちの間の、金型への冷却液の供給を停止することを特徴とする請求項４記載の金型温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホットフォーマー（熱間横多段成形機）とその金型温度の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱間鍛造方法は、金属の再結晶温度以上の温度域に材料を加熱して鍛造を行うことにより、材料の延性を増大させて変形抵抗を減少させ、複雑形状の成形を可能としたものである。鋼材を材料とした場合を例に挙げれば、鋼材の再結晶温度は６００℃であるから、熱間鍛造方法では、加工中の温度低下を見込んで、鋼材を９００℃以上に加熱して鍛造を行う。このように、材料温度を制御して熱間鍛造を行うための成形機において、金型の温度管理は、製品精度を維持する上で必要不可欠なものである。そこで、従来から、熱間鍛造用の成形装置においては、金型に離型材を噴射し、離型剤に含まれる溶剤（通常は水）の蒸発潜熱を利用して金型を冷却することにより、金型を適切な温度に維持する手法が一般的となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８５８８７号公報（〔０００３〕〜〔０００８〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、熱間鍛造用成形機の一種であって、必要な成形温度に加熱されたバー材の供給を受け、バー材の切断から多段成形までを一貫して行うことにより、長さの比較的短い精密鍛造品の大量生産を可能とする「ホットフォーマー」の場合には、冷却液を用いた金型の温度管理に際し、次のような問題を生じていた。
【０００５】
ホットフォーマーの具体的鍛造手順は、その機内に加熱されたバー材を受け入れ、金型の開閉のタイミングに合わせて、機内でバー材から一定長さの基材を切り出した後、その基材を、多段鍛造工程の各工程を受持つべく横方向に並べられた複数の金型へと、トランスファー搬送装置を用いて順に送ることによって、所定形状の製品を連続成形するというものである。ここで、機内に供給されるバー材の長さは、搬入性等を考慮した長さ（通常は６〜７ｍ）に制限されることから、連続成形を行うためには、ホットフォーマーに対し、バー材を継足して連続供給する必要がある。
【０００６】
さて、図４には、先にホットフォーマーの機内へと供給されるバー材１０と、バー材１０に続いて機内へと供給されるバー材１２とを模式的に示している。ホットフォーマーの機内には、図示のように、バー材１０、１２の先端部と後端部を当接させるようにして、一定速度で連続的にバー材の供給が行われ、金型の開閉のタイミングに合わせて、カッターにより所定の長さＬの基材１４へと切断が行われる。ここで、基材１４の長さＬは所望の鍛造製品を得るために必要な長さであって、バー材１０、１２の全長と無関係に決定されるものである。したがって、一定速度で供給されるバー材１０、１２を一定のタイミングで切断すると、バー材１０、１２の端部には、所定の長さＬに満たない端材１０ａ、１２ａが生ずることとなる。
【０００７】
そして、これらの端材１０ａ、１２ａは、成形不良を引き起こすことから、搬送装置によって、端材１０ａ、１２ａは金型へと送られることなく廃棄される。さらに、鍛造製品の精度を確保するため、図４に符号Ｅで括った部分、すなわち、少なくとも端材１０ａ、１２ａの前後一個分の基材１０ｂ、１２ｂについても、トランスファー搬送装置によって金型へと送ることなく廃棄される。このように、ホットフォーマーは、端材１０ａ、１２ａと前後一個分程度の基材１０ｂ、１２ｂとが、バー材１０、１２から切り出されるタイミングで、これらの端材１０ａ、１２ａおよび基材１０ｂ、１２ｂを廃棄する処理を行うが、かかる処理を、本説明では「端材処理」という。そして、端材処理に伴い、少なくとも１ショット以上、通常は３ショット程度の基材１４が金型へと供給されなくなることから、この間、ホットフォーマーの金型は空打ちとなる。
【０００８】
その結果として、図５に示すように、金型の空打ちの間ｔｎは、素材および各鍛造工程を経たワークから金型に対する熱伝導が途絶え、冷却液による金型冷却効果が過大となって、金型温度は必要温度以下に低下するこことなる。すると、端材処理後に再び金型へと基材およびワークの供給が開始されても、素材および各鍛造工程を経たワークから金型へと熱伝導が行われ金型温度が上昇するまでの数ショット分の成形品は、温度低下に伴う欠肉等の品質不良や、ワーク搬送つかみ部（トランスファー搬送装置のクランプがワークを掴む部位）の形状不良による設備停止等を誘発する虞があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホットフォーマーの金型温度を、端材処理に伴う金型の空打ち時においても温度低下させず、一定温度を維持するように制御し、ホットフォーマーの運転率の向上と、鍛造製品の不良率低下・精度確保とを図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための、本発明に係るホットフォーマーは、必要な成形温度に加熱されたバー材の供給を受け、バー材の切断から多段成形までの工程を一貫して行うホットフォーマーであって、機内に供給されるバー材の端部を検出して所定のタイミングで端材処理を行う端材処理制御手段と、少なくとも前記端材処理に伴う金型の空打ちの間の、金型に対する冷却液の供給量を制限する冷却液供給手段とを備えるものである。
本発明によれば、端材処理制御手段によって行われる端材処理に伴う、金型の空打ち時に、冷却液供給手段によって金型に対する冷却液の供給が制限されることで、金型の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【００１０】
また、本発明においては、前記冷却液供給手段は、金型への冷却液の供給量を制御するバルブと、当該バルブの作動制御手段とを備え、当該作動制御手段は、少なくとも前記端材処理制御手段から端材処理情報が送信されている間、前記制御バルブの開閉制御を行うものであることが望ましい。
この構成によれば、作動制御手段によって、少なくとも前記端材処理制御手段からの端材処理情報を受信している間、前記制御バルブの開閉制御が行われることによって、金型に対する冷却液の供給が制限され、金型の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明の一例として、前記作動制御手段は、少なくとも前記端材処理制御手段からの端材処理情報を受信している間、前記制御バルブを全閉するものであることとしてもよい。
この構成によれば、単純なバルブ操作で、金型に対する冷却液の供給が停止され、確実に金型の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【００１２】
また、上記課題を解決するための、金型温度の制御方法は、必要な成形温度に加熱されたバー材の供給を受け、バー材の切断から多段成形までの工程を一貫して行うホットフォーマーの金型温度の制御方法であって、機内に供給されるバー材の端材処理に伴う金型の空打ちのタイミングを把握し、少なくとも当該空打ちの間の、金型への冷却液の供給量を制限することを特徴とするものである。
本発明によれば、金型の空打ち時に、金型に対する冷却液の供給が制限されることで、金型の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【００１３】
また、上記方法において、少なくとも前記空打ちの間の、金型への冷却液の供給を停止することとしても良い。
このようにすることで、金型の過冷却を確実に防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明はこのように構成したので、ホットフォーマーの金型温度を、端材処理に伴う金型の空打ち時も温度低下せず一定となるように制御し、ホットフォーマーの運転率の向上と、鍛造製品の不良率低下・精度確保とを図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２には、本発明の実施の形態に係るホットフォーマー１６の基本構造を、模式的に示している。ホットフォーマー１６は、その機内に、固定型１８および可動型２０と、可動型２０の開閉のタイミングに合わせて、必要な成形温度に加熱されたバー材１０、１２から一定長さの基材１４を切り出す、カッター２２とを備えている。図１、図２の例では、鍛造工程は４工程に渡るものであることから、固定型１８および可動型２０は、鍛造工程の各工程を受持つ４つの金型１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを備えている。なお、図２には、可動型１８の金型１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの製品部の形状が、模式的に示されている。
【００１６】
また、ホットフォーマー１６は、トランスファー搬送装置を備えている。このトランスファー搬送装置は、金型の開閉のタイミングに合わせて、バー材１０、１２から切り出された基材１４を、横方向に並べられた、鍛造工程の各工程を受持つ複数の金型１８ａおよび２０ａ、１８ｂおよび２０ｂ、１８ｃおよび２０ｃ、１８ｄおよび２０ｄへと、矢印Ｂで示すように順に送るものである。なお、このトランスファー搬送装置は、従来のホットフォーマーが一般的に具備するものと同じものを採用することが可能であることから、詳しい説明を省略する。
【００１７】
また、ホットフォーマー１６は、固定型１８および可動型２０を冷却するための冷却液供給手段２４を備えている。冷却液供給手段２４は、固定型１８および可動型２０へと冷却液Ｃを噴射するノズル、当該ノズルへと冷却液を供給する冷却液供給回路、冷却液の貯蔵タンク等を備え、前記冷却液供給回路には、金型への冷却液Ｃの供給量を制御する制御バルブ（電磁制御バルブ）を備えている。これらのノズル、冷却液供給回路、冷却液の貯蔵タンク、制御バルブについては、従来のホットフォーマーと同様の構成を採用していることから、詳しい説明を省略する。
【００１８】
また、本発明の実施の形態に係るホットフォーマー１６は、端材処理制御手段２６を備えている。この端材処理制御手段２６は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構築されたものであり、矢印Ａで示すバー材１０、１２の供給方向に複数配置された、バー材の端部検出手段２８から、端部検出信号Ｓ１を受信して端材処理を行うタイミングを予測する。そして、トランスファー搬送装置へと端材処理の実行を指令するための、端材処理情報ＯＲ１を送信するものである。また、端材処理制御手段２６は、冷却液供給手段２４に対する、固定型１８および可動型２０への冷却液Ｃの噴射量を減少させる指令である、冷却液量制限情報ＯＲ２を送信するものである。
なお、バー材の端部検出手段２８は、加熱されたバー材１０、１２の検出に適したセンサが用いられており、本発明の実施の形態では、光電管が採用されている。
【００１９】
さらに、本発明の実施の形態に係るホットフォーマー１６の冷却液供給手段２４は、端材処理制御手段２６から送信された冷却液量制限情報ＯＲ２を受けて、冷却液供給手段２４の冷却液供給回路の電磁制御バルブを制御するための、作動制御手段３０を備えている。作動制御手段３０は、冷却液供給手段２４に、冷却液量制限情報ＯＲ２を受信して電磁制御バルブの開閉制御を行うための、電気回路を追加すること等によって構築されるものである。
【００２０】
ここで、本発明の実施の形態に係るホットフォーマー１６の作動手順を、図１〜図３を参照しながら説明する。
まず、バー材供給装置により一定速度でホットフォーマー１６の機内へと供給されるバー材１０、１２の端部が、端部検出手段２８によって検出されることで、端部検出手段２８から端材処理制御手段２６へと、検出信号Ｓ１が送信される。検出信号Ｓ１を受信した端材処理制御手段２６では、バー材１０、１２の端材処理のタイミングが、端部検出手段２８からカッター２２までの距離と、バー材１０、１２の供給速度とに基づき予測される。そして、端材処理制御手段２６からは、予測された端材処理のタイミングにおいて、端材１０ａ、１２ａと前後一個分程度の基材１０ｂ、１２ｂ（図４）とを廃棄するための端材処理情報ＯＲ１が、トランスファー搬送装置に対し送信される。
【００２１】
また、端材処理制御手段２６では、予測された端材処理のタイミングから、バー材１０、１２の端材処理に伴う、固定型１８および可動型２０の空打ちのタイミングが把握される。  そして、端材処理制御手段２６からは、少なくとも金型の空打ちの間、冷却液供給手段２４の作動制御手段３０に対し、固定型１８および可動型２０への冷却液Ｃの噴射量を制限するための、冷却液量制限情報ＯＲ２が送信される。
【００２２】
図３には、金型の開閉動作と、バー材１０、１２の端部位置と、金型に供給する冷却水の停止のタイミングとを関連付けて表している。図３中、符号Ｆで示す曲線は、時間経過ｔに伴う、可動型２０の前死点ＦＤＣと後死点ＢＤＣとの間の、プレスストロークＤの変化を示したものである。また、図３には、可動型２０のプレスストロークＤの変化に対応させて、基材１４がバー材１０、１２から切り出され鍛造加工に供されるタイミングと、冷却液の供給が制限されるタイミングとを示している。
【００２３】
図３から理解されるように、所定の長さを有する基材１４がバー材１０、１２から切り出されるタイミングでは、各基材１４はトランスファー搬送装置によって金型へと送られ、可動型２０の前死点ＦＤＣにおいて基材１４の鍛造が行われる（Ｐ）。この間は、図中、符号ＯＮで示すように、固定型１８および可動型２０を冷却するために、冷却液供給手段２４から固定型１８および可動型２０への冷却液の噴射が行われる。
しかしながら、端材１０ａ、１２ａと端材の前後一個分の基材１０ｂ、１２ｂがバー材１０、１２から切り出されるタイミングでは、トランスファー搬送装置は、端材処理制御手段２６からの端材処理情報ＯＲ１を受け、これらの端材１０ａ、１２ａおよび基材１０ｂ、１２ｂを廃棄する、「端材処理」が行われる。したがって、この端材処理の間の３ショット（Ｎ）は、金型は端材処理に伴う空打ち状態となる。
【００２４】
そして、端材処理制御手段２６からトランスファー搬送装置へと端材処理情報ＯＲ１が送信されている間、すなわち、金型の空打ちの間は、端材処理制御手段２６から、冷却液供給手段２４に対して冷却液量制限情報ＯＲ２が送信され、冷却液供給手段２４の作動制御手段３０によって、冷却液供給回路の電磁制御バルブが閉じられることによって、図中、符号ＯＦＦで示すように、冷却液供給手段２４から固定型１８および可動型２０への冷却液Ｃの噴射量が制限される。
【００２５】
なお、端材処理制御手段２６からトランスファー搬送装置へと端材処理情報ＯＲ１が送信される時間と、端材処理制御手段２６から作動制御手段３０へと冷却液量制限情報ＯＲ２が送信され、冷却液Ｃの噴射量が制限される時間とは、必ずしも一致している必要は無い。例えば、必要に応じ、端材処理情報ＯＲ１の送信停止後も、図３にＯＲ２’で示す時間分だけ、冷却液量制限情報ＯＲ２が延長されて作動制御手段３０へと送信されるようにすることで、冷却液Ｃの噴射量が制限される時間を延長してもよい。
【００２６】
上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、本発明の実施の形態では、端材処理制御手段２６において、矢印Ａで示すバー材１０、１２の供給方向に複数配置された、バー材の端部検出手段２８からの端部検出信号Ｓ１を受信して、端材処理のタイミングを予測し、ホットフォーマー１６の機内に供給されるバー材１０、１２の、端材処理に伴う金型の空打ちのタイミングを把握する。そして、端材処理制御手段２６からトランスファー搬送装置へと送信される端材処理情報ＯＲ１に基づき実行される端材処理に伴う、固定型１８および可動型２０の空打ち時に、端材処理制御手段２６から作動制御手段３０へと冷却液量制限情報ＯＲ２が送信される。その結果、冷却液供給手段２４から固定型１８および可動型２０金型への冷却液の供給量が制限され、固定型１８および可動型２０の過冷却を防ぎ、金型の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
したがって、端材処理後に金型へと基材１４およびワークの供給が再開される時点で、金型温度は適切に保たれていることから、金型の温度低下に伴う欠肉等の品質不良や、ワーク搬送つかみ部の形状不良による設備停止等の問題を回避することができ、運転率の向上と、鍛造製品の不良率低下・精度確保とを図ることができる。
【００２７】
また、冷却液供給手段２４は、固定型１８および可動型２０への冷却液の供給量を制御するバルブと、当該バルブの作動制御手段３０とを備え、作動制御手段３０は、少なくとも端材処理制御手段からの端材処理情報を受信している間（図３の符号ＯＲ２参照）、前記制御バルブの開閉制御を行うことにより、固定型１８および可動型２０の過冷却を防ぎ、固定型１８および可動型２０の温度を必要な温度以上に維持することが可能となる。
【００２８】
なお、本発明の実施の形態に係るホットフォーマー１６は、従来のホットフォーマーと同様に、１分間当り６０〜１００ショットの成形を行う高速成形機であることから、金型の空打ち時間は２〜３秒である。したがって、作動制御手段３０は、冷却液供給手段２４の電磁制御バルブの開閉制御の際に制御バルブを全閉し、金型に対する冷却液の供給を完全に停止することで、制御ロジックの単純化を図りつつ、単純なバルブ操作で確実に金型の過冷却を防止し、金型の温度を必要な温度以上に維持することを可能としている。
しかしながら、必要に応じ、金型の空打ち時における冷却液の供給量をより細かく制御することとしてもよい。この場合には、冷却液供給手段２４の冷却液供給回路中に、冷却液の流量を無段階に制御することが可能なバルブを設置し、冷却液供給量の無段階制御を行うこととする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るホットフォーマーの基本構造を、模式的に示した平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るホットフォーマーの基本構造を、模式的に示した正面図である。
【図３】金型の開閉動作と、バー材の端部位置と、金型に供給する冷却水の停止のタイミングとを、時間経過と関連付けて表した説明図である。
【図４】ホットフォーマーの機内へと連続的に供給されるバー材を示す模式図である。
【図５】従来のホットフォーマーにおいて、端部処理に伴う金型の空打ちの間、金型温度が必要温度以下に低下することを示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１２：バー材、  １４：基材、１６：ホットフォーマー、１８：固定型、２０：可動型、２２：カッター、２４：冷却液供給手段、２６：端材処理制御手段、２８：端部検出手段、３０：作動制御手段、ＯＲ１：端材処理情報、ＯＲ２：冷却液量制限情報、Ｓ１：端部検出信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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