(57)【要約】【課題】ワークを加圧して成形するとき、ロードセルの受圧面の受圧面積よりも小さい面積における荷重を測定することができる金型を提供すること。【解決手段】ワーク５を加圧して成形する金型４である。この金型において、ワーク５と当接するワーク当接面４１ａに、ワーク５を加圧する加圧方向へ開けた穴６を有する金型４の上型４１と、穴６に収容されるとともに、一方側の一端部がワーク５に当接する位置へ設けられる受圧ロッド７と、穴６に収容されるとともに、受圧ロッド７の他方側の他端部に当接するロードセル８と、を有している。そして、受圧ロッド７のうちワーク５に当接するワーク側端面７１のワーク当接面積を、ロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加圧して成形する金型であって、
前記ワークと当接するワーク当接面に、前記ワークを加圧する加圧方向へ開けた穴を有する金型本体と、
前記穴に収容されるとともに、一方側の一端部が前記ワークに当接する位置へ設けられる受圧ロッドと、
前記穴に収容されるとともに、前記受圧ロッドの他方側の他端部に当接するロードセルと、を有し、
前記受圧ロッドのうち前記ワークに当接するワーク側端面のワーク当接面積を、前記ロードセルの受圧面の受圧面積より小さく設定する
ことを特徴とする金型。
【請求項２】
請求項１に記載された金型おいて、
前記受圧ロッドは、前記ワーク当接面積を、前記他端部の前記ロードセルに当接するロードセル側端面のロードセル当接面積より小さく設定する
ことを特徴とする金型。
【請求項３】
請求項２に記載された金型において、
前記受圧ロッドは、前記他端部から前記一端部へ向かって徐々に面積が小さくなるテーパ形状であり、
前記穴は、前記受圧ロッドを収容するテーパ状穴部を有する
ことを特徴とする金型。
【請求項４】
請求項３に記載された金型において、
前記穴は、前記ロードセルを収容する円柱状穴部を有し、
前記円柱状穴部に収容されるとともに、前記ロードセルのうち前記受圧ロッドが当接する面の反対面である背面側に当接するスペーサを設ける
ことを特徴とする金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロードセルを有し、ワークを加圧して成形する金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス装置における上型および下型のいずれか一方に圧力センサを設け、被プレス材に印加された圧力を検出するプレス装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平9-220697号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧力センサの受圧面は直に被プレス材と接する面に設けられているため、この受圧面の受圧面積よりも小さい面積の局所の圧力（荷重）を測定することができない、という問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ワークを加圧して成形するとき、ロードセルの受圧面の受圧面積よりも小さい面積における荷重を測定することができる金型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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の金型は、ワークを加圧して成形する金型であって、金型本体と、受圧ロッドと、ロードセルと、を有している。
金型本体は、ワークと当接するワーク当接面に、ワークを加圧する加圧方向へ開けた穴を有する。
受圧ロッドは、穴に収容されるとともに、一方側の一端部がワークに当接する位置へ設けられる。
ロードセルは、穴に収容されるとともに、受圧ロッドの他方側の他端部に当接する。
そして、受圧ロッドのうちワークに当接するワーク側端面のワーク当接面積を、ロードセルの受圧面の受圧面積より小さく設定する。
【発明の効果】
【０００７】
よって、受圧ロッドのうちワークに当接するワーク側端面のワーク当接面積が、ロードセルの受圧面の受圧面積より小さく設定された。
即ち、ワークを加圧して成形するとき、受圧ロッドを介して、金型表面の荷重が測定される。
この結果、ワークを加圧して成形するとき、ロードセルの受圧面の受圧面積よりも小さい面積（局所）における荷重を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の金型が適用される鍛造機の全体図である。
【図２】上型（金型本体）に有する穴の拡大図である。
【図３】上型が有する穴に収容される受圧ロッド・ロードセル・スペーサの分解斜視図である。
【図４】受圧ロッドがストレート形状であり、受圧ロッドを組み付ける穴部が直方体状の場合を示す模式図である。
【図５】実施例１の受圧ロッドがテーパ形状であり、受圧ロッドを組み付ける穴部がテーパ状の場合を示す模式図である。
【図６】図５において、受圧ロッドがロードセル方向に押圧される前後を極端に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の金型を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の金型が適用される鍛造機の全体図を示している。図２は、上型（金型本体）に有する穴の拡大図を示している。図３は、その穴に収容される受圧ロッド・ロードセル・スペーサの分解斜視図示している。
以下、図１〜図３に基づき、金型が適用される鍛造機の構成を説明する。
【００１１】
前記鍛造機１は、図１に示すように、可動上枠２と、固定下枠３と、金型４と、を備えている。鍛造機１は、この他に油圧系シリンダやストッパやコントローラ等を備えている。
【００１２】
前記可動上枠２は、図１の矢印Ａ方向（加圧方向）に上下動作する。
【００１３】
前記固定下枠３は、図１に示すように、鍛造機基枠１１に固定されている。
【００１４】
前記金型４は、上型４１（金型本体）と、下型４２と、を備えている。この金型４は、ワーク５（試験片）を加圧して成形するものである。例えば、金型４は、無段変速機（CVT）の固定プーリの型である。
【００１５】
前記上型４１は、図１に示すように、可動上枠２に取り付けられている。この上型４１は、図２に示すように、穴６を有している。
【００１６】
前記穴６は、図２に示すように、上型４１がワーク５と当接するワーク当接面４１ａに、ワーク５を加圧する加圧方向へ開けた穴６である。この穴６は、図２に示すように、テーパ状穴部６１と、円柱状穴部６２と、を有している。そのテーパ状穴部６１には、受圧ロッド７が収容される。その円柱状穴部６２には、ロードセル８とスペーサ９が収容される。なお、穴６は、上型４１のうち可動上枠２と当接する上枠当接面４１ｂから、上型４１のワーク当接面４１ａへ、加圧方向に貫通している。
【００１７】
前記受圧ロッド７は、図１に示すように、一方側の一端部がワーク５に当接する位置へ設けられ、他方側の他端部がロードセル８に当接する位置へ設けられている。この受圧ロッド７は、図３に示すように、他端部から一端部へ向かって徐々に面積が小さくなるテーパ形状である。この受圧ロッド７は、図３に示すように、受圧ロッド７のワーク５に当接するワーク側端面７１のワーク当接面積を、他端部のロードセル８に当接するロードセル側端面７２のロードセル当接面積より小さく設定している。また、受圧ロッド７は、図３に示すように、ワーク側端面７１のワーク当接面積を、後述するロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定している。なお、受圧ロッド７は、図３に示すように、ロードセル側端面７２のロードセル当接面積を、後述するロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定している。
【００１８】
前記ロードセル８は、図１に示すように、受圧ロッド７の他端部に当接している。このロードセル８のうち受圧ロッド７が当接する面がロードセル８の受圧面８１である。ロードセル８のうち受圧ロッド７が当接する面の反対面８２である背面側にスペーサ９が当接している。
ここで「ロードセル８」とは、力（荷重・圧力）を電気的出力に変換して検出するセンサである。ロードセル８は、一般にひずみゲージ式であり、これは、起歪体にひずみゲージを取り付けた構造になっている。このひずみゲージには、抵抗体などが取り付けられている。ひずみゲージ式では、力が加えられた起歪体のひずみによる電気抵抗の変化を測定し、電気的出力に変換する。これにより、力（荷重・圧力）がロードセル８の測定値として検出される。
【００１９】
前記スペーサ９は、ロードセル８の反対面８２である背面側に当接する位置へ設けられている。このスペーサ９は、上型４１を可動上枠２に取り付ける場合に、可動上枠２とロードセル８との間の空間に、一つ以上を設けられる。
【００２０】
前記下型４２は、図１に示すように、固定下枠３に取り付けられている。
【００２１】
前記ワーク５は、図１に示すように、上型４１と下型４２の間に挟まれる位置に配置される。このワーク５は、例えば、無段変速機（CVT）の固定プーリの試験片である。ワーク５は、可動上枠２が上下に動作することによって、鍛造成形される。
【００２２】
次に、作用を説明する。
実施例１の金型における作用を、「金型製造作用及び鍛造成形作用」、「金型の特徴的作用」、「金型の他の特徴的作用」に分けて説明する。
【００２３】
［金型製造作用及び鍛造成形作用］
先に、金型製造作用について述べる。
まず、無段変速機（CVT）の固定プーリの金型４が作成される。
次に、上型４１にテーパ状穴部６１と円柱状穴部６２を有する穴６が開けられる。
次に、その穴６のテーパ状穴部６１に受圧ロッド７が挿入される。
次に、その穴６の円柱状穴部６２に、ロードセル８が先に挿入され、スペーサ９が次に挿入される。そして、受圧ロッド７とロードセル８とスペーサ９が仮止めされる。
このように、上型４１が可動上枠２に取り付けられる前に、上型４１に穴６が開けられると共に、穴６に受圧ロッド７とロードセル８とスペーサ９が挿入される。
【００２４】
続いて、鍛造成形作用について述べる。
まず、鍛造機基枠１１に固定下枠３が固定される。
次に、可動上枠２に上型４１が取り付けられ、固定下枠３に下型４２が取り付けられる。このとき、上型４１のワーク当接面４１ａをワーク５に当てた状態でスペーサ９が調整され、ワーク当接面４１ａに受圧ロッド７の一端部の先端（ワーク側端面７１）が合わせられる。そして、テーパ状穴部６１に受圧ロッド７が組み付けられると共に、円柱状穴部６２にロードセル８とスペーサ９が組み付けられる。このように、穴６に、受圧ロッド７とロードセル８とスペーサ９が組み付けられる（組付作用）。
次に、下型４２にワーク５が配置され、鍛造成形が開始される。
次に、鍛造成形が開始されると、可動上枠２を上下に動作させて、ワーク５が鍛造される。
これにより、ワーク５の組織が密になる。
【００２５】
［金型の特徴的作用］
例えば、プレス装置における上型および下型のいずれか一方に圧力センサを設け、被プレス材に印加された圧力を検出するプレス装置を比較例とする。
【００２６】
しかし、比較例のプレス装置にあっては、圧力センサの受圧面は直に被プレス材と接する面に設けられているため、この受圧面の受圧面積よりも小さい面積の局所の圧力（荷重）を測定することができない、という課題がある。
【００２７】
これに対し、実施例１では、受圧ロッド７のうちワーク５に当接するワーク側端面７１のワーク当接面積が、ロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定された（ワーク当接面積＜受圧面積、図１〜図３）。
即ち、ワーク５を加圧して成形するとき、受圧ロッド７を介して、金型４表面の荷重が測定される。
従って、ワーク５を加圧して成形するとき、受圧面積よりも小さい面積（局所）における荷重を測定することができる。
【００２８】
加えて、ロードセル８の受圧面８１の受圧面積よりも小さい局所の面積の荷重を測定する必要性について述べる。
【００２９】
例えば、ワークを加圧して成形するとき、面圧分布が一様になりにくい金型形状や、逐次成形のようにワークを部分的に加圧する場合には、金型に局所的に荷重がかかる場合がある。このため、荷重を測定する範囲が広い場合、この局所的に高い荷重を検知することができない。
【００３０】
これに対し、実施例１では、局所的な荷重を測定できるので、金型４寿命の予測精度が向上し、金型４の試作や実験の工数を低減することができる。
【００３１】
［金型の他の特徴的作用］
実施例１では、受圧ロッド７において、ワーク側端面７１のワーク当接面積が、他端部のロードセル８に当接するロードセル側端面７２のロードセル当接面積より小さく設定される構成を採用した（ワーク当接面積＜ロードセル当接面積、図１〜図３）。
即ち、ワーク５を加圧して成形するとき、ロードセル当接面積がワーク当接面積よりも大きいので、受圧ロッド７の一端部にかかる荷重により、受圧ロッド７が破損しにくくなる。
従って、ワーク５を加圧して成形するとき、受圧ロッド７の強度を確保することができる。
【００３２】
実施例１では、受圧ロッド７は、他端部から一端部へ向かって徐々に面積が小さくなるテーパ形状であり、穴６は、受圧ロッド７を収容するテーパ状穴部６１を有している構成を採用した（図２と図３）。
【００３３】
例えば、仮に、図４に示すように、受圧ロッドがストレート形状であり、受圧ロッドを組み付ける穴部が直方体状の場合、ワークを加圧する際の金型の温度変化により、受圧ロッドを収容する穴が収縮した場合や受圧ロッドが膨張した場合、受圧ロッドがロードセル方向に押圧される（矢印Ｐ）。このとき、穴と受圧ロッドとの間の摩擦が増加し（摩擦の影響が大）、荷重の測定精度が悪化してしまう。すなわち、金型にかかった荷重が摩擦によって減少し、ロードセルにかかる荷重が金型にかかった荷重よりも低くなるので、荷重の測定精度が悪化してしまう。
【００３４】
これに対し、実施例１では、図５に示すように、テーパ状穴部６１に、テーパ形状である受圧ロッド７が挿入されると共に組み付けられる。このため、穴６が収縮した場合や受圧ロッド７が膨張した場合であっても、テーパ状穴部６１と受圧ロッド７との間の摩擦の増加が低減される（摩擦の影響が小）。すなわち、受圧ロッド７がロードセル８の方向に押圧されても（矢印Ｐ）、テーパ状穴部６１と受圧ロッド７との間の摩擦の増加が低減される。
これを極端に示したのが、図６である。この図６の左側は受圧ロッド７がロードセル８方向に押圧される前であり、右側は受圧ロッド７がロードセル８方向に押圧されるときである。その図６の左右の図から、テーパ状穴部６１と受圧ロッド７との間の摩擦の増加が低減されるのが確認できる。
従って、穴６が収縮した場合や受圧ロッド７が膨張した場合であっても、測定精度の悪化を抑制することができる。
【００３５】
実施例１では、円柱状穴部６２に収容されるとともに、ロードセル８のうち受圧ロッド７が当接する面８１の反対面８２である背面側に当接するスペーサ９が設けられる構成を採用した（図１）。
従って、スペーサ９を調整することにより、受圧ロッド７の一端部の先端（ワーク側端面７１）をワーク当接面４１ａに合わせることができる。
【００３６】
加えて、スペーサ９を調整することにより、受圧ロッド７の位置合わせを行うことができるので、上型４１に穴を加工するとき、高い加工精度が必要とされない。
このため、上型４１に穴６を加工するとき、穴加工容易性を確保することができる。
【００３７】
次に、効果を説明する。
実施例１の金型にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３８】
(1) ワーク５を加圧して成形する金型４であって、
ワーク５と当接するワーク当接面４１ａに、ワーク５を加圧する加圧方向へ開けた穴６を有する金型本体（上型４１）と、
穴６に収容されるとともに、一方側の一端部がワーク５に当接する位置へ設けられる受圧ロッド７と、
穴６に収容されるとともに、受圧ロッド７の他方側の他端部に当接するロードセル８と、を有し、
受圧ロッド７のうちワーク５に当接するワーク側端面７１のワーク当接面積を、ロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定する。
このため、ワーク５を加圧して成形するとき、受圧面積よりも小さい面積（局所）における荷重を測定することができる。
【００３９】
(2) 受圧ロッド７は、ワーク当接面積を、他端部のロードセル８に当接するロードセル側端面７２のロードセル当接面積より小さく設定する。
このため、(1)の効果に加え、ワーク５を加圧して成形するとき、受圧ロッド７の強度を確保することができる。
【００４０】
(3) 受圧ロッド７は、他端部から一端部へ向かって徐々に面積が小さくなるテーパ形状であり、
穴６は、受圧ロッド７を収容するテーパ状穴部６１を有する。
このため、(2)の効果に加え、穴６が収縮した場合や受圧ロッド７が膨張した場合であっても、測定精度の悪化を抑制することができる。
【００４１】
(4) 穴６は、ロードセル８を収容する円柱状穴部６２を有し、
円柱状穴部６２に収容されるとともに、ロードセル８のうち受圧ロッド７が当接する面（受圧面８１）の反対面８２である背面側に当接するスペーサ９を設ける。
このため、(3)の効果に加え、スペーサ９を調整することにより、受圧ロッド７の一端部の先端（ワーク側端面７１）をワーク当接面４１ａに合わせることができる。
【００４２】
以上、本発明の金型を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４３】
実施例１では、受圧ロッド７が収容される穴部６１をテーパ状とする例を示した。しかしながら、テーパ状ではなく、直方体状としても良い。要するに、穴６が収縮した場合や受圧ロッド７が膨張した場合、受圧ロッド７がロードセル８の方向に押圧されても（矢印Ｐ）、穴部６１と受圧ロッド７との間の摩擦の増加が低減される形状であれば良い。
【００４４】
実施例１では、図３に示すように、受圧ロッド７は、ロードセル側端面７２のロードセル当接面積を、ロードセル８の受圧面８１の受圧面積より小さく設定している例を示した。しかしながら、ロードセル当接面積は、受圧面積と同一に設定されていても良い。要するに、ロードセル当接面積と受圧面積とは、「ロードセル当接面積≦受圧面積」の関係になっていれば良い。
【００４５】
実施例１では、ロードセル８をひずみゲージ式とする例を示した。しかしながら、ひずみゲージ式に限らず、磁歪式等でも良い。要するに、実施例１のように、力（荷重・圧力）を電気的出力に変換して検出するセンサであれば良い。
【００４６】
実施例１では、金型４は、無段変速機（CVT）の固定プーリの型とする例を示した。しかしながら、金型４の型はこれに限られない。要するに、様々なワーク５を加圧して成形する金型４の型であれば、本発明の金型を適用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  鍛造機
４  金型
４１  上型（金型本体）
４１ａ  ワーク当接面
５  ワーク（試験片）
６  穴
６１  テーパ状穴部
６２  円柱状穴部
７  受圧ロッド
７１  ワーク側端面
７２  ロードセル側端面
８  ロードセル
８１  受圧面
８２  反対面（背面）
９  スペーサ
【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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【図６】
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