(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り成形済ワークをトリミングするときに使用するトリム金型の刃部を硬質処理するために火炎を噴射するバーナと、このバーナをトリムラインに平行に移動させるバーナ移動手段と、からなるトリム金型の火炎処理装置であって、
前記バーナ移動手段は、前記バーナが前記トリム金型を切削する切削工具と同心に交換自在で、且つ、切削に用いるプログラムの移動軌跡を所定距離だけオフセットさせたプログラムに基づいて移動することを特徴とするトリム金型の火炎処理装置。
【請求項２】
前記バーナ移動手段は、ＮＣ加工機であり、このＮＣ加工機の加工ヘッドに前記バーナを取付けたことを特徴とする請求項１記載のトリム金型の火炎処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金型の刃部の硬度を高める火炎処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型の刃部の硬度を高める技術として、例えば、特開平８−５７５５９号公報「プレス型の加工方法」が知られている。この加工方法に使用される装置は、同公報の図１に示す如く、ベッド１と、このベッド１の上方に配置したテーブル２、可動枠４及び加工ヘッド５と、この加工ヘッド５に取付ける加工工具６と、テーブル２上に支持した肉盛り器具７を有する。
【０００３】
加工方法は、同公報の第３頁左欄第１行〜同左欄第１７行に示される通りである。これらを要約したものを次に示す。
（ａ）まず、加工ヘッド５に加工工具６を取付けて型素材Ｗを図３（ａ）に示す如く切削して欠肉部Ｗａを形成する。
（ｂ）次に、加工ヘッド５に肉盛り器具７を付け換えて、刃部に適した材料を図３（ｂ）に示す如く欠肉部Ｗａに肉盛りする。
（ｃ）肉盛り後、加工ヘッド５に再び加工工具６を付け換え、肉盛り部Ｗｂを図３（ｃ）に示す如く刃部形状に仕上げ加工する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術では、肉盛り溶接を行うことで、刃部の硬度を本体（母材）より高めることができる。しかし、肉盛り溶接及び肉盛り部の仕上げ加工を行うため、金型の加工に時間がかかり、生産効率が悪い。
【０００５】
肉盛り溶接を省いて硬度を確保するのに、火炎焼入れ（フレームハード）がある。作業者自身若しくは火炎焼入れ装置がワークにバーナの火炎を噴射し、加熱（熱処理）する。
ところが、作業者が行う手作業では、長時間バーナを持ち続けるため、加熱温度がばらつきやすく、硬度にむらが生じる心配がある。さらに、火炎焼入れは温度管理に熟練を要するため、経験の少ない人では、硬度にむらが生じやすい。
火炎焼入れ装置は、ワークの形状が限定される。また、火炎焼入れ装置までワークを運搬する必要があるとともに、火炎焼入れ装置への取付け段取りも発生するから、手間がかかり、生産効率が悪い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、刃部の硬度が安定し、生産効率のよいトリム金型の火炎処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、絞り成形済ワークをトリミングするときに使用するトリム金型の刃部を硬質処理するために火炎を噴射するバーナと、このバーナをトリムラインに平行に移動させるバーナ移動手段と、からなる。
【０００８】
バーナ移動手段によって機械化を図り、トリム金型のトリムラインに沿って自動的にバーナを移動させるので、熟練度の違いによる硬度のむらが発生しない。
バーナ移動手段で刃部からバーナまでの距離、並びにバーナの送り速度を制御し、トリムラインに沿って移動しつつ、刃部を加熱するので、温度が安定する。
【０００９】
請求項２は、バーナ移動手段は、ＮＣ加工機であり、このＮＣ加工機の加工ヘッドにバーナを取付けたことを特徴とする。
ＮＣ（数値制御）加工機の切削工具でトリム金型を仕上げ、切削工具からバーナに工具交換し、続けて、バーナで刃部を加熱する。ＮＣ加工機のテーブル上で切削並びに火炎焼入れを実施するので、トリム金型を運搬する必要がない。
【００１０】
また、ＮＣ加工機のＮＣプログラムでバーナの距離、並びにバーナの送り速度を制御し、トリムラインに沿って移動しつつ、刃部を加熱するので、刃部のエッジを局部的に加熱し過ぎることはなく、同時に、加熱温度のばらつきが極めて小さい。
さらに、ＮＣ加工機が自動制御でバーナの送り操作をするので、作業者がバーナを持って加熱姿勢を長時間続ける必要がなくなる。同時に、熟練度の違いによる硬度のむらが発生しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るトリム金型の火炎処理装置の斜視図であり、図左上に示すＸはテーブル２２の移動方向、ＹはＸに直交する軸、ＺはＸ，Ｙに直交する鉛直軸である。
トリム金型の火炎処理装置１０は、絞り成形済ワークをトリミングするときに使用するトリム金型１１の刃部１２に火炎を噴射するバーナ４０と、このバーナ４０をトリムライン１３に平行に移動させるバーナ移動手段２０と、からなる。
【００１２】
バーナ移動手段２０は、ＮＣ加工機であり、具体的には、ＮＣ加工機２０は、ベース２１と、このベース２１にＸ軸方向に移動自在に取付けたテーブル２２と、このテーブル２２の両側から上部に配置したコラム２３と、このコラム２３に固定したクロスレール２４と、このクロスレール２４にＹ軸方向に移動自在に取付けた主軸部２５と、この主軸部２５にＺ軸方向に移動自在に設けた主軸２６及び加工ヘッド２７と、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸の移動（切削条件）を制御する制御盤２８及び操作盤２９と、複数の切削工具３１・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）を交換する自動工具交換装置（ＡＴＣ）３２とからなる。
【００１３】
自動工具交換装置３２は、ツールマガジン３３とチェンジャアーム６３とからなり、ツールマガジン３３は複数の切削工具３１・・・を予め納めておくものである。チェンジャアーム６３については図３（ｃ）で詳しく説明する。
図中、３４は酸素ボンベ、３５はアセチレンガスボンベ、３６，３６はホース、３７，３７はホース３６に張りを与えるリール、３８，３８は圧力ゲージ、３９は加工ヘッド２７に設けたホースガイドである。
【００１４】
図２は本発明に係るバーナ（第１実施例）の正面図であり、バーナ４０は、酸素入口４１と、酸素バルブ４２と、アセチレンガス入口４３と、アセチレンガスバルブ４４と、バーナ本体４５と、このバーナ本体４５に取付けた火口４６と、バーナ本体４５を支持するブラケット４７とからなる。４８は加工ヘッドに着脱可能に取付けるためのホルダ、４９はクイック継手である。クイック継手４９は、ホースの接続用継手で、急速に着脱が可能なものである。
【００１５】
ブラケット４７は上部にホルダ４８に取付けるための軸部５１と、下部にバーナ本体４５を取付けるためのクランプ部５２を有する。このクランプ部５２は、ホルダ４８の軸心５３に火口４６の軸心５４を合せて（同心度）支持するもである。
クイック継手４９は酸素入口４１並びにアセチレンガス入口４３に取付けたプラグ５５，５５と、ホース３６，３６に取付けたソケット５６，５６とからなる。
【００１６】
以上に述べたトリム金型の火炎処理装置の作用を次に説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る火炎処理装置の第１作用図である。
（ａ）において、ツールマガジン３３に切削工具６１、６２及びバーナ４０を収納し、制御部に作成済のＮＣプログラムを入力（オンライン又はＦＤ等）する。バーナ４０はブラケット４７を含めホルダ４８の外径とほぼ同等の大きさとしたので、既製のツールマガジン３３と干渉することなく、容易に収納することができる。
【００１７】
（ｂ）において、テーブル２２にトリム金型１１の素材をセットし、加工ヘッド２７（又は主軸２６）に切削工具６１を取付け切削後、自動工具交換装置で切削工具６２に工具交換し、続けて、刃部１２を仕上げると同時にトリムライン１３を形成する。トリム金型１１の切削が完了すると、主軸２６は自動工具交換装置に至る。
【００１８】
（ｃ）において、自動工具交換装置３２では、切削工具６２からバーナ４０へ工具交換を行う。具体的には、まず、自動工具交換装置３２内のチェンジャアーム６３の一端６４が切削工具６２に嵌合し、矢印▲１▼の如く下降し、加工ヘッド２７から切削工具６２を取り外す。次に、チェンジャアーム６３は矢印▲２▼の如く回転し、予めツールマガジンから抜き取り、他端６５に掛けておいたバーナ４０を加工ヘッド２７に臨ませる。続けて、チェンジャアーム６３は矢印▲３▼の如く上昇し、ホルダ４８が加工ヘッド２７に嵌合し、バーナ４０を取付ける。工具交換が完了すると、主軸２６は自動工具交換装置３２から離れ、トリム金型に向う。
【００１９】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る火炎処理装置の第２作用図である。
（ａ）において、トリム金型１１に臨んだバーナ４０にホース３６，３６を接続する。具体的には、主軸２６に設けたホースガイド３９にホース３６，３６を通し、クイック継手４９，４９で接続する。そして、点火具６６でバーナ４０（酸素とアセチレンの混合）に点火する。
【００２０】
クイック継手４９だから、ホース３６の接続が簡単である。また、ホースガイド３９がバーナ４０からホース３６，３６を離すので、ホース３６，３６が熱の影響を受けることはない。さらに、リール３７，３７（図１に示す。）がホース３６，３６を常に引張っているから、バーナ４０がＸ軸方向，Ｙ軸方向に移動しても、ホース３６，３６がトリム金型１１に接触することはなく、焼ける心配はない。
【００２１】
（ｂ）において、バーナ４０の酸素バルブ４２並びに及びアセチレンガスバルブ４４で火炎６７（酸素アセチレン炎）を調整（標準炎）し、ＮＣプログラムをスタートさせる。バーナ４０はＮＣプログラムによって、切削工具６２の仕上げ加工の軌跡から所定距離Ｓだけオフセットした位置を加熱する。
火口４６の軸心は主軸２６と同心なので、切削工具６２のＮＣプログラムを利用することができ、容易に所定距離Ｓだけオフセットさせることができる。その結果、ＮＣプログラムの作成に時間がかからない。
【００２２】
図５は図４（ｂ）の５部拡大図である。ＮＣプログラムでトリム金型１１のトリムライン１３から火口４６を所定距離Ｌ（例えば２〜３ｍｍ）だけオフセットし、同時に、刃部１２の上面から火口４６を所定距離Ｈ１（例えば約２５ｍｍ）だけ離れる（Ｚ軸方向）ように設定し、刃部１２を加熱する。火口４６を所定距離Ｈ１だけ離すと、火炎６７の温度が最大（約３０００℃）となる距離Ｈ２より少し温度が低い（約２９００℃）部分を使うことになるから、刃部１２の温度制御が比較的容易になる。
【００２３】
また、火口４６を所定距離Ｌだけオフセットすると、熱は熱容量が大きい側から熱容量が最も小さい刃部１２のエッジ６８に向けて矢印▲４▼の如く伝播するから、熱がエッジ６８に集中することはなく、エッジ６８を溶かす心配はない。さらに、熱が伝播することで、焼き入れの範囲を広くすることができる。
なお、所定距離Ｈ１は目安であり、火炎６７の調整（混合割合）により微調整が必要になる。
【００２４】
図６は本発明に係る火炎処理装置の第３作用図である。
トリムライン１３（エッジ６８）から所定距離Ｌだけオフセットし、Ｘ軸方向に所定速度Ｖ１でテーブル２２を矢印▲５▼の如く送ることで、刃部１２を所定温度まで昇温し、刃部１２に火炎焼入れを実施し、焼き入れ部６９を形成する。刃部１２の方向が変わると、クロスレール２４（図１に示す。）によってＹ軸方向に所定速度Ｖ２（Ｖ１＝Ｖ２）で主軸を矢印▲６▼の如く送るから、仮想線で示すようにバーナ４０で刃部１２の全長に火炎焼入れを実施することができる。火炎焼入れが完了したら、逆の手順でツールマガジンにバーナ４０を戻す。
【００２５】
火炎処理装置でバーナ４０を送るので、刃部１２の温度のばらつきは極めて小さく、刃部１２の硬度がむらになる心配はない。
また、ＮＣ加工機の切削のプログラムを利用してバーナの送り操作を自動制御するから、プログラム作成に手間がかからない。その結果、生産効率が向上する。
さらに、ＮＣ加工機を利用するから、ＮＣ（数値制御）装置付きの装置を新たに購入する必要がなく、金型の生産コストが嵩むことはない。
その上、肉盛りを必要とする金型の場合には、切削工具から溶接装置に工具交換することで、肉盛り溶接をすることもできる。ＮＣ加工機のテーブル上で、肉盛り溶接並びに火炎焼入れを行うから、金型の運搬をさらに省くことができる。
【００２６】
次に、本発明に係るバーナの別実施例を説明する。
図７は本発明に係るバーナ（第２実施例）の正面図であり、上記図２に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
バーナ４０Ｂは、バーナ本体４５と、このバーナ本体４５に取付けた火口４６と、バーナ本体４５を支持するブラケット４７と、このブラケット４７の下部に取付けた点火用電極７１と、炎を検出する火炎検出器７２と、ホルダ４８を支持するためにテーブル２２上に配置したストッカ７３と、このストッカ７３の上部に取付けてバーナ４０Ｂの有無を検出するバーナ有無検出器７４とからなる。７５，７５は点火用電極７１及び火炎検出器７２のケーブルである。
【００２７】
また、バーナ４０Ｂの場合は、図１に示すホース３６と圧力ゲージ３８との間に電磁弁を設ける。この電磁弁はバーナ４０Ｂがトリム金型近傍の所定位置（Ｘ軸、Ｙ軸）に至り、点火する際、位置信号により開くものである、
【００２８】
次に、バーナ４０Ｂ（第２実施例）の作用を説明する。
トリム金型を切削後、ツールマガジンに切削工具を戻し、主軸２６をテーブル２２上のストッカ７３へ送る。そして、主軸２６を矢印▲７▼の如く下降させることで、加工ヘッド２７にホルダ４８を嵌合させ、バーナ４０Ｂを取付ける。続けて、主軸２６が水平に移動し、ストッカ７３からホルダ４８を取り外し、矢印▲８▼の如くトリム金型の刃部に向う。
【００２９】
トリム金型に至ると、点火用電極７１が作動し、バーナ４０Ｂ（電磁弁励磁（ガス・酸素））に自動点火する。その際、火炎検出器７２が着火を確認し、着火が完了すると、刃部の加熱を開始する。火炎焼入れが完了し、ストッカ７３にバーナ４０Ｂを戻すと、バーナ有無検出器７４が「収納完了」信号を出力から、加工ヘッド２７がホルダ４８を離す。
【００３０】
トリム金型の切削から刃部の火炎焼入れまでの全てを全自動で行うので、作業者が途中で介入する必要がなく、作業者の負担を軽減できる。また、停滞する時間がないので、生産効率を向上させることができる。
【００３１】
尚、本発明の実施の形態に示した図１のＮＣ加工機はこれに限定するもではなく、要は、金型の切削加工に使用したＮＣ工作機械であればよい。
図２のバーナはこれに限定するもではなく、バーナの型式は任意である。また、アセチレンをプロパンなど他のガスに替えてもよい。
火炎処理装置には、昇温後、急冷するための冷却手段を設けていないが、急冷する必要のない金型材を用いることにより、冷却手段を省くことができる。但し、条件によっては、冷却手段を設けることは任意である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、バーナ移動手段は、バーナがトリム金型を切削する切削工具と同心に交換自在で、且つ、切削に用いるプログラムの移動軌跡を所定距離だけオフセットさせたプログラムに基づいて移動するので、バーナ移動手段によって機械化を図り、自動的にバーナをトリム金型のトリムラインに沿って移動させるので、熟練度の違いによる硬度のむらが発生しない。
バーナ移動手段は、切削工具と同心に、バーナを交換し、且つ、切削に用いるプログラムの移動軌跡を所定距離だけオフセットさせたプログラムに基づいて、トリム金型の刃部からバーナまでの距離、並びにバーナの送り速度を制御し、トリムラインに沿って移動しつつ、刃部を加熱するので、温度が安定する。
従って、刃部の硬度が安定し、硬度むらの心配がない。
また、切削工具のプログラムを利用することができ、容易に所定距離だけオフセットさせることができる。その結果、プログラムの作成に時間がかからない。
【００３３】
請求項２では、ＮＣ（数値制御）加工機の切削工具でトリム金型の刃部を仕上げ、切削工具からバーナに工具交換し、続けて、バーナで刃部を加熱する。ＮＣ加工機のテーブル上で切削並びに火炎焼入れを実施するので、従来のようにトリム金型を運搬する必要がなく、運搬する手間が省ける。その結果、加工を集約し、金型の生産効率を向上させることができる。
また、ＮＣ加工機のＮＣプログラムでバーナの距離、並びにバーナの送り速度を制御し、トリムラインに沿って移動しつつ、刃部を加熱するので、刃部のエッジを局部的に加熱し過ぎることはなく、熱が比較的広くまで伝播し、焼き入れ性が向上する。同時に、加熱温度のばらつきが極めて小さいので、硬度むらが起きる心配がない。
【００３４】
さらに、ＮＣ加工機が自動制御でバーナの送り操作をするので、従来のように作業者がバーナを持って加熱姿勢を長時間続ける必要がなくなり、作業者の負担を軽減することができる。同時に、熟練度の違いによる硬度のむらが発生しない。
加えて、ＮＣ加工機のＮＣプログラムを利用してバーナの送り操作を自動制御するから、ロボット等のティーチングが必要なく、プログラム作成に手間がかからない。さらに、溶接装置に工具交換することで、肉盛り溶接もＮＣ加工機のテーブル上でできるから、１工程内で金型の肉盛り加工、焼入れ加工が連続して行え、作業工程間の移載作業がなくなる。従って、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトリム金型の火炎処理装置の斜視図
【図２】本発明に係るバーナ（第１実施例）の正面図
【図３】本発明に係る火炎処理装置の第１作用図
【図４】本発明に係る火炎処理装置の第２作用図
【図５】図４（ｂ）の５部拡大図
【図６】本発明に係る火炎処理装置の第３作用図
【図７】本発明に係るバーナ（第２実施例）の正面図
【符号の説明】
１０…火炎処理装置、１１…トリム金型、１２…刃部、１３…トリムライン、１４…バーナ移動手段、２０…ＮＣ加工機、２６…主軸、３７…リール、４０，４０Ｂ…バーナ、４７…ブラケット、５４…火口の軸心、６７…火炎、Ｌ…トリムラインからの距離。
【図１】
0004170499.tif 000002
【図２】
0004170499.tif 000003
【図３】
0004170499.tif 000004
【図４】
0004170499.tif 000005
【図５】
0004170499.tif 000006
【図６】
0004170499.tif 000007
【図７】
0004170499.tif 000008