(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２の金型の間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して該ワークを鍛造成形する鍛造装置において、
前記パンチが臨む一方の金型を一端部に固着したピストンを有し、
前記ピストンは、前記一方の金型に近接するダイセットに形成されたシリンダ室内に配設され、
前記シリンダ室には、第１及び第２の連結孔が設けられるとともに、油を貯蔵するタンクと、油を送給するためのポンプと、前記ポンプに並列に配置される圧力調整弁とを備える油圧機構が連結され、
前記油圧機構により前記シリンダ室内が油によって加圧されている状態で、前記パンチが前記シリンダ室内の油圧に抗して前記ワークを押圧した後、このワーク押圧に伴って前記ピストンが押圧した油の圧力が前記圧力調整弁に予め設定された設定圧力以上となったときに前記圧力調整弁が作動することにより前記シリンダ室内の油が前記第１及び第２の連結孔から前記油圧タンクに導出され、
前記設定圧力を変更することで前記第１及び第２の連結孔の双方から前記油圧タンクに導出される油の量を変更して前記ピストンの変位速度を変化させることを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
請求項１記載の鍛造装置において、
前記タンクから前記ポンプまでの油通路の直径をｄ１とし、該ポンプから前記第１の連結孔までの油通路の直径をｄ２とし、さらに、前記圧力調整弁が設けられる油通路の直径をｄ３としたとき、ｄ１＝ｄ３＞ｄ２の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを鍛造成形するための鍛造装置に関し、特に、ワークに対する成形速度を調節可能とする鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、鍛造装置によってワークを鍛造成形する場合、金型にワークを載置し、該ワークの上面をパンチによって押圧することにより所定の形状に鍛造成形している。その際、例えば、油圧機構を用いてパンチを移動させる速度（プレス速度）と、パンチがワークを押圧する速度（成形速度）とは略同一である。一方、鍛造は熱間鍛造と冷間鍛造とに分けることができるが、ワークを成形しようとする場合、熱間鍛造と冷間鍛造とでは、前記ワークに対する成形速度が異なる。すなわち、熱間鍛造のパンチの成形速度は、冷間鍛造のパンチの成形速度と比較して略２倍の速度となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の鍛造装置では、プレス速度と成形速度とが略同一のため、熱間鍛造と冷間鍛造とを１台の鍛造装置で行うことができなかった。そのため、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとすると、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する鍛造装置を複数台設置する必要がある。これにより、設備投資の増大と鍛造装置の設置スペースの拡大化とを招き、装置自体の効率的な運用が困難になるとともに成形品の製造コストの低廉化が達成されない懸念を生じている。
【０００４】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、成形速度をワークの成形条件に適合する速度に変化可能に構成し、これによって、１台の鍛造装置で熱間鍛造と冷間鍛造とを行うことができ、このため設備費用の削減と設置スペースの縮小化、さらには鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上するとともに成形品に対する製造コストの低廉化を図ることができる鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１と第２の金型の間に載置したワークを、前記第１と第２の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して該ワークを鍛造成形する鍛造装置において、前記パンチが臨む一方の金型を一端部に固着したピストンを有し、前記ピストンは、前記一方の金型に近接するダイセットに形成されたシリンダ室内に配設され、前記シリンダ室には、第１及び第２の連結孔が設けられるとともに、油を貯蔵するタンクと、油を送給するためのポンプと、前記ポンプに並列に配置される圧力調整弁とを備える油圧機構が連結され、前記油圧機構により前記シリンダ室内が油によって加圧されている状態で、前記パンチが前記シリンダ室内の油圧に抗して前記ワークを押圧した後、このワーク押圧に伴って前記ピストンが押圧した油の圧力が前記圧力調整弁に予め設定された設定圧力以上となったときに前記圧力調整弁が作動することにより前記シリンダ室内の油が前記第１及び第２の連結孔から前記油圧タンクに導出され、前記設定圧力を変更することで前記第１及び第２の連結孔の双方から前記油圧タンクに導出される油の量を変更して前記ピストンの変位速度を変化させることを特徴とする。
【０００６】
これにより、圧力調整弁が作動する圧力（作動圧力）を所望の圧力に設定し、その設定圧力値において該圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室内から油圧タンクへと戻される油の量を制御することにより、パンチの作用下に該シリンダ室内を変位するピストンの変位量を決定できる。そして、単位時間当たりの前記ピストンの変位量を算出すれば、該ピストンの変位する速度が求められる。この場合、ピストンが変位する速度（ワークがパンチによって押圧されながら移動するときの速度）が成形速度となるため、圧力調整弁の作動圧力に対応して成形速度が決定される。例えば、プレス速度を熱間鍛造用の速度に設定した場合、ピストンの変位する速度（成形速度）を冷間鍛造用の速度（熱間鍛造用のプレス速度の略半分の速度）となるように圧力調整弁の作動圧力を設定すれば、冷間鍛造の作用下にワークを成形することが可能となる。
【０００７】
従って、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する成形速度で該ワークを成形できるため、１台の鍛造装置で熱間鍛造及び冷間鍛造を行うことが可能となる。しかも、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとき、複数台の鍛造装置を設置する必要がないため、設備費用の削減及び設置スペースの縮小化が可能となるとともに、鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上し、さらには製造コストの低廉化を図ることができる。
【０００８】
上述の構成を有する鍛造装置において、前記タンクから前記ポンプまでの油通路の直径をｄ１とし、、該ポンプから前記第１の連結孔までの油通路の直径をｄ２とし、さらに、前記圧力調整弁が設けられる油通路の直径をｄ３としたとき、ｄ１＝ｄ３＞ｄ２の関係を満足すると好適である。圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室内から該圧力調整弁が設けられる油通路を通過して油圧タンクへと戻される油が、ポンプ側に流入しポンプを通過することを防止できるからである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造装置につき、好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図４を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１０】
本実施の形態に係る鍛造装置１０は、固定部１２と可動部１４とを有する。固定部１２は、図１に示すように、略中央部にシリンダ室１６が形成された下ダイセット１８と、該シリンダ室１６内に変位自在に配設されたピストン２０とを有する。前記シリンダ室１６内には油２２が充填され、該シリンダ室１６は連結孔２４ａ及び２４ｂを介して油圧機構２６（図２参照）に連結されている。この油圧機構２６の構成については、後で詳述する。
【００１１】
前記ピストン２０から前記下ダイセット１８の上面を貫通してロッド２８が延在している。なお、図１中、参照符号３０は、油の漏洩を阻止するためのシールリングを示す。
【００１２】
前記ロッド２８の端面の略中央部には凹部３２が形成され、該凹部３２に爪部３４ａを有する下金型３４が嵌合し、該爪部３４ａに該下金型３４を鉛直下方向に押止する環状のホルダ３６の屈曲部３６ａが係合している。このホルダ３６は、前記下ダイセット１８上に固着され、前記ロッド２８の外周面と摺接自在である。
【００１３】
可動部１４は、図１に示すように、略中央部に凹部４２が形成された環状の上ダイセット４０と、該凹部４２内に固着された基台４４とを有する。前記凹部４２内にあって該基台４４の底面の略中心部には、スペーサ４６が固定されており、該スペーサ４６の外周面には環状の保持部材４８が外嵌している。前記上ダイセット４０は駆動機構（図示せず）に接続されており、該駆動機構の作用下に可動部１４は、図１において鉛直方向に上下動自在である。
【００１４】
前記スペーサ４６の端面の略中央部には、パンチ５０が固着され、該パンチ５０の該スペーサ４６側にはリング５２が外装され、このリング５２の一端面には前記パンチ５０に外嵌したスリーブ５４が固着されている。前記スリーブ５４は、図１において、上方が肉厚部５４ａとして形成され、下方がテーパ部を介して該肉薄部５４ｂとして形成されている。
【００１５】
また、前記スリーブ５４を囲繞するようにセットプレート５６が前記リング５２に係合している。このセットプレート５６は、前記パンチ５０の軸方向と直交する方向と該パンチ５０の軸方向と直交する方向から所定角度傾斜する方向に連続して形成される第１の空気通路５７を有する。そして、前記スリーブ５４と前記セットプレート５６との間に、該スリーブ５４を周回して前記第１の空気通路５７と連通する間隙部５８が設けられる。
【００１６】
さらに、前記スリーブ５４の肉薄部５４ｂの先端外周面に摺接した上金型６０が前記セットプレート５６に固着され、該上金型６０に形成された爪部６０ａには、前記保持部材４８の底面に固着され、前記パンチ５０、前記リング５２及び該セットプレート５６に囲繞するホルダ６２に設けられ内方へと突出する爪部６２ａが係合している。これにより、前記リング５２、前記セットプレート５６及び前記上金型６０が、鉛直上方向へと押止された状態となる。
【００１７】
前記ホルダ６２には、前記パンチ５０の軸方向と該パンチ５０の軸方向と直交する方向に連続して形成される第２の空気通路６３が設けられ、該第２の空気通路６３は圧縮空気供給源（図示せず）に連結されるとともに、前記リング５２及び前記セットプレート５６と前記ホルダ６２との間に設けられる空隙部６５に連通する。従って、前記圧縮空気供給源からの圧縮空気の作用下に、前記第２の空気通路６３、前記空隙部６５及び前記第１の空気通路５７を介して前記間隙部５８に空気が供給され、それにより、前記スリーブ５４が鉛直上方向に押圧されることになる。
【００１８】
前記下金型３４の先端部、前記パンチ５０の先端部及び前記上金型６０との間で、ワークＷの上面を該パンチ５０によって押圧したときに、該ワークＷが塑性変化するためのキャビティ６４が形成される。
【００１９】
次に、油圧機構２６の構成について説明する。この油圧機構２６は、図２に示すように、油圧タンク６６からシリンダ室１６へと油２２を送給する送給部６８と、該シリンダ室１６から該油圧タンク６６へと該油２２を戻す戻り部７０とから構成されている。
【００２０】
送給部６８は、前記油２２をシリンダ室１６に送給する油圧ポンプ７２と、該油圧ポンプ７２にクラッチ７５を介して連結されるモータ７３と、前記油２２が該油圧ポンプ７２に逆流することを防止するために該油圧ポンプ７２の吐出側に設けられる第１の逆止弁７４と、該第１の逆止弁７４の出口側に配置された可変の第１の絞り弁７６と、該油２２の通路となる油通路７８とを有する。前記第１の絞り弁７６の出口側が前記シリンダ室１６に形成された連結孔２４ａに連結され、また、前記油圧ポンプ７２と前記第１の逆止弁７４とに並列に圧力調整弁８０と第２の逆止弁８２とが配置されている。この第２の逆止弁８２は、前記油２２を前記油圧ポンプ７２により前記シリンダ室１６に送給するときに、前記圧力調整弁８０に油２２が直接進入することを阻止する機能を有している。
【００２１】
なお、図２に示されるように、前記油通路７８は、前記油圧ポンプ７２の吸込側の吸込通路７８ａと、該油圧ポンプ７２の吐出側から前記連結孔２４ａまでの吐出通路７８ｂと、前記圧力調整弁８０と前記第２の逆止弁８２とが設けられる並列通路７８ｃとを含む。この場合、吸込通路７８ａの直径をｄ１、吐出通路７８ｂの直径をｄ２、並列通路７８ｃの直径をｄ３としたとき、ｄ１＝ｄ３＞ｄ２の関係を満足するように各通路７８ａ〜７８ｃの直径が設定される。
【００２２】
戻り部７０は、前記シリンダ室１６に形成された連結孔２４ｂと前記油圧タンク６６とが第３の逆止弁８４と第２の絞り弁８５とが設けられた油通路８６を介して連結された構成となっている。このとき、前記第３の逆止弁８４より前記第２の絞り弁８５の方が前記連結孔２４ｂ側に配置される。
【００２３】
本実施の形態に係る鍛造装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【００２４】
先ず、図２に示すように、油圧機構２６を構成する圧力調整弁８０を所望の圧力で作動するように設定し、モータ７３の作用下に油圧ポンプ７２を作動させてシリンダ室１６内に油２２を送給するとともに、該シリンダ室１６内を加圧する。その際、前記圧力調整弁８０の作動圧力は、前記油圧ポンプ７２の送給圧力より高い圧力に設定されている。これにより、前記油圧ポンプ７２によって前記シリンダ室１６内に油２２を送給している最中に前記圧力調整弁８０が作動することを確実に防止することができる。一方、前記シリンダ室１６内に送給される油２２は、第１の絞り弁７６によってその流量が制御されている。
【００２５】
次いで、下金型３４にワークＷを載置し（図１参照）、上ダイセット４０に接続された駆動機構（図示せず）の作用下に可動部１４を鉛直下方向に移動させる。その際、前記可動部１４を下動させる速度（プレス速度）は、予め所定の速度に設定されている。これにより、スペーサ４６に固着されたパンチ５０が前記ワークＷの上面を押圧することになる（図３参照）。
【００２６】
このとき、前記油圧機構２６によって加圧された前記シリンダ室１６内の圧力は、前記パンチ５０によって前記ワークＷが押圧される押圧力より小さいため、このシリンダ室１６内のピストン２０は鉛直下方向に変位することになる（図３参照）。前記ピストン２０が前記シリンダ室１６内を鉛直下方向に変位すると同時に、該ピストン２０によって該シリンダ室１６内に充填された油２２が押圧されて、該シリンダ室１６に形成された連結孔２４ａ及び２４ｂを介して油圧タンク６６へと該油２２が戻される。
【００２７】
この場合、最初は、前記油圧機構２６の戻り部７０の油通路８６のみで前記シリンダ室１６から油圧タンク６６へと前記油２２が戻され（このとき、第２の絞り弁８５によって油圧タンク６６へ戻される流量が制御されている。）、その後、圧力調整弁８０に設定値以上の圧力が付与されて該圧力調整弁８０が作動し、それにより該圧力調整弁８０と第２の逆止弁８２とが設けられる並列通路７８ｃを通過して該油２２が該油圧タンク６６へと戻されることになる。その際、油圧ポンプ７２の吸込側の吸込通路７８ａの直径ｄ１、シリンダ室１６の連結孔２４ａに連結される吐出通路７８ｂの直径ｄ２及び並列通路７８ｃの直径ｄ３とは、ｄ１＝ｄ３＞ｄ２の関係を満足するように設定されているため、該シリンダ室１６から該並列通路７８ｃを通過して戻される油２２が油圧ポンプ７２側に流入し該油圧ポンプ７２を通過することを防止している。さらに、第１の逆止弁７４により、吐出通路７８ｂ、第１の絞り弁７６を介して流入する油２２が油圧ポンプ７２に進入することを阻止している。
【００２８】
従って、前記ワークＷは前記パンチ５０によってその上面を押圧されながら鉛直下方向に移動するとともに、前記下金型３４、該パンチ５０及び前記上金型６０との間に形成されたキャビティ６４に該ワークＷの肉が流動して該ワークＷが鍛造成形されるに至る。
【００２９】
その後、図４に示すように、駆動機構（図示せず）の作用下に可動部１４を鉛直上方向に移動させ、該可動部１４を下金型３４から離間させる。そして、移動機構（図示せず）の作用下にワークＷを下金型３４より離型させる。前記下金型３４より離型したワークＷは、次工程に搬送されて最終的に所定の寸法及び形状に機械加工が施され、製品として完成される。
【００３０】
ここで、本実施の形態においては、パンチ５０の作用下にピストン２０によってシリンダ室１６内に充填された油２２が押圧され、該シリンダ室１６から油圧タンク６６へと油２２が戻される。この場合、圧力調整弁８０が作動した後、送給部６８の該圧力調整弁８０と第２の逆止弁８２とが設けられる並列通路７８ｃと戻り部７０の油通路８６との両通路とにより前記油２２を前記油圧タンク６６へと戻す。従って、油通路８６のみで油２２を油圧タンク６６へと戻すとき（圧力調整弁８０が作動する前）と比較して、多量の油２２を前記シリンダ室１６から該油圧タンク６６へと戻すことができる。結局、圧力調整弁８０が作動した後は、前記シリンダ室１６から前記油圧タンク６６へと戻される油２２の量が増大するため、前記シリンダ室１６内で鉛直下方向に変位する前記ピストン２０の速度が速くなる。
【００３１】
この場合、前記シリンダ室１６内を鉛直下方向に変位する前記ピストン２０の速度（ワークＷがパンチ５０によってその上面を押圧されながら鉛直下方向に移動するときの速度）が成形速度であることから、圧力調整弁８０が作動した後に、該ピストン２０の変位する速度が所望の速度となるように、該圧力調整弁８０が作動する圧力（作動圧力）を設定する。具体的には、予め、前記圧力調整弁８０の作動圧力と、その圧力で該圧力調整弁８０が作動した後に油通路７８を流れる油２２の量（シリンダ室１６からの油圧タンク６６へと戻される量）を求め、その後、その油２２の量が戻される際のピストン２０の変位量を求める。そして、単位時間当たりの前記ピストン変位量を算出すれば、該ピストン２０の変位する速度（成形速度）が求められる。
【００３２】
これにより、本実施の形態に係る鍛造装置１０によれば、例えば、プレス速度を熱間鍛造用の速度に設定した場合、ピストン２０の変位する速度（成形速度）を冷間鍛造用の速度（熱間鍛造用のプレス速度の略半分の速度）となるように、圧力調整弁８０の作動圧力を設定すれば、冷間鍛造の作用下にワークＷを成形することが可能となる。
【００３３】
なお、ピストン２０の変位する速度（成形速度）を熱間鍛造用の速度となるように、圧力調整弁８０の作動圧力を設定すれば、熱間鍛造の作用下にワークＷを成形することも可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧力調整弁の作動圧力を所望の圧力に設定し、その設定圧力値において該圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室から油圧タンクへと戻される油の量及びそのときのピストンの変位量（ピストンの変位速度）を制御するようにしている。これにより、圧力調整弁の作動圧力に対応してピストンの変位速度（成形速度）が決定されるため、成形速度を所望の値にすることができる。従って、ワークの成形条件（熱間鍛造又は冷間鍛造）に適合する成形速度で該ワークを成形することができるため、熱間鍛造及び冷間鍛造を、１台の鍛造装置で行うことが可能となる。しかも、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとき、熱間鍛造用又は冷間鍛造用のそれぞれの専用の鍛造装置を設置する必要がないため設備費用の削減と設置スペースの縮小化を図ることができ、装置自体の運用効率が飛躍的に向上し、さらには成形品に対する製造コストの低廉化を図ることできるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る鍛造装置を示す一部省略縦断面図である。
【図２】前記鍛造装置における油圧機構の構成例を示すブロック図を含む該鍛造装置の一部省略縦断面図である。
【図３】図１及び図２の鍛造装置において、ワークにパンチを押圧した直後の状態を示す説明図である。
【図４】図１及び図２の鍛造装置において、下金型から可動部が離間した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…鍛造装置                  １６…シリンダ室
１８…下ダイセット              ２０…ピストン
２２…油                        ２６…油圧機構
３４…下金型                    ４０…上ダイセット
５０…パンチ                    ６０…上金型
６６…油圧タンク                ７２…油圧ポンプ
７８…油通路                    ７８ａ…吸込通路
７８ｂ…吐出通路                ７８ｃ…並列通路
８０…圧力調整弁                Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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