(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースに対向して昇降するプレスラムを有するプレス機械と、
前記ベース上にそれぞれ該ベースに沿って摺動自在に配置された下側部材と、下降して前記下側部材と結合する上側部材とを有し、互いに対向して配置された一対の保持部材と、
一方の前記保持部材に形成された被加工物保持部及び第１の加工工具部と、
他方の前記保持部材に形成された第２の加工工具部と、
前記プレスラムと前記各上側部材との間に設けられ、プレスラムの下降運動及び上昇運動を、前記上側部材の上下動から前記上側部材と前記下側部材が互いに結合した状態での前記一対の保持部材のベース上の互いに接離する方向の摺動運動に変換するリンク機構とを有することを特徴とする鍛造装置。
【請求項２】
前記プレスラム及び／又は前記ベースには、第３の加工工具部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば長尺パイプや大型パイプの端部にフランジ加工を施すのに使用して好適な鍛造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、短尺パイプや小型パイプはフランジ型の金型を使用した据えこみ鍛造で製作されていた。すなわち、フランジを加工すべきパイプを鉛直に立てて保持し、フランジ型の金型をプレス機械に取付け、このプレス機械でパイプ（被加工物）に荷重を加えて、このパイプの加熱した端部を金型に沿って成形していた。
【０００３】
しかし、長尺パイプや大型パイプの端部に同様な方法でフランジ加工を施そうとすると、嵩高のプレス機械が必要となり、それに伴い高い剛性が要求され、設備コストが上昇するので実用化されていなかった。そこで、長尺パイプや大型パイプの端部にフランジを成形する場合は、直管部とフランジを一体に鋳造したり、パイプの端部にフランジ状の板を溶接して取り付けていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の技術は、工程が複雑であるのでコストが高くなり、また、製作に要する作業時間が長いという問題があった。そこで、プレス機械を使用して容易にフランジを成形することができる鍛造装置の開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記のような課題に鑑み、長尺パイプや大型パイプであっても、端部に容易にフランジを成形することができる鍛造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ベースに対向して昇降するプレスラムを有するプレス機械と、前記ベース上にそれぞれ該ベースに沿って摺動自在に配置された下側部材と、下降して前記下側部材と結合する上側部材とを有し、互いに対向して配置された一対の保持部材と、一方の前記保持部材に形成された被加工物保持部及び第１の加工工具部と、他方の前記保持部材に形成された第２の加工工具部と、前記プレスラムと前記各上側部材との間に設けられ、プレスラムの下降運動及び上昇運動を、前記上側部材の上下動から前記上側部材と前記下側部材が互いに結合した状態での前記一対の保持部材のベース上の互いに接離する方向の摺動運動に変換するリンク機構とを有することを特徴とする鍛造装置である。
【０００７】
これにより、プレス機械のプレスラムの下降を一対の保持部材の水平方向の移動に変換し、各保持部材の端面に取り付けたダイ等の加工工具を用いて、保持部材の水平方向の動きによって所定形状を被加工物の端部に形成する。例えば、被加工物がパイプであってその端部にフランジを加工する場合、被加工物が横方向に置かれるので、装置を高さ方向に延ばす必要がなく、また、被加工物の長さに対する制限も緩和される。しかも、リンク機構を介して上側部材を持ち上げることができ、被加工物や加工工具の着脱が容易になる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記プレスラム及び／又は前記ベースには、第３の加工工具部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鍛造装置である。これにより、この第３の加工工具で被加工物から鉛直方向に加わる反力を支え、良好な加工を行なうことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の鍛造装置について、図面を参照して説明する。この鍛造装置は、既存のプレス機械に設置して使用するもので、既存のプレス機械のプレスラム１０の下面に固定されて、これと一体に上下動する上下動ブロック１２と、既存のプレス機械の台座１４の上面に所定間隔離間して平行に配置された一対のスライドベース１６とを有している。
【００１１】
上下動ブロック１２とスライドベース１６との間には、同一構成で、内部に中空部を有する矩形ブロック状の第１の圧板２０ａと第２の圧板２０ｂとからなる一対の圧板が互いに対向して配置されている。第１及び第２の圧板２０ａ，２０ｂは、それぞれ上下に２分割された上圧板２２ａ，２２ｂと下圧板２４ａ，２４ｂとから構成され、上圧板２２ａ，２２ｂの下面には係合ピン２６ａ，２６ｂが設けられ、下圧板２４ａ，２４ｂの上面の該係合ピン２６ａ，２６ｂに対応する位置には係合ピン穴２８ａ，２８ｂが設けられている。
【００１２】
各圧板２０ａ，２０ｂの互いに対向する端面には、互いに近接して閉じることで成形すべきフランジＦの形状に沿った空間を形成する第１のダイ３０ａと第２のダイ３０ｂが取付けられている。第１のダイ３０ａは、上下２つ割りで同一形状の上ダイ３２ａと下ダイ３２ｂから構成され、被加工物Ｗの外径とほぼ同じ内径の円筒部３４と、この円筒部３４の端部に連接されたフランジ部３６とを有している。一方、第２のダイ３０ｂは、上下２つ割りで同一形状の上ダイ４０ａと下ダイ４０ｂとから構成され、被加工物Ｗの内径とほぼ同じ外径でやや先細りのテーパを有する円柱部４２と、この円柱部４２の端部に連接されたフランジ部４４とを有している。
【００１３】
第１のダイ３０ａのフランジ部３６には、フランジ穴の穿設位置に突起４６が設けられ、第２のダイ３０ｂのフランジ部４４には、上記の各突起４６と対応する位置に凹部４８が設けられている。これにより、一対のダイ３０ａ，３０ｂが互いに近接して閉じた時、被加工物Ｗの端部が円筒部３４と円柱部４２の間で加工され、両フランジ部３６，４４間で区画された空間に沿った形状のフランジＦ及びフランジ穴が成形されるようになっている。
【００１４】
第１及び第２のダイ３０ａ，３０ｂの上ダイ３２ａ，４０ａと下ダイ３２ｂ，４０ｂには、取付けボルト用穴５０が設けられ、第１及び第２の圧板２０ａ，２０ｂの上圧板２２ａ，２２ｂと下圧板２４ａ，２４ｂには、各取付けボルト用穴５０に対応する位置に、ボルト穴５２がそれぞれ設けられている。これにより、第１及び第２のダイ３０ａ，３０ｂの上ダイ３２ａ，４０ａと下ダイ３２ｂ，４０ｂは、第１及び第２の圧板２０ａ，２０ｂの上圧板２２ａ，２２ｂと下圧板２４ａ，２４ｂの端面にボルト等を介してそれぞれ取付けられる。
【００１５】
第１の圧板２０ａと第２の圧板２０ｂは、左右対称の一対のトッグル機構６０ａ，６０ｂを介して上下動ブロック１２の上下動に伴って互いに逆方向に水平移動するように構成されている。すなわち、上下動ブロック１２と第１及び第２の圧板２０ａ，２０ｂの上圧板２２ａ，２２ｂとの間には、トッグル機構６０ａ，６０ｂを構成するそれぞれ４本、計８本のリンク６２ａ，６２ｂが配置されている。そして、リンク６２ａ，６２ｂの上端は、上下動ブロック１２に突設したピン６４ａ，６４ｂに、下端は、上圧板２２ａ，２２ｂに突設したピン６６ａ，６６ｂに回転自在に取り付けられている。
【００１６】
上下動ブロック１２には、リンク６２ａ，６２ｂの外方への動きを規制するストッパピン６８ａ，６８ｂが設けられ、リンク６２ａ，６２ｂには、このストッパピン６８ａ，６８ｂに当接するストッパ片７０ａ，７０ｂがそれぞれ設けられている。これにより、各リンク６２ａ，６２ｂは、プレスラム１０が上昇したフリーな状態において僅かに傾くようになっている。
【００１７】
スライドベース１６には、その長手方向に沿って延びるスライド溝７２が設けられ、一方、下圧板２４ａ，２４ｂの下部の両側には、このスライド溝７２内に嵌合するスライド突起７４ａ，７４ｂが設けられ、下圧板２４ａ，２４ｂが上方へ脱出することなくスライドベース１６に沿って水平方向にスライドするようになっている。
【００１８】
更に、上下動ブロック１２の中央部には、一対のダイ３０ａ，３０ｂのフランジ部３６，４４で形成される成形すべきフランジに沿った空間の外周の上半分を区画する第３のダイ８０の上ダイ８２ａが着脱自在に取付けられ、スライドベース１６の中央部には、同じく、第３のダイ８０の下ダイ８２ｂが着脱自在に取付けられている。これらの上ダイ８２ａ及び下ダイ８２ｂは矩形の平板で、成形すべきフランジの外周に沿った形状の半円状の切欠き８４ａ，８４ｂが設けられている。
【００１９】
次に、上述した構成の実施の形態の鍛造装置によって、被加工物（パイプ）Ｗにフランジ加工を施す工程について説明する。まず、プレス機械のプレスラム１０を上昇させて待避させておき、例えば高周波部分加熱によって、端部を１０００℃程度に部分加熱した被加工物（パイプ）Ｗを第１のダイ３０ａの円筒部３４内に挿入して保持する。被加工物Ｗは横方向に配置されるので、周囲に空間が有れば、被加工物Ｗに関する長さの制限は無い。
【００２０】
次に、プレス機械を作動させてプレスラム１０を下降させる。すると、第１の圧板２０ａでは第１のダイ３０ａの上ダイ３２ａが下降してこれが下ダイ３２ｂ及び被加工物Ｗに接触し、被加工物Ｗを挟持する。ここで上ダイ３２ａの下降が阻止され、上ダイ３２ａはトッグル機構６０ａの作用で下ダイ３２ｂ及び被加工物Ｗとともにスライド機構に乗って第２の圧板２０ｂの方向に水平移動する。一方、第２の圧板２０ｂでは、第２のダイ３０ｂの上ダイ４０ａが下降して、係合ピン２６ａ，２６ｂが係合ピン穴２８ａ，２８ｂに挿入される。上ダイ４０ａが下ダイ４０ｂに接触するとさらなる下降が阻止され、トッグル機構６０ｂの作用で上ダイ４０ａと下ダイ４０ｂがともにスライド機構に乗って第１の圧板２０ａの方向に水平移動する。
【００２１】
一対の圧板２０ａ，２０ｂがスライドベース１６の中央に向けて移動して接近すると、まず第２のダイ３０ｂの円柱部４２の先端が被加工物であるパイプＷの先端に入り、そのテーパによってパイプの先端を拡径する。さらに圧板２０ａ，２０ｂが接近すると、図２に示すように、一対のダイ３０ａ，３０ｂに負荷される水平方向の荷重（圧力）によって、ダイ３０ａ，３０ｂの両フランジ３６，４４で区画された空間に沿って直角方向に拡大変形し、フランジＦが成形される。
【００２２】
同時に、第３のダイ８０の上ダイ８２ａも上下動ブロック１２の下降に伴って下降し、固定された下ダイ８２ｂと共に一対のダイ３０ａ，３０ｂのフランジ部３６，４４で形成される成形すべきフランジＦに沿った空間の外周を区画し、これによって、フランジＦの外周面が成形される。
【００２３】
この時、第１のダイ３０ａのフランジ部３６の各フランジ穴穿設位置には突起４６が、第２のダイ３０ｂのフランジ部４４の各突起４６と対応する位置には凹部４８がそれぞれ設けられているため、フランジＦのこの突起４６と凹部４８に対応する部位にボルト穴Ｈが形成される。
【００２４】
フランジ加工が終了した後にプレスラム１０を上昇させると、まず一対の圧板２０ａ，２０ｂが互いに離れる方向に移動する。トッグル機構６０ａ，６０ｂのリンク６２ａ，６２ｂのストッパ片７０ａ，７０ｂがストッパピン６８ａ，６８ｂに当接すると、この移動が阻止され、第１及び第２の圧板２０ａ，２０ｂの上圧板２２ａ，２２ｂが上昇する。その後、フランジ加工終了後の被加工物Ｗを鍛造装置から抜き取る。
【００２５】
この装置においては、各ダイ３０ａ，３０ｂ，８０を交換することにより、様々な形状のフランジの成形が可能になる。なお、実施の形態では、パイプの端部にフランジ加工を施すようにした例を示しているが、パイプ以外の中実継手にも適用することができ、また、フランジのみでなく、種々の形状を成形することができることは自明である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プレス機械のプレスラムの下降を一対の保持部材の水平方向の移動に変換し、各保持部材の端面に取り付けたダイ等の加工工具を用いて、保持部材の水平方向の動きによって所定形状を被加工物の端部に形成する。被加工物がパイプであってその端部にフランジを加工する場合、被加工物が横方向に置かれるので、長尺パイプや大型パイプであっても、端部に容易にフランジを成形することができる。また、装置を高さ方向に延ばす必要がなく、従来のプレス機械を用いることができるので、設備コストも安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の鍛造装置の正面断面図である。
【図２】図１の鍛造装置のダイを閉じた状態の図である。
【図３】図１の左側面図である。
【図４】圧板を示す分解斜視図である。
【図５】一方の上ダイを示す斜視図である。
【図６】他方の上ダイを示す斜視図である。
【図７】第３のダイを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１０    プレスラム
１２    上下動ブロック
１４    台座
１６    スライドベース
２０ａ，２０ｂ    圧板（保持部材）
２２ａ，２２ｂ    上圧板
２４ａ，２４ｂ    下圧板
２６ａ，２６ｂ    係合ピン
２８ａ，２８ｂ    係合ピン穴
３０ａ，３０ｂ，８０    ダイ
３２ａ，４０ａ，８２ａ    上ダイ
３２ｂ，４０ｂ，８２ｂ    下ダイ
３６，４４    フランジ部
４６    突起
４８    凹部
６０ａ，６０ｂ    トッグル機構
６２ａ，６２ｂ    リンク
６８ａ，３８ｂ    ストッパピン
７０ａ，７０ｂ    ストッパ片
７２    スライド溝
７４ａ，７４ｂ    スライド突起
Ｗ    被加工物（パイプ）
【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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【図７】
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