(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されて往復動するラムとを備え、上記パンチと第により金属素材を圧造成形する圧造成形機において、上記ラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計４個所に、該ラムの摺動側面より若干突出する耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの摺動面となる左右内側面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計４個所に、該フレームの摺動内面より若干突出し、かつ上記ラム側の左右ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の左右摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする圧造成形機。
【請求項２】
ラムの上下摺動面となる上下面における前後部の合計４個所に、該ラムの摺動上下面より若干突出する耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの上下摺動面となる上部内面と底面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の上下ガイド部と対向する範囲の合計４個所に、該フレームの上部内面又は底面より若干突出して、上記ラム側の上下ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の上下ガイド部材又は本体フレーム側の上下ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧造成形機。
【請求項３】
ラム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれ受圧鋼板でなり、本体フレーム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれニードルベアリング付き受圧部でなる一方、各受圧部のリテーナが本体フレームに側に対してラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、該リテーナと本体フレーム側との間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネが介装されていることを特徴とする請求項２に記載の圧造成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてパンチとそれに対応するダイスとで金属素材を圧造成形し、粗から精へと連続多段式にボルトやナットその他の金属パーツ類などを圧造成形する圧造成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の圧造成形機は、ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されてクランク運動により往復動するラムとを備え、上記パンチとダイにより金属素材を圧造成形するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した圧造成形機にあっては、たとえば金属素材として線材をカッターで所定長さに切断したものを用いる場合、金属素材の切断面にはカッターによる剪断時の傾斜状歪みが生じることから、該素材をパンチとダイにより圧造成形するとき、その圧造成形を行う領域において荷重の偏りが生ずる。このように圧造域において偏荷重が生ずるとラムとフレーム本体との摺動面間のクリアランスにおいて左右や上下方向へのずれが発生してパンチとダイの正確な芯出しが確保できない問題があった。その結果、ダイ表面とパンチとの平行を乱し、金属素材の精密な圧造成形が行なえないし、また、圧造時にダイにかかる圧力やパンチ表面にかかる力を一定させることができず、工具寿命を短くする問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は圧造域に入る手前でダイとパンチの正確な芯合わせを行うと共に、そのまま圧造域でのラムの軌道を確保して、高精度の成形品を成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる圧造成形機の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１の発明は、ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されて往復動するラムとを備え、上記パンチと第により金属素材を圧造成形する圧造成形機において、上記ラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計４個所に、該ラムの摺動側面より若干突出する耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの摺動面となる左右内側面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計４個所に、該フレームの摺動内面より若干突出し、かつ上記ラム側の左右ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の左右摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、ラムの上下摺動面となる上下面における前後部の合計４個所に、該ラムの摺動上下面より若干突出する耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの上下摺動面となる上部内面と底面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の上下ガイド部と対向する範囲の合計４個所に、該フレームの上部内面又は底面より若干突出して、上記ラム側の上下ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の上下ガイド部材又は本体フレーム側の上下ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３の発明は、上記請求項２の構成に加えて、ラム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれ受圧鋼板でなり、本体フレーム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれニードルベアリング付き受圧部でなる一方、各受圧部のリテーナが本体フレームに側に対してラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、リテーナと本体フレーム側との間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネが介装されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、金属素材を粗から精へと連続的に圧造成形する多段式圧造成形機における本体フレーム１とラム２を平面から視た図を示す。本体フレーム１の所定位置には、ダイブロック３が配設されており、該ダイブロック３には粗から精にいたる複数のダイ４…４が一定間隔で並設されている。また、本体フレーム１におけるダイ４…４の前方側には、ラム２が摺動自由に嵌合されている。ラム２の前面には、上記ダイ４…４と同数のパンチ５…５が各ダイとそれぞれ対向するように保持されていると共に、ラム２の後端が駆動用モータ（図示せず）により回転されるフライホイールと一体のクランク軸６に連結部材７を介して連結されることにより、該ラム２がクランク軸６の回転によるクランク運動によりダイブロック３に向かって往復動するようになされている。
【００１１】
なお、上記ダイブロック３の側部には、本体フレーム１の一側部後方より導入される線材Ａを供給するための供給用クイル８がダイ４…４と並設して設けられていると共に、該クイル８より供給された線材を一定長さに切断するカッター９が設けられている。
【００１２】
そして、上記ラム２には、その左右摺動面となる両側面における前後部の総計４個所に凹部２ａ…２ａが設けられ、これら各凹部２ａ…２ａにラム２の左右摺動面より若干突出する耐摩耗性に優れた受圧鋼板１１…１１が設けられている。また、本体フレーム１には、図２に示すようにその左右内面の摺動面となるライナーが１０，１０が設けられ、これらのライナー１０，１０におけるラム２のパンチ５…５とダイ４…４が圧造成形を行う領域の手前Ａからその圧造終了位置Ｂまで移動する際に上記ラム側受圧鋼板１１…１１と対向する範囲の総計４個所に凹部１０ａ…１０ａが設けられ、かつ、これら各凹部１０ａ…１０ａに本体フレーム２の摺動内面より若干突出して上記ラム側受圧鋼板１１…１１と接して圧造成形を行う領域の左右のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れたニードルベアリング１２付き受圧部１３…１３が設けられている。
【００１３】
具体的には、図２及び図３に示すように本体フレーム１には凹溝１ａが形成されており、該凹溝１ａの左右内側面に相対向する超硬合金製のライナー１０，１０が設けられている。ラム２は上記凹溝１内に嵌まり込む断面方形状に形成され、かつラム２の左右は、上記ライナー１０，１０に対してそれぞれ０．１ｍｍ以上のクリアランスを有して摺動可能に支持されている。また、ラム２の下面における左右両端には超硬合金製のライナー１４，１４が、また本体フレーム１の凹溝１ａにおける底面の左右両端部には上記ライナー１４，１４に対面する超硬合金ライナー１５，１５が設けられている。
【００１４】
そして、ラム２にはその両側面の上下方向中間部に、換言すれば、各パンチ５の中心軸を結ぶ線を対称軸として上下方向に所定幅の上記凹部２ａが形成され、該凹部２ａに方形状の受圧鋼板１１が嵌合固定されている。この場合、受圧鋼板１１と外側面とは面一となるように固定される。
【００１５】
また、本体フレーム側ライナー１０，１０には、ラム側の受圧鋼板１１と対応する高さ位置に上記凹部１０ａが設けられ、該凹部１０ａにニードルベアリング１２付きの受圧部１３が嵌合されている。該受圧部１３は上記凹部１０ａの底部に嵌合され、ニードルベアリング１２を受け止める受圧鋼板１３ａを備えている。また、ニードルベアリング１２は、図２〜図４に示されているように複数本のニードル１２ａ…１２ａを軸受けするリテーナ１２ｂを有していると共に、該リテーナ１２ｂが上記凹所１０ａ内に、ラム２の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつリテーナ１２ｂとライナー１０との間に、ニードルベアリング１２と受圧鋼板１１との干渉時における衝撃を緩和するバネ１６，１６が介装されている。そして、ラム２の本体フレーム側ライナー１０，１０との左右クリアランスをゼロにするため、ラム２と上記ライナー１０，１０との左右摺動面の隙間よりたとえば０．０２ｍｍプラス径になるようにニードルベアリング１２が上記ライナ１０，１０に対し突出状に取付けられている。なお、リテーナ１２ｂは、たとえばバネ１６，１６などにより受圧鋼板１３ａに沿ってスライドするように支持される。
【００１６】
また、図３において１７は、本体フレーム１の上面両側に取付けられるラム２の抑え蓋、また１８は抑え蓋１７の下面に取付けられた超硬合金ライナーである。
【００１７】
次に以上のように構成した圧造成形機の作用について説明する。
まず、ラム２が図１に示す後死点位置から前死点位置に往動するに際し、その後死点位置からパンチ５が金属素材をダイ４に打ち込む圧造域の手前位置Ａまでの範囲については移動抵抗少なく抑えた状態で移動する。次いで、パンチ５が圧造域の手前位置Ａに位置すると、ラム側受圧鋼板１１が本体フレーム側受圧部１３のニードルベアリング１２に接することになる。これにより、圧造域に入る手前で左右摺動面間のクリアランスがゼロになり、圧造域に入る手前でパンチ５とダイ４の左右の芯合わせが行われて、ダイ４表面に対するパンチ５の平行度が正確に確保されることになる。その後も、ラム２にラム側受圧鋼板１１と本体フレーム側受圧部１３のニードルベアリング１２とで横側からの荷重を与えて左右摺動面間のクリアランスをゼロに保ち、図５及び図６に示すようにラム２の軌道を確保したまま前死点位置まで前進して圧造成形を行うことになる。
【００１８】
これにより、圧造域に入る手前でダイ４とパンチ５の正確な左右の芯合わせを強制的に行うことができると共に、その位置から圧造が終了する前死点位置までのラム２の軌道を確保して左右へのずれを大幅に軽減することができ、その結果、金属素材の切断面に歪みなどがあっても高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる。また、受圧鋼板１１とニードルベアリング付き受圧部１３との組合せでゼロクリアランスを保つガイド機構を構成するから、圧造域でのラム２の軌道を確保できながら、圧造域での摺動抵抗も効果的に抑えることが可能となる。
【００１９】
その後、ラム２が前死点位置から復動してパンチ５がダイ４との圧造域から後退すると、ラム側受圧鋼板１１と本体フレーム側ニードルベアリング１２との接合がなくなり、左右のゼロクリアランスが解除される。これにより、圧造域の手前位置から下死点位置間におけるラム２の摺動は摩擦抵抗が少なく抑えられた状態の基でスムースに行われる。
【００２０】
また、ライナー１０，１０に左右ニードルベアリング１２，１２を取付ける際、ライナー１０，１０に対し左右ニードルベアリング１２，１２をラム２の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、ライナー１０，１０と左右ニードルベアリング１２，１２のリテーナ１２ｂ，１２ｂとの間にバネ１６，１６が介装されているので、左右ニードルベアリング１２，１２間への左右受圧鋼板１１，１１の突入時には、図４の位置から図７に示すように左右ニードルベアリング１２，１２がバネ１６，１６に抗してラムの前死点側に移動することにより、その衝撃を効果的に緩和することができる。なお、このように衝撃を緩和できる上記バネ１６，１６を介装するのが好ましいが、ライナー１０，１０に左右ニードルベアリング１２，１２を直接固定する構造とすることも可能である。
【００２１】
さらに、ラム２の左右は、上記ライナー１０，１０に対してそれぞれ０．１ｍｍ以上のクリアランスを有して摺動可能に支持された構造となっているので、圧造時に、本体フレーム１にかかる負荷により該フレーム１の長さ方向中間部が内方に歪んで幅狭となる所謂折箱現象が発生することがあっても、本体フレーム側ライナーとラムの側面とが接触するまでには至らず、これにより、ラム２に焼き付きが発生するといった事態を防止できる。
【００２２】
図８は別の実施の形態を示すもので、上記した実施の形態の左右摺動面に左右ゼロクリアランスのガイド機構を設けたものに加えて、上下摺動面にも圧造域においてゼロクリアランスのガイド機構を設けたものである。
【００２３】
具体的には、ラム２の上下摺動面となる上下面における前後部の総計８個所に凹部２ｂ…２ｂ，２ｃ…２ｃが設けられ、各凹部２ｂ…２ｂにラム２の摺動上面より若干突出する耐摩耗性に優れた上方受圧鋼板２１…２１が設けられ、また、各凹部２ｃ…２ｃにラム２の摺動下面より若干突出する耐摩耗性に優れた下方ニードルベアリング２２付きの受圧部２３…２３が設けられている。一方、本体フレーム１側の上下摺動面となる底面と抑え蓋１７の内面に、上記パンチ５とダイ４が圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム２側の上方受圧鋼板２１…２１と下方ニードルベアリング付き受圧部２３…２３と対向する範囲の総計８個所に凹部１７ａ…１７ａ，１ｂ…１ｂが設けられる。そして、各凹部１７ａ…１７ａに本体フレーム２の底面より若干突出して上記ラム２側の上方受圧鋼板２１…２１と接して上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れたニードルベアリング２４付きの受圧ケース２５…２５が設けられ、各凹部１ｂ…１ｂに本体フレーム２の底面より若干突出して上記ラム２側の下方ニードルベアリング２２…２２と接して下方摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた下方受圧鋼板２６…２６が設けられている。
【００２４】
また、ラム２又は抑え蓋１７にニードルベアリング２２，２４を取付ける際には、前述した実施の形態の場合と同様の構造で、下方受圧鋼板２６，２６へのニードルベアリング２２，２２の突入又はニードルベアリング２４，２４間への上方受圧鋼板２１，２１の突入時の衝撃を緩衝するため、図示していないがラム２又は抑え蓋１７に対してニードルベアリング２２，２４がラム２の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつラム２又は抑え蓋１７とニードルベアリング２２，２４の各リテーナとの間に緩衝用のバネが介装される。
【００２５】
なお、左右摺動面へのガイド部材の取付け構造は前述した実施の形態の場合と同様であるので省略する。
【００２６】
このように構成した場合には、まず、ラム２が後死点位置から前死点位置に往動するに際し、その後死点位置からパンチ５が金属素材をダイ４に打ち込む圧造域の手前位置までの範囲については移動抵抗少なく抑えた状態の基でスムースに移動する。次いで、パンチ５が圧造域の手前位置に位置すると、ラム側受圧鋼板１１，２１が本体フレーム側ニードルベアリング１２，２４に接すると共に、ラム側ニードルベアリング２２が本体フレーム側受圧鋼板２６に接することになる。これにより、圧造域に入る手前で左右及び上下摺動面間のクリアランスがゼロになり、圧造域に入る手前でパンチ５とダイ４の左右及び上下の芯合わせが行われて、ダイ４表面に対するパンチ５の平行度が正確に確保されることになる。そして、その後もラム側受圧鋼板１１，２１とニードルベアリング２３が本体フレーム側ニードルベアリング１２，２４と受圧鋼板２６に接し続けることで、ラム２に上下左右からの荷重を与えて左右及び上下摺動面間のクリアランスをゼロに保ち、ラム２の軌道を確保したまま前死点位置まで前進して圧造成形を行うことになる。
【００２７】
これにより、圧造域に入る手前でダイ４とパンチ５の正確な左右と上下の両芯合わせを行うことができ、しかも、その位置から圧造が終了する前死点位置までのラム２の軌道を確保して左右及び上下へのずれを大幅に軽減することができる。その結果、より高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる。
【００２８】
また、ラム２が前死点位置から復動してパンチ５がダイ４との圧造域から後退すると、ラム側受圧鋼板１１，２１と本体フレーム側ニードルベアリング１２，２４との接合及びラム側ニードルベアリング２３の本体フレーム側受圧鋼板２６との接合がなくなり、左右及び上下摺動面間のゼロクリアランスが解除される。これにより、圧造域の手前位置から下死点位置間におけるラム２の摺動は摩擦抵抗が少なく抑えられた状態の基でスムースに行われる。
【００２９】
以上の実施の形態では、本体フレーム１とラム２に受圧鋼板やニードルベアリング付き受圧部を設ける簡単な構造としたから、たとえば長期の使用などにより、受圧鋼板やニードルベアリングが摩耗して交換するときには、その摩耗した受圧鋼板やニードルベアリングだけを交換すればよいので、その交換がワンタッチで行える。
【００３１】
さらに、ニードルベアリング付き受圧部としては、上述した構成とする他、たとえば受圧鋼板に代えて受圧ケース（図示せず）を用いてもよい。その場合、受圧ケースをラム側又は本体フレーム側の凹部に固定すると共に、該受圧ケースにニードルベアリングのリテーナをラムの往復動方向に一定幅移動可能に支持し、かつ、受圧ケースとリテーナとの間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネを介装するのが好ましい。
【００３２】
以上のように本発明によれば、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材として、一方に受圧鋼板を用い、他方にラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えたニードルベアリング付き受圧部を用いる構成とする一方、これら受圧鋼板又はニードルベアリング付き受圧部のうち一方をラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計４個所に、また他方を上記本体フレームのパンチとダイが圧造成形を行う領域の手前から圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計４個所に配置するようにしたから、ラム全体の本体フレームに対するサイド合わせを行うことが可能で、これにより圧造域に入る手前から圧造域の範囲でダイとパンチの高精度なサイド合わせを行うことができ、圧造域でのラムの軌道を確保して左右へのずれを大幅に軽減できる。その上、圧造域での摺動抵抗も効果的に抑えることが可能となり、その結果、高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具の寿命を延ばすことができる。
【００３４】
また、本体フレーム又はラムに受圧鋼板やニードルベアリング付き受圧部を設けるだけの簡単な構造としたから、たとえば長期の使用などにより、受圧鋼板やニードルベアリングが摩耗したときには、その交換がワンタッチで行うことが可能となる。
【００３５】
また、本体フレーム又はラムにニードルベアリングを取付ける際、本体フレーム又はラムに対し左右ニードルベアリングをラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付け、かつ、本体フレーム又はラムとニードルベアリングのリテーナとの間に緩衝用のバネを介装するようにすれば、ニードルベアリング間への受圧鋼板の突入或いは受圧鋼板間へのニードルベアリングの突入時の衝撃をバネにより効果的に緩和できるので好ましい。
【００３６】
さらに、受圧鋼板とニードルベアリング付き受圧部との組合せガイド機構を、本体フレームとラムとの左右対向面の所定位置のみならず、上下対向面の所定位置にも配置するようにすれば、圧造域に入る手前でダイとパンチの正確な左右のみならず上下の芯合わせを行うことができ、その結果、圧造域でのラムの軌道を確保して左右のみならず上下へのずれを大幅に軽減でき、高精度の成形品を圧造成形できながら、かつ工具の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の圧造成形機の要部の平面図である。
【図２】  同ガイド機構の拡大横断面図である。
【図３】  同ガイド機構の拡大縦断面図である。
【図４】  ニードルベアリング付き受圧部の取付け状態を示す説明図である。
【図５】  同ラムが前死点位置に進出した状態を示す一部省略平面図である。
【図６】  同状態のガイド機構の拡大横断面図である。
【図７】  同状態のガイド機構の拡大正面図である。
【図８】  別の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１        本体フレーム
２        ラム
４        ダイ
５        パンチ
１１      受圧鋼板
１２      ニードルベアリング
１３      受圧部
１６      バネ
２１      上方受圧鋼板
２２      ニードルベアリング
２３      受圧部
２４      ニードルベアリング
２５      受圧部
２６      下方受圧鋼板
【図１】
0003760308.tif 000002
【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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【図８】
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