JP2001047174A - 密閉型鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型部品の製造に適する密閉型鍛造装置の冷却
効率を従来より飛躍的に高め、製造効率を良くすること
を課題とする。 【解決手段】 ダイケース１ａ内に、鍛造工具２、３が
収納され、該鍛造工具２、３の中心部を貫通し、かつ該
鍛造工具に対し出没自在に支持され、冷却水通路５を内
部に有するエジェクタ４とを備えた密閉型鍛造装置１に
おいて、前記鍛造工具２、３周辺に冷却空気通路８が形
成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は密閉型鍛造装置に
関し、詳しくは熱間、温間または冷間鍛造において、材
料を型の内部で圧縮鍛造して製品を成形する、主に小型
精密品の製造に利用される密閉型鍛造装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品などのような小型精密品の製
造手段として、材料を型の内部で圧縮鍛造して成形する
密閉型鍛造装置が知られている。図６に従来の密閉型鍛
造装置１を示す。図６において、２はダイケース１ａ内
に収納されたフロントダイを示し、内部に鍛造材料Ｇが
セットされる。３はバックダイを示し、ダイケース１ａ
内においてフロントダイ２の奥端面に当接され、前記鍛
造材料Ｇを受ける。４はエジェクタを示し、バックダイ
３の中心部を貫通してバックダイ３の軸方向へ出没自在
に設けられ、ポンチ１０を突出させて鍛造する時はフロ
ントダイ２、バックダイ３の奥端面部となり、鍛造後は
図７に示すように突出して成形品Ｇをフロントダイ２、
バックダイ３から押し出す機能を有する。

【０００３】ところで、上記密閉型鍛造装置は、熱間鍛
造、温間鍛造、冷間鍛造のいずれの場合も成形可能とさ
れているが、熱間鍛造の場合は材料が１１００℃〜１２
００℃の高温に加熱されるので密閉型鍛造装置はその高
温にさらされ、また７００℃〜８００℃前後に加熱され
る温間鍛造や常温下で行なわれる冷間鍛造の場合は、プ
レス時に発生する熱により密閉型鍛造装置が高温にさら
されることとなる。

【０００４】従って、ダイの耐久性を向上するため前記
密閉型鍛造装置には冷却装置が不可欠となる。従来、こ
の冷却装置５としては、図６に示すように、エジェクタ
４、エジェクタ用スペーサ６に冷却水通路５ａを設け、
供給口５ｂから冷却水などの冷媒を供給すると共に、エ
ジェクタ４の先端側側面に冷却水排出孔５ｃを開口さ
せ、エジェクタ４を突出または後退させた時に開放され
る冷却水排出孔５ｃから冷却水を噴出させてフロントダ
イ２、バックダイ３などの主要部材を冷却するようにさ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷却水
による冷却は、通常は大気温度より３〜５℃低い程度で
十分な低温とはされていなかった。そのため、冷却効率
を高めるには冷却水の流量を増加せざるをえないが小型
部品を製造する密閉型鍛造装置では、冷却水通路の断面
を大きくするのにも限界があり、十分に冷却できない
上、水温管理も難しいといった欠点があった。

【０００６】また、冷却水通路５から冷却水排出孔５ｃ
を通じて排出される冷却水は周囲構成部材を濡らし、ま
た熱により蒸発して周囲雰囲気を高湿化するので作業環
境が非常に悪化する問題があり、また、装置周囲に水濡
れに対する措置、水蒸気の排気、更には水蒸気が結露し
た場合に周囲に及ぼす影響を予防する措置を講じておく
必要があり、装置の構造が複雑となると同時に装置の取
り扱いも面倒となる欠点があった。

【０００７】この発明は、上記問題を解消し、小型部品
の製造に適する密閉型鍛造装置の冷却効率を従来より飛
躍的に高め、製造効率を良くすることを課題としてなさ
れたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の密閉型鍛造装
置は、ダイケース内に、鍛造工具が収納され、該鍛造工
具の中心部を貫通し、かつ該鍛造工具に対し出没自在に
支持され、冷却水通路を内部に有するエジェクタとを備
えた密閉型鍛造装置において、前記鍛造工具周辺に冷却
空気通路を形成したことを特徴とするものである。

【０００９】従って、高温化される鍛造工具の周辺、例
えば一体または別体とされたフロントダイ、バックダイ
周辺が、エジェクタ内を流通する冷却水による冷却に加
え、冷却空気により冷却され、またこの冷却空気は０℃
以下、例えば−６０℃までの冷却空気が使用できるの
で、冷却水では得られない低温による冷却効果が得られ
る。また、冷却空気は周囲に放散されても、冷却水のよ
うに周囲を濡らしたり蒸発して高湿度化することがない
ので良好な作業環境が維持され、また水濡れ対策なども
不要となる。

【００１０】請求項２の密閉型鍛造装置は、上記の密閉
型鍛造装置における冷却空気通路が、ダイケースを貫通
し、鍛造工具との界面を経て該鍛造工具周辺を巡り、前
記鍛造工具内面に開口されてなるものである。この場
合、冷却空気によってバックダイが直接的に冷却される
ためフロントダイやバックダイの冷却効率が良く、これ
ら部材の耐熱寿命の改良が図られる。

【００１１】請求項３は上記密閉型鍛造装置において、
エジェクタの周囲に設けられたダイスペーサ内にも冷却
空気通路が形成され、該冷却空気通路はダイスペーサ内
面と前記エジェクタ外面との間に開通しているものであ
る。この場合、エジェクタ周囲からも装置が冷却される
ので、更に冷却効率が良くなり、また請求項１と同様蒸
発や水濡れに対する対策も不要となる。

【００１２】請求項４の密閉型鍛造装は請求項１、２又
は３の密閉型鍛造装置においてエジェクタの冷却水通路
に、冷却空気の供給装置が設けられてなるものである。
この場合エジェクタ内の冷却水通路にも、冷却水に替え
て冷却空気を供給することが可能となり、濡れや水蒸気
発生の全く無い密閉型鍛造装置とすることができる。

【００１３】請求項５の密閉型鍛造装置は、上記各密閉
型鍛造装置において、冷却空気供給装置が超低温小型ク
ーラー装置などに使用される小型冷却装置とされている
ものである。ここに小型冷却装置とは、例えば、チュー
ブ内に圧縮空気を高圧供給して高速回転させ遠心力によ
る密度差を利用して低温を得るようにしたような小型の
ものをいい、具体的には−６０℃までの冷却空気を供給
できる。

【００１４】

【実施の形態】次にこの発明の実施の形態である密閉型
鍛造装置について説明する。 実施の形態１ 図１はこの発明の実施の形態１である密閉型鍛造装置の
断面図である。なお、この実施の形態において従来と同
じ部材は同一符号で示し、詳細な説明は省略する。

【００１５】図１において、密閉型鍛造装置１の先端部
に設けられる鍛造工具は、この実施の形態の場合フロン
トダイ２、バックダイ３とから構成され、これらは外周
がダイケース１ａに支持され、このダイケース１ａには
冷却空気通路７が図２、図３に示すように形成されてい
る。この冷却空気通路７は図１に示すように一部７ａは
フロントダイ２後端とバックダイ３前端との間に形成さ
れた環状隙間８、及びダイケース１ａ内面に形成された
軸方向溝１ｂ…１ｂを通じてフロントダイ２の開放側端
面２ｂに開口され、他の冷却空気通路７ｂは、図１およ
び図３に示すようにダイケース１ａ内面に軸方向に形成
された凹溝１ｃ…１ｃと、この凹溝１ｃと連通しバック
ダイ３外面に形成された外周環状溝３ａおよびこの外周
環状溝３ａと連通しエジェクタ４方向へ向かう径方向溝
３ｂ…３ｂによって形成されている。

【００１６】この径方向溝３ｂはエジェクタ４外面へ開
口しエジェクタ４外面からは、バックダイ３内面との隙
間４ａを通じフロントダイ２内面へと開通している。な
お、この隙間４ａは非常に狭いため図には明瞭に示され
ていない。従って、冷却空気通路７から供給される冷却
空気は、ダイケース１ａ内面に形成された凹溝１ｃ…１
ｃ、外周環状溝３ａ、及び径方向凹溝３ｂ…３ｂにより
形成される冷却空気通路７ｂを伝ってフロントダイ２の
内面へと流通する。

【００１７】図中１１は超低温空気発生装置を示し、圧
縮機、冷却ファン、アキュムレータ（図示省略）などを
備えた従来の冷却空気発生装置１１ａに、該冷却空気発
生装置１１ａより高圧供給された低温圧縮空気を高速回
転させ、この時の遠心力による密度差を利用して低温を
得るようにしたパイプノズル状の冷却装置１１ｂを連結
してなる超低温空気発生装置１１が使用される。

【００１８】この場合冷却空気は、冷却水と異なり０℃
以下にでき、具体的には−６０℃とすることができ、非
常に良い冷却効率とすることができる。なお、上記実施
の形態では、鍛造工具としてフロントダイ２とバックダ
イ３を別体とした場合を示したが、これらを一体とする
場合もある。次に、上記実施の形態１の密閉型鍛造装置
の作動を説明する。

【００１９】図４は鍛造開始の配置状態を示し、冷却空
気通路７に冷却空気をまた冷却水通路５ａに冷却水を流
通した状態でフロントダイ２内面に鍛造材料Ｇがセット
される。そして、準備が完了すれば、図４の左方よりポ
ンチ１０が突き出され、フロントダイ２、バックダイ３
内で材料が高圧圧縮されて鍛造が行なわれる。

【００２０】このとき、熱間鍛造の場合は、鍛造材料Ｇ
によりフロントダイ２、バックダイ３は加熱され、また
熱間鍛造、冷間鍛造の場合は、ポンチ１０による加圧時
に発熱し高熱にさらされるが、フロントダイ２内、バッ
クダイ３外面に沿って流通する冷却空気とエジェクタ４
内を流通する冷却水により放熱され、高熱化されるのが
防止される。

【００２１】鍛造終了後は、図５に示したようにポンチ
１０が引き込まれ、同時にエジェクタ４が突き出され、
フロントダイ２内で鍛造成形された製品Ｇが突き出され
る。このとき、フロントダイ２内には空気通路７ｂより
隙間４ａを通じて流出する冷却空気とエジェクタ４から
噴出する冷却水が注入され、冷却される。次に、エゼク
タ４が引き込まれ、図４の状態となって鍛造材料Ｇがセ
ットされ次の鍛造が繰り返される。

【００２２】以上説明したように、この密閉型鍛造装置
によれば、鍛造のフロントダイ２、バックダイ３などの
高熱にさらされる部材がエジェクタ４からの冷却水の他
にダイケース１ａから流入する冷却空気で冷却されるの
で高熱化されるのが防止される。 実施の形態２ 上記実施の形態１において、冷却空気通路をダイケース
１ａよりフロントダイ２へと設けた場合を示したが、バ
ックダイ３後方でエジェクタ４外周を囲んで配置される
ダイスペーサ９にも冷却空気通路１２を放射状に設け、
ダイスペーサ９内面とエジェクタ４外面との間に冷却空
気が供給されるようにしても良い。

【００２３】この場合、フロントダイ２、バックダイ３
よりダイケース１ａを介してダイスペーサ９に伝わる熱
と、エジェクタ４を介してダイスペーサ９に伝わる熱が
冷却空気によって冷却されるので冷却効率が良くなる。
また、上記実施の形態として、エジェクタ４内の冷却空
気通路５ａを通じての冷却を冷却空気で冷却しても良
い。

【００２４】この場合、冷却はすべて冷却空気ないしは
超低温冷却空気により行なわれるため、装置周囲は水濡
れや蒸気発生による環境悪化の問題は一切発生しない。
なお、冷却水と冷却空気を組み合わせて使用しても良
く、またその組み合わせも逆の構成とするなど、種々組
み合わせを変更しても良い。また、冷媒として高湿度空
気を使用し飽和状態の冷却空気を使用することもでき
る。

【００２５】冷却に冷却空気、または高湿度空気を用い
た場合は、周辺装置が水濡れしないため、水濡れに対す
る措置が不要となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２の発
明によれば、密閉型鍛造装置の高温化されやすいフロン
トダイやバックダイ付近が効率良く冷却され、従来にな
い冷却効率とすることができ、また、冷却空気として、
０℃以下のものを使用することもできるので、冷却水に
比べて冷却温度を飛躍的に低温化できる。

【００２７】従って、これら部品の耐熱寿命の長期化が
図られる。また、空気を冷媒とするので、冷却空気を大
気に開放しても周囲が濡れることがなく、水濡れに対す
る措置や水蒸気による環境悪化への対応策も全く不要と
なる。また、請求項３の発明によれば、さらにフロント
ダイ後方のダイスペーサ部分からも冷却されるので装置
全体の冷却効率が更に良くなると共にダイスペーサ部分
の高温化も防止され、これらの耐熱寿命も良くなる。

【００２８】請求項４の発明によれば、直接高熱にさら
されるエジェクタも冷却水では得られない低温による冷
却が可能で、更に良い冷却効率が得られる。さらに、冷
却水と冷却空気との併用も可能で、必要に応じて最も効
率の良い冷却効率とすることができる。請求項５の発明
によれば、−６０℃に達する超低温空気を小さな装置で
発生させることができ、全体が非常にコンパクトな装置
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の密閉型鍛造装置の水
平断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図４】この発明の実施の形態の密閉型鍛造装置の作動
状態を示す水平断面図である。

【図５】同じく実施の形態の密閉型鍛造装置の作動状態
を示す水平断面図である。

【図６】従来の密閉型鍛造装置の水平断面図である。

【図７】従来の密閉型鍛造装置の作動状態を示す水平断
面図である。

【符号の説明】

１ 密閉型鍛造装置 ２ フロントダイ ２ｂ 凹溝 ３ バックダイ ３ａ 凹溝 ４ エジェクタ ７ ダイケース ８ 冷却空気通路 ８ａ 冷却空気通路の一部 ８ｂ 冷却空気通路の他の一部 １０ ポンチ

【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の密閉型鍛造装
置は、ダイケース内に、鍛造工具が収納され、該鍛造工
具の中心部を貫通し、かつ該鍛造工具に対し出没自在に
支持され、冷却水通路を内部に有するエジェクタとを備
えた密閉型鍛造装置において、前記鍛造工具周辺に冷却
空気通路が形成され、該冷却空気通路に０℃以下、−６
０℃にまで達する冷却空気供給装置が接続されてなるこ
とを特徴とするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】従って、高温化される鍛造工具の周辺、例
えば一体または別体とされたフロントダイ、バックダイ
周辺が、エジェクタ内を流通する冷却水による冷却に加
え、冷却空気により冷却され、またこの冷却空気は０℃
以下、−６０℃までの冷却空気とされるので、冷却水で
は得られない低温による冷却効果が得られる。また、冷
却空気は周囲に放散されても、冷却水のように周囲を濡
らしたり蒸発して高湿度化することがないので良好な作
業環境が維持され、また水濡れ対策なども不要となる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】請求項４の密閉型鍛造装置は請求項１、２
又は３の密閉型鍛造装置において、冷却空気供給装置
が、冷却空気発生装置より高圧供給される低温圧縮空気
を高速回転させ、この時の遠心力による密度差を利用し
て低温を得るようにしたパイプノズル状の冷却装置から
なる超低温空気発生装置とされているものである。この
冷却装置はパイプノズル状をなすので装置が非常に小型
であり、また小型で有るにもかかわらず−６０℃までの
冷却空気を供給できるので装置の小型化が可能となり、
小型部品製造用の密閉型鍛造装置として好適となる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項５の密閉型鍛造装置は、上記請求項
１、２、３又は４の密閉型鍛造装置において、冷却空気
通路に供給される冷媒が高湿度空気であって飽和状態の
冷却空気とされているものである。冷却に高湿度空気を
用いた場合は、周辺装置が水濡れしないため、水濡れに
対する措置が不要となる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】図中１１は超低温空気発生装置を示し、圧
縮機、冷却ファン、アキュムレータ（図示省略）などを
備えた従来の冷却空気発生装置１１ａに、この冷却空気
発生装置１１ａより高圧供給された低温圧縮空気を高速
回転させ、この時の遠心力による密度差を利用して低温
を得るようにしたパイプノズル状の冷却装置１１ｂを連
結して構成されている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】この場合、冷却空気は、冷却水のように０
℃以下では凍ることがないので、冷却温度を０℃以下に
でき、具体的には−６０℃とすることもでき、非常に良
い冷却効率とすることができる。なお、上記実施の形態
では、鍛造工具としてフロントダイ２とバックダイ３を
別体とした場合を示したが、これらを一体とする場合も
ある。次に、上記実施の形態１の密閉型鍛造装置の作動
を説明する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】以上説明したように、この密閉型鍛造装置
によれば、鍛造のフロントダイ２、バックダイ３などの
高熱にさらされる部材がエジェクタ４からの冷却水の他
にダイケース１ａから流入する０℃以下〜−６０℃に及
ぶ低温冷却空気で冷却されるので高熱化されるのが防止
される。 実施の形態２ 上記実施の形態１において、冷却空気通路をダイケース
１ａよりフロントダイ２へと設けた場合を示したが、バ
ックダイ３後方でエジェクタ４外周を囲んで配置される
ダイスペーサ９にも冷却空気通路１２を放射状に設け、
ダイスペーサ９内面とエジェクタ４外面との間に冷却空
気が供給されるようにしても良い。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】この場合、冷却はすべて０℃以下の冷却空
気ないしは−６０℃に近い超低温冷却空気により行なわ
れるため、装置周囲は水濡れや蒸気発生による環境悪化
の問題は一切発生しない。また、冷媒として高湿度空気
を使用し飽和状態の冷却空気を使用することもできる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２の発
明によれば、密閉型鍛造装置の高温化されやすいフロン
トダイやバックダイ付近が効率良く冷却され、従来にな
い冷却効率とすることができ、また、冷却空気として、
温度が０℃以下〜−６０℃のものを使用するので、冷却
水に比べて冷却温度を飛躍的に低温化できる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】請求項４の発明によれば、−６０℃に達す
る超低温空気を小さな装置で発生させることができ、全
体が非常にコンパクトな装置とすることができる。ま
た、請求項５の発明によれば、冷却に水を使用しないの
で周辺装置が水濡れせず、水濡れへの対策が不要となる
利点がある。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイケース内に、鍛造工具が収納され、
   該鍛造工具の中心部を貫通し、かつ該鍛造工具に対し出
   没自在に支持され、冷却水通路を内部に有するエジェク
   タとを備えた密閉型鍛造装置において、前記鍛造工具周
   辺に冷却空気通路を形成したことを特徴とする密閉型鍛
   造装置。
2. 【請求項２】 請求項１の密閉型鍛造装置における冷却
   空気通路が、ダイケースを貫通し、鍛造工具との界面を
   経て該鍛造工具周辺を巡り、前記鍛造工具内面に開口さ
   れてなる密閉型鍛造装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の密閉型鍛造装置におい
   て、エジェクタの周囲に設けられたダイスペーサ内にも
   冷却空気通路が形成され、該冷却空気通路はダイスペー
   サ内面と前記エジェクタ外面との間に開通している密閉
   型鍛造装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３の密閉型鍛造装置に
   おいて、エジェクタの冷却水通路に、冷却空気の供給装
   置が設けられてなる密閉型鍛造装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４の密閉型鍛造装
   置において、冷却空気供給装置が超低温小型クーラー装
   置などに使用される小型冷却装置である密閉型鍛造装
   置。