JP2001514969A - ワークピースの成形，特に，冷間成形のための装置と方法 - Google Patents

ワークピースの成形，特に，冷間成形のための装置と方法

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Abstract

(57)【要約】 この発明は，冷間成形，特にワークピースを冷間ヘディングするためのデバイスに関する。 【解決手段】このデバイスは，成形ダイ（３）と自動送り（５）とを有し，後者は，ワークピース（２）と成形ダイ（３）との間に相対的な動きを発生させる。この発明は，デバイス（１，１’）が周波数発生システム（１０）を有し，該システムが自動送り（５）と共働し，前記自動送りにより発生されるワークピース（２）と成形ダイ（３）との間の相対的動きを変調することができることを特徴とする。この変調は，ワークピース（２）及び／又は成形ダイ（３）が前進方向（Ｐ）において第１のストロークパスを通ると，戻りストロークにより，成形ダイ（３）及び／又はワークピース（２）が前進方向（Ｐ）と逆の方向への第２のストロークにそって動くようにして行われるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は，ワークピースの成形，特に，本事例においては冷間成形のための成
形型（ダイ）と送りデバイスとを備え，これによって，ワークピースと成形型と
の間の相対運動が実現される装置並びにワークピースと成形型との間の相対運動
が送りデバイスにより行われるワークピースの成形，特に，ワークピースの冷間
成形方法に関するものである。
【０００２】 このような装置と方法は，概ね知られており，したがって，詳細にわたり記載す
る必要はない。既知の装置と方法との欠点は，ワークピースの冷間成形を所望の
とおり行うには，大きな送りの力が必要である点である。
【０００３】 米国特許４，１９７，７５７からワークピースの冷間成形の方法と装置が知られ
ており，冷間成形手段により，ワークピースが所望の輪郭形状になるようになっ
ている。このためには，ワークピースを凹所を開放している凹所に挿入し，該ワ
ークピースが納まっている該凹所の一方の端部を閉止し，他方の端部にアンビル
を配置し，アンビルと前記凹部の壁の間に環状空間を形成し，ついで，該環状空
間を閉ざし，前記ワークピースの選択された領域に第１の圧力を作用させて，前
記ワークピースを前記アンビルを介して押し出し始め，前記凹部を満たす。その
後，前記アンビルと，前記ワークピースが押し出される前記凹部の壁との間の前
記環状空間の体積は，前記メタルの流れ方向と反対の実質的に均一の第２の圧力
が前記ワークピースに作用されて，増加するもので，この場合，第２の圧力のマ
グニチュードは，第１の圧力のそれよりも小さく，これによって，押し出しの間
，メタルは，実質的に均一に流れる。この方法を行うために設けられた装置は，
前記アンビルを後退，前進させる機構を有している。
【０００４】 この発明の目的は，ワークピースの成形，特に冷間成形に必要な送る力を下げる
ことができる改良された装置及び方法を提供することである。
【０００５】 この点は，この発明による装置により解決されるもので，この装置は，送りデバ
イスと共動する周波数発生デバイスを有し，これにより，送りデバイスによるワ
ークピースとダイとの間の相対運動がモデュレートされて，前記ワークピースと
ダイの少なくとも一方が送り方向に第１のストローク長さ分だけ前進されれば，
ついで逆方向のストロークにおいて，前記ワークピースとダイの少なくとも一方
が第２のストローク長さ分だけ，送り方向と反対の方向へ動かされるようになる
ものである。
【０００６】 この発明による手段により，成形，特に冷間成形，例えば，ワークピースの冷間
押し出しに必要な，そして，ワークピースの定められた最終成形の実現に必要な
送り出す力がコンベンショナルな装置よりもはるかに小さくてすむという有利な
手段が達成される。このことは，この発明によれば，装置の操作に必要なエネル
ギーが少なくてすみ，エネルギーを明らかに節約できることに結び付く。この発
明による装置での成形の間での力が小さくすむことにより，この発明による装置
の構造が簡単になり，したがって，安価になるものであり，これにより，製造コ
ストもまた安くすることができる。冷間成形すべきワークピースに対し，間欠的
なストローク状の送り運動により”ハンマー状”の衝撃力を与えることにより，
有利な手段で容易に且つ摩耗を与えずに高品質の冷間成形が行えるようになる。
他の利点は，前記ワークピースが受ける軸方向の力は，小さいものであるから，
曲がったり，変形したり，さらには，膨れたりする点を大幅に抑えることができ
る。
【０００７】 この発明のその他の利点，さらなる発展は，特許請求の範囲の従属請求項の事柄
になっている。
【０００８】 ワークピース２の冷間成形，特に，冷間押出しのための装置１の図１に示された
第１の実施例は，ダイ３を有し，これは，送りデバイス５によりワークピース２
に対し相対的に移動できるようになっている。このように，送りデバイス５は，
ダイ３と，クランプ装置７に保持されたワークピース２との間に相対的な動きを
作る。ダイ３がここの例では固定状態にクランプされたワークピース２に向け送
り方向Ｐ方向へ送りデバイス５により動かされると，ワークピース２は，ダイ３
内へ入り，当業者に知られた手段で冷間成形される。
【０００９】 送りデバイスが送り方向Ｐへ連続的に動く既知の装置とは対照的に，装置１にお
いては，送り方向Ｐにおける動きが周波数発生デバイス１０によりモディファイ
されて，ダイ３は，送り方向Ｐへ均一的に動く代わりに，ストローク状の動きを
行い，第１のストロークの長さ分前進する送り方向Ｐへの前進ストロークの後，
ダイ３は，引き続いて後退ストロークに入り，第２のストロークの長さ分送りデ
バイス５により後方へ引っ張られる。続く前進ストロークにおいては，ダイ３は
，再び前進し，先の前進ストロークの終点を越える。ダイ３によるワークピース
２へのこの”ハンマー状”の衝撃を介して，次の工程で加工されるワークピース
２の領域へダイが衝撃を加える前に，ダイ３は，連続して衝撃力を与える場合よ
りも大きな運動エネルギーをもつことが容易になり，これは，ダイ３が送り方向
Ｐへ送りデバイス５により再び加速される前に後退し，さらに，ダイ３は，先の
前進ストロークで既に冷間成形されたワークピース２の領域にそって動き，この
領域をほぼ摩擦無しに通ることができるからである。これに加え，冷間成形操作
の次の工程を行う前にダイ３を後退させることが潤滑剤の改良された供給へつな
がるもので，潤滑剤は，図１に略図的に示すように，潤滑剤供給ユニット８を介
して供給される。
【００１０】 装置１の例にあっては，周波数発生デバイス１０により発生される，ダイ３を送
り方向Ｐへのダイ３の前進運動を変調する周波数は，約５ヘルツから約３０ヘル
ツ，好ましくは１０ヘルツから２０ヘルツの範囲のものであることが好ましい。
【００１１】 ダイ３の後退運動の第２のストロークの長さは，送りにおける第１のストローク
の長さの半分程度のものであることがさらに好ましい。
【００１２】 この例における周波数発生デバイス１０は，液圧作動，空気圧作動又は機械的作
動によるものである。しかしながら，送りデバイス５の送り運動を変調する周波
数を電磁的に発生させることも場合によっては考えられる。
【００１３】 だが，周波数発生デバイス１０を送りデバイス５に一体化することもでき，これ
によって，送りデバイス５による送り運動を直接変調させることができる。これ
は，特に送りデバイス５の送りシリンダー５’へのオイル供給をサーボハイドロ
リック又は比例ハイロドリックにコントロールすることで行うことができ，これ
によって，シリンダー５’がダイ３を周期的に振動させて送るようになる。
【００１４】 図２に示された装置１’の第２の実施例は，第１の実施例の装置１にほぼ相当す
るもので，同じパーツには，同じ符号を付し，詳細な説明は，省略する。二つの
実施例における主な相違は，装置１’の場合，ダイ３が固定であるのに対し，ワ
ークピース２がダイ３へ向かい軸方向へ動くようになっている点である。したが
って，送りデバイス５と周波数発生デバイス１０は，共働して，ワークピース２
又はワークピース２を保持するクランプデバイス７に作用する。
【図面の簡単な説明】
この発明のさらなる特徴及び利点は，図面の参考として以下に記載された模範的
な実施例から推論されるものである。
【図１】発明の装置の第１の実施例を示す。
【図２】該装置の第２の実施例を示す。
【符号の説明】
１．冷間押出しのための装置 ２．ワークピース ３．ダイ ５．送りデバイス
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月１６日（２０００．２．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は，ワークピースの成形，特に，本事例においては冷間成形のための成
形型（ダイ）と送りデバイスとを備え，これによって，ワークピースと成形型と
の間の相対運動が実現される装置並びにワークピースと成形型との間の相対運動
が送りデバイスにより行われるワークピースの成形，特に，ワークピースの冷間
成形方法に関するものである。
【０００２】 このような装置と方法は，概ね知られており，したがって，詳細にわたり記載す
る必要はない。既知の装置と方法との欠点は，ワークピースの冷間成形を所望の
とおり行うには，大きな送りの力が必要である点である。
【０００３】 米国特許４，１９７，７５７からワークピースの冷間成形の方法と装置が知られ
ており，冷間成形手段により，ワークピースが所望の輪郭形状になるようになっ
ている。このためには，ワークピースを凹所を開放している凹所に挿入し，該ワ
ークピースが納まっている該凹所の一方の端部を閉止し，他方の端部にアンビル
を配置し，アンビルと前記凹部の壁の間に環状空間を形成し，ついで，該環状空
間を閉ざし，前記ワークピースの選択された領域に第１の圧力を作用させて，前
記ワークピースを前記アンビルを介して押し出し始め，前記凹部を満たす。その
後，前記アンビルと，前記ワークピースが押し出される前記凹部の壁との間の前
記環状空間の体積は，前記メタルの流れ方向と反対の実質的に均一の第２の圧力
が前記ワークピースに作用されて，増加するもので，この場合，第２の圧力のマ
グニチュードは，第１の圧力のそれよりも小さく，これによって，押し出しの間
，メタルは，実質的に均一に流れる。この方法を行うために設けられた装置は，
前記アンビルを後退，前進させる機構を有している。
【０００４】 米国特許３，５８５，８３２から，メタル成形の装置が知られており，ここにお
いては，該メタルの面に十分な圧力が作用して，所定の方向へメタルが流れるよ
うになっている。この圧力は，パルス力を均一な連続した力に重ねるようにした
ような二つの力を互いに重ねた形で作用させるものである。このケースにおいて
は，パルス力のマグニチュードは，コンスタントな推進静的な力よりも僅かなオ
ーダーで小さく，作用するパルス力による機能の前進のみの力は，速くても遅く
ても，送り方向へ２４０，ＢＡｒｉａｌ，０，０，０で作用する。
【０００５】 フランス公告出願１３６４０１９からは，ここでも振動力を静的プレス力に重ね
る装置が知られているが，このケースにおいては，しかしながら，ここでもまた
ワークピースの動きは，送り方向へのみに行われるもので，これは，前記静的な
力のマグニチュードが前記パルス力よりも僅かのオーダーでしか大きくないから
である。
【０００６】 ドイツ公告出願１９２９５５８からは，押し出し工程の間，押し出しツールの動
作する動きに振動力が重ねられる装置が知られている。このケースにおいては，
前記ツールをマテリアルに配置し，適当にプレスして，フロープロセスを開始さ
せる。この結果として，前記マテリアルは，その面を広げようとし，これによっ
て，前記マテリアルは，知られているように，ノーマルフォースと摩擦係数から
計算できる摩擦力に実際に抵抗しながら成形ツールの面をスライドし始める。こ
の前記ツールの送り運動における，又は，前記ツールの押し出しの送り運動に対
し直角な角度においての振動力の重ね合わせは，押し出し工程の間のワークピー
スに対し，定期的で，可能な限りの後続の振動力がかからず，その結果，ワーク
ピースの面に近接の領域におけるビルトアップされた剪断ストレスが接触するワ
ークピースとツールの面によって減少される．また，この既知の装置の場合，送
り方向へ連続した静的圧力が与えられる。
【０００７】 この発明の目的は，ワークピースの成形，特に冷間成形に必要な送る力を下げる
ことができる改良された装置及び方法を提供することである。
【０００８】 この点は，この発明による装置により解決されるもので，この装置は，送りデバ
イスと共動する周波数発生デバイスを有し，これにより，送りデバイスによるワ
ークピースとダイとの間の相対運動がモデュレートされて，前記ワークピースと
ダイの少なくとも一方が送り方向に第１のストローク長さ分だけ前進されれば，
ついで逆方向のストロークにおいて，前記ワークピースとダイの少なくとも一方
が第２のストローク長さ分だけ，送り方向と反対の方向へ動かされるようになる
ものである。
【０００９】 この発明による手段により，成形，特に冷間成形，例えば，ワークピースの冷間
押し出しに必要な，そして，ワークピースの定められた最終成形の実現に必要な
送り出す力がコンベンショナルな装置よりもはるかに小さくてすむという有利な
手段が達成される。このことは，この発明によれば，装置の操作に必要なエネル
ギーが少なくてすみ，エネルギーを明らかに節約できることに結び付く。この発
明による装置での成形の間での力が小さくすむことにより，この発明による装置
の構造が簡単になり，したがって，安価になるものであり，これにより，製造コ
ストもまた安くすることができる。冷間成形すべきワークピースに対し，間欠的
なストローク状の送り運動により"ハンマー状"の衝撃力を与えることにより，有
利な手段で容易に且つ摩耗を与えずに高品質の冷間成形が行えるようになる。他
の利点は，前記ワークピースが受ける軸方向の力は，小さいものであるから，曲
がったり，変形したり，さらには，膨れたりする点を大幅に抑えることができる
。
【００１０】 この発明のその他の利点，さらなる発展は，特許請求の範囲の従属請求項の事柄
になっている。
【００１１】 ワークピース２の冷間成形，特に，冷間押出しのための装置１の図１に示された
第１の実施例は，ダイ３を有し，これは，送りデバイス５によりワークピース２
に対し相対的に移動できるようになっている。このように，送りデバイス５は，
ダイ３と，クランプ装置７に保持されたワークピース２との間に相対的な動きを
作る。ダイ３がここの例では固定状態にクランプされたワークピース２に向け送
り方向Ｐ方向へ送りデバイス５により動かされると，ワークピース２は，ダイ３
内へ入り，当業者に知られた手段で冷間成形される。
【００１２】 送りデバイスが送り方向Ｐへ連続的に動く既知の装置とは対照的に，装置１にお
いては，送り方向Ｐにおける動きが周波数発生デバイス１０によりモディファイ
されて，ダイ３は，送り方向Ｐへ均一的に動く代わりに，ストローク状の動きを
行い，第１のストロークの長さ分前進する送り方向Ｐへの前進ストロークの後，
ダイ３は，引き続いて後退ストロークに入り，第２のストロークの長さ分送りデ
バイス５により後方へ引っ張られる。続く前進ストロークにおいては，ダイ３は
，再び前進し，先の前進ストロークの終点を越える。ダイ３によるワークピース
２へのこの"ハンマー状"の衝撃を介して，次の工程で加工されるワークピース２
の領域へダイが衝撃を加える前に，ダイ３は，連続して衝撃力を与える場合より
も大きな運動エネルギーをもつことが容易になり，これは，ダイ３が送り方向Ｐ
へ送りデバイス５により再び加速される前に後退し，さらに，ダイ３は，先の前
進ストロークで既に冷間成形されたワークピース２の領域にそって動き，この領
域をほぼ摩擦無しに通ることができるからである。これに加え，冷間成形操作の
次の工程を行う前にダイ３を後退させることが潤滑剤の改良された供給へつなが
るもので，潤滑剤は，図１に略図的に示すように，潤滑剤供給ユニット８を介し
て供給される。
【００１３】 装置１の例にあっては，周波数発生デバイス１０により発生される，ダイ３を送
り方向Ｐへのダイ３の前進運動を変調する周波数は，約５ヘルツから約３０ヘル
ツ，好ましくは１０ヘルツから２０ヘルツの範囲のものであることが好ましい。
【００１４】 ダイ３の後退運動の第２のストロークの長さは，送りにおける第１のストローク
の長さの半分程度のものであることがさらに好ましい。
【００１５】 この例における周波数発生デバイス１０は，液圧作動，空気圧作動又は機械的作
動によるものである。しかしながら，送りデバイス５の送り運動を変調する周波
数を電磁的に発生させることも場合によっては考えられる。
【００１６】 だが，周波数発生デバイス１０を送りデバイス５に一体化することもでき，これ
によって，送りデバイス５による送り運動を直接変調させることができる。これ
は，特に送りデバイス５の送りシリンダー５'へのオイル供給をサーボハイドロ リック又は比例ハイロドリックにコントロールすることで行うことができ，これ
によって，シリンダー５'がダイ３を周期的に振動させて送るようになる。
【００１７】 図２に示された装置１'の第２の実施例は，第１の実施例の装置１にほぼ相当す るもので，同じパーツには，同じ符号を付し，詳細な説明は，省略する。二つの
実施例における主な相違は，装置１'の場合，ダイ３が固定であるのに対し，ワ ークピース２がダイ３へ向かい軸方向へ動くようになっている点である。したが
って，送りデバイス５と周波数発生デバイス１０は，共働して，ワークピース２
又はワークピース２を保持するクランプデバイス７に作用する。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ダイ（３）と送りデバイス（５）とを有し，該手段により
    ワークピース（２）とダイ（３）との間に相対運動が実現される，ワークピース
    の成形，特に冷間成形又は冷間押し出しのための装置であり，該装置（１；１’
    ）は，送りデバイス（５）と共動する周波数発生デバイス（１０）を有し，これ
    により，送りデバイス（５）によって発生されるワークピース（２）とダイ（３
    ）との間の相対運動がモデュレートされて，前記ワークピース（２）とダイ（３
    ）の少なくとも一方が送り方向（Ｐ）に第１のストローク長さ分だけ前進されれ
    ば，ついで逆方向のストロークにおいて，前記ダイ（３）とワークピース（２）
    との少なくとも一方が第２のストローク長さ分だけ，送り方向（Ｐ）と反対の方
    向へ動かされるようになることを特徴とするもの。
  2. 【請求項２】 周波数発生装置（１０）によりもたらされるワークピース
    （２）とダイ（３）の少なくとも一方の送り運動のモデュレーションは，送り方
    向（Ｐ）における前進ストロークでカバーされる第１のストロークの長さが引き
    続く逆のストロークにおいてカバーされる第２のストロークの長さ分よりも長い
    ことを特徴とする請求項１による装置。
  3. 【請求項３】 前進ストロークでカバーされる第１のストロークの長さが
    前記逆のストロークにおいてカバーされる第２のストロークの長さ分よりもほぼ
    ２倍であることを特徴とする請求項２による装置。
  4. 【請求項４】 周波数発生装置（１０）により行われる変調（モデュレー
    ション）の周波数は，約５Ｈｚから約３０Ｈｚの範囲であることを特徴とする先
    行請求項の一つによる装置。
  5. 【請求項５】 周波数発生装置（１０）により行われる変調（モデュレー
    ション）の周波数は，約１０ｚから約２０Ｈｚの間の範囲である請求項４による
    装置。
  6. 【請求項６】 送りデバイス（５）と周波数発生装置（１）とは，互いに
    動作してダイ（３）に作用することを特徴とする先行請求項の一つによる装置。
  7. 【請求項７】 送りデバイス（５）と周波数発生装置（１）とは，互いに
    動作して，ワークピース（２）に作用することを特徴とする先行請求項の一つに
    よる装置。
  8. 【請求項８】 送りデバイス（５）と周波数発生装置（１）とは，互いに
    動作して，ダイ（３）とワークピース（２）とに作用することを特徴とする請求
    項１から５の一つによる装置。
  9. 【請求項９】 周波数発生装置（１０）は，ハイドロリック，ニューマテ
    ィック又は電磁的に動作する周波数発生デバイスであることを特徴とする先行請
    求項の一つによる装置。
  10. 【請求項１０】 周波数発生装置（１０）は，送りデバイス（５）と一体化
    されており，送りデバイス（５）により発生の送り運動が直接モデュレートされ
    ることを特徴とする先行請求項の一つによる装置。
  11. 【請求項１１】 送りデバイス（５）の送りエレメント（５’）がサーボハ
    イドロリック又はプロポーショナルハイドロリック制御されることを特徴とする
    請求項１０による装置。
  12. 【請求項１２】 送りデバイス（５）によりワークピース（２）とダイ（３
    ）との間に相対的な運動を発生させるワークピースの成形方法であり，送りデバ
    イス（５）により行われる，ワークピース（２）とダイ（３）との間の相対的運
    動がモデュレートされて，前記ワークピース（２）とダイ（３）の少なくとも一
    方が送り方向（Ｐ）に第１のストローク長さ分だけ前進されれば，ついで逆方向
    のストロークにおいて，前記ダイ（３）とワークピース（２）との少なくとも一
    方が第２のストローク長さ分だけ，送り方向（Ｐ）と反対の方向へ動かされるよ
    うになることを特徴とするもの。
  13. 【請求項１３】 送り方向（Ｐ）における前進ストロークでカバーされる第
    １のストロークの長さが引き続く逆のストロークにおいてカバーされる第２のス
    トロークの長さ分よりも長いことを特徴とする請求項１２による方法。
  14. 【請求項１４】 送り方向における前進ストロークでカバーされる第１のス
    トロークの長さが引き続く逆のストロークにおいてカバーされる第２のストロー
    クの長さ分のほぼ２倍であることを特徴とする請求項１３による方法。
  15. 【請求項１５】 周波数発生装置（１０）により行われる変調（モデュレー
    ション）の周波数は，約５Ｈｚから約３０Ｈｚの範囲，好ましくは，１０及び２
    ０Ｈｚの間であることを特徴とする請求項１２から１４の一つによる方法。
  16. 【請求項１６】 送りデバイス（５）と，これと共に動作する変調周波数を
    発生する周波数発生装置（１０）とによりダイ（３）が動かされることを特徴と
    する先行請求項の一つによる方法。
  17. 【請求項１７】 送りデバイス（５）と，これと共に動作する周波数発生装
    置（１０）とによりワークピース（２）が動かされることを特徴とする請求項１
    ２から１５による方法。
  18. 【請求項１８】 送りデバイス（５）と，これと共に動作する周波数発生装
    置（１０）とによりダイ（３）とワークピース（２）とが動かされることを特徴
    とする請求項１２から１５による方法。
JP2000509539A 1997-08-16 1998-07-31 ワークピースの成形，特に，冷間成形のための装置と方法 Expired - Lifetime JP3572544B2 (ja)

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DE19735486.6 1997-08-16
PCT/EP1998/004800 WO1999008813A1 (de) 1997-08-16 1998-07-31 Vorrichtung und verfahren zum verformen, insbesondere zum kaltverformen, von werkstücken

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