JP2002178098A - 冷間鍛造機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 カムなどの異形部品を冷間鍛造により高精度
に成形できるようにして、鍛造加工後に切削機による仕
上げ加工を不要にし、低コスト、高生産性を可能とする
冷間鍛造機を提供する。 【解決手段】 相対向するダイ５…９とパンチ１１…１
５により鍛造して所定形状の成形品を形成する鍛造機本
体１と、鍛造機本体１に棒状素材Ａを塑性加工により成
形品となる断面形状に変形しながら供給する引抜きダイ
スを有するドロワー１９を備え、該ドロワー１９にて変
形された素材Ａ１を鍛造機本体１に設けたカッター１７
に供給して、該カッター１７にて素材Ａ１を切断し、そ
の切断したスラグを相対向するダイ５…９とパンチ１１
…１５に供給するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カムや異形ワッシ
ャなどの部品類を製造する冷間鍛造機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばカムを製造する際、その形
状が複雑なことから、相対向するダイとパンチにより鍛
造して所定形状の成形品を形成する熱間鍛造機を用い、
棒状素材を素材供給手段により鍛造機本体の切断部に供
給し、該切断部にて棒状素材を切断して円板状のスラグ
を形成し、該スラグを、相対向するダイとパンチに供給
して、パンチによりスラグをダイに打ち込むことによ
り、成形品となるカム形状に塑性加工しながら、中心部
に貫通穴を形成するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の熱間鍛造機にあっては、複雑な形状のカムを塑性加
工により形成できる反面、高精度に仕上げることができ
ず、そのため、鍛造加工後に切削機を用いて仕上げ加工
を特別に施す必要があった。したがって、生産性が非常
に悪く、不経済となる問題を有していた。

【０００４】なお、この問題に対し冷間鍛造により上記
円板状のスラグからカムを成形することが考えられる
が、カムはその形状が複雑なことから丸棒素材から突出
部を有するカムを塑性加工するには、その変形量が大き
すぎるため、カムの突出部が完全に成形されず、パンチ
とダイによる鍛造荷重を高めて過圧するとパンチやダイ
が破損し、経済的な生産ができないものであった。

【０００５】そこで、本発明はカムなどの異形部品を冷
間鍛造により高精度に成形できるようにして、鍛造加工
後に切削機による仕上げ加工を不要にし、生産性の向上
を図って低コストで製造できる冷間鍛造機の提供を課題
とする。

【０００６】

【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、相対向するダイとパンチ
により鍛造して所定形状の成形品を形成する鍛造機本体
と、該鍛造機本体に棒状素材を塑性加工により成形品と
なる断面形状に変形しながら供給する素材供給手段とで
構成されると共に、素材供給手段が、鍛造する成形品の
断面形状に類似し、かつ上記塑性加工により成形品の断
面形状となるように変形加工する引抜きダイスを有する
ドロワー又は圧延ロールを備え、該ドロワー又は圧延ロ
ールにて変形された素材を鍛造機本体に設けた切断部に
供給して、該切断部にて供給された素材を切断し、その
切断したスラグを相対向するダイとパンチに供給するよ
うにしたことを特徴とする。

【０００７】また、本願の請求項２の発明は、相対向す
るダイとパンチにより鍛造してカムを形成する鍛造機本
体と、該鍛造機本体に棒状素材をカム形状に変形加工し
ながら供給する素材供給手段とで構成されると共に、素
材供給手段が、素材を鍛造するカム形状に類似し、かつ
仕上がり寸法よりも縮小されたカム形状となるように変
形加工する引抜きダイスを有するドロワー又は圧延ロー
ルを備え、該ドロワー又は圧延ロールにて変形された素
材を鍛造機本体に設けた切断部に供給して、該切断部に
て供給された素材を切断してカム形状をしたスラグを形
成し、該スラグを相対向するダイとパンチに供給するよ
うにしたことを特徴とする。

【０００８】また、本願の請求項３の発明は、上記した
請求項２の発明において、鍛造機本体が、機台の前面に
並設された複数のダイと、これら各ダイに相対向して進
退動する複数のパンチとにより、切断部から供給される
スラグをカム形状に成形する複数段の鍛造ステーション
を備え、かつ、上記スラグを１８０°回転させる回転機
構を有しており、前工程の鍛造ステーションにおけるダ
イとパンチにて、カム形状に切断されたスラグに対しそ
の破断面を矯正すると共に、ダイ内にて片面の全周にチ
ャンファーを形成し、このスラグを上記回転機構により
１８０°回転させた上で、次工程の鍛造ステーションに
供給し、該鍛造ステーションにおけるダイとパンチに
て、片面にチャンファーが形成されたスラグに対し両面
全周に均等なチャンファーを形成すると共に、穴抜きを
行うための凹所を形成するようにしたことを特徴とす
る。

【０００９】また、本願の請求項４の発明は、上記した
請求項３の発明に加えて、さらに次工程の鍛造ステーシ
ョンにおけるダイとパンチにて、穴抜用凹所が形成され
たスラグに対し穴抜き加工を施して貫通穴を形成すると
共に、ダイとパンチにて、穴抜き加工したスラグのサイ
ジングを行い、均等な厚みと形状及び寸法出しを行っ
て、高精度なカムを形成するようにしたことを特徴とす
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。なお、本実施の形態に係る冷間鍛
造機により製造されるカムＣは、図１及び図２に示すよ
うに一端に突出部ａが設けられ、中心部に貫通穴ｂと該
穴ｂに多数の凹溝ｃがスプライン状に形成されていると
共に、外周部の両面に全周にわたるチャンファー（面取
り）ｄ，ｅが形成された形状とされている。

【００１１】図３は、本発明に係る冷間鍛造機の概略図
を示す。該鍛造機は、鍛造によりカムＣを形成する鍛造
機本体１と、該鍛造機本体１に丸棒素材Ａをカム形状に
変形加工しながら供給する素材供給装置２とで構成され
る。

【００１２】鍛造機本体１は、図３，４に示されている
ように機台３の所定位置にダイブロック４が設けられ、
このダイブロック４に粗から精に至る５つのダイ５…９
が所定間隔で配置されていると共に、これらのダイ５…
９に向かって進退するラム１０の前面に同数のパンチ１
１…１５が各ダイに対向して配置されている。これらの
ダイ５…９とパンチ１１…１５とによって第１〜５工程
の鍛造ステーションＳ１〜Ｓ５が構成され、かつ、ラム
１０によるパンチ１１…１５の進退移動によって、パン
チ１１…１５とダイ５…９との間で後述するスラグＣ１
からカムＣに順次段階的に鍛造加工するようになされて
いる。

【００１３】上記ダイ５…９のうち、ダイ５，６，７の
中心部には凹所成形用のセンターピン５ａ，６ａ，７ａ
が、またダイ８の中心部には貫通穴成形用の穴抜きピン
８ａが、さらにダイ９の中心部には貫通穴ｂにスプライ
ン状の凹溝ｃを形成するサイジングピン９ａが設けられ
ている。センターピン５ａ，６ａ，７ａ、穴抜きピン８
ａ及びサイジングピン９ａは受圧部材５ｂ，６ｂ，７
ｂ、８ｂ、９ｂで受圧されている。そして、センターピ
ン５ａ，６ａ，７ａはダイ５，６，７に対して摺動可能
に支持され、ノックアウトピン５ｃ，６ｃ，７ｃの押し
出し動作によりセンターピン５ａ，６ａ，７ａを介して
後述するスラグＣ２，Ｃ３，Ｃ４をダイ５，６，７から
排出するようになされている。また、ダイ８，９におい
ては、ダイ８，９と穴抜きピン８ａ、サイジングピン９
ａとの間にストリッパー８ｃ、９ｃが摺動可能に支持さ
れ、ノックアウトピン８ｄ，９ｄの押し出し動作により
ストリッパー８ｃ、９ｃを介して後述するスラグＣ５又
はカムＣをダイ８，９から排出するようになされてい
る。

【００１４】一方、パンチ１４，１５の中心部には、抜
きカスを外部に排出するための排出孔１４ａと、サイジ
ングカスを外部に排出するための排出孔１５ａとが形成
されている。

【００１５】また、ダイブロック４の一端部には、クイ
ル１６と、該クイル１６より供給された図６に示すカム
状断面の素材Ａ１を一定寸法に切断するためのカッター
１７と、該カッター１７で切断された図６，７に示すス
ラグＣ１を上記鍛造ステーションＳ１〜Ｓ５にわたって
順次移送する移送装置（図示せず）とが備えられてい
る。その場合、移送装置には、図示しないが、第１工程
の鍛造ステーションＳ１から第２工程の鍛造ステーショ
ンＳ２への移送及び第２工程の鍛造ステーションＳ２か
ら第３工程の鍛造ステーションＳ３への移送に際して、
その移送方向と平行な軸を中心軸として、後述するスラ
グＣ２，Ｃ３を１８０°回転させる回転機構が設けら
れ、該回転機構によりスラグＣ２，Ｃ３を１８０°回転
させた上で、次工程の鍛造ステーションＳ２，Ｓ３に移
送するようになされている。なお、移送装置及び回転機
構は公知であるのでその具体的な構造及び作用について
は省略する。

【００１６】一方、素材供給装置２は、機台３における
クイル１６の後方側に配設され、丸棒素材Ａが、鍛造し
ようとするカム形状に類似し、かつ仕上がり寸法よりも
縮小されたカム形状となるように変形加工する引抜きダ
イス１８を有するドロワー１９と、該ドロワー１９にて
変形された図６に示すカム状断面の素材Ａ１を鍛造機本
体１に設けたクイル１６に供給する複数の送りロール２
０…２０を有する送り機構２１とを備えている。これら
のドロワー１９と送り機構２１とは、適宜駆動手段によ
り鍛造機本体１の駆動に同期して間欠的に駆動されるよ
うになされている。図５中、２２は、ドロワー１９の前
方に設けられたピンチロールである。

【００１７】以上のように構成された冷間鍛造機によ
り、カムを製造する場合の動作について説明する。ま
ず、丸棒素材Ａをピンチロール２２を介してドロワー１
９の引抜きダイス１８及び送り機構２１の送りロール２
０…２０に予め挿入してセットし、その状態でドロワー
１９及び送り機構２１を駆動する。これにより、丸棒素
材Ａが、引抜きダイス１８により鍛造するカムＣの形状
に類似し、かつ仕上がり寸法よりも縮小された図６に示
すカム形状の断面に変形加工される。つまり、ダイ５〜
９とパンチ１１〜１５とによる塑性加工により求めるカ
ムＣとなるように予め完成品のカムＣより逆算した類似
のカム形状の断面に変形加工される。その後、変形加工
されたカム形状の素材Ａ１は、送りロール２０…２０を
介して鍛造機本体１のクイル１６に供給される。

【００１８】次に、クイル１６より押し出されたカム形
状の素材Ａ１は、カッター１７で所定寸法に切断され、
その切断された図６，７に示すスラグＣ１は、素材移送
装置を介して各鍛造ステーションに順次移送され、各ス
テーションにおけるダイ５〜９とパンチ１１〜１５との
間でスラグＣ１から求めるカムＣに順次鍛造加工される
ことになる。

【００１９】具体的には、第１工程の鍛造ステーション
Ｓ１におけるダイ５とパンチ１１にて、カム形状に切断
されたスラグＣ１に対し、その破断面を矯正すると共
に、ダイ５内にて全体を均等に膨らませるように塑性加
工して、図８，９に示すスラグＣ２を形成する。

【００２０】次いで、このスラグＣ２を第１工程の鍛造
ステーションＳ１から排出して上記移送装置の回転機構
により１８０°回転させた上で、第２工程の鍛造ステー
ションＳ２に移送する。そして、この鍛造ステーション
Ｓ２におけるダイ６とパンチ１２にて、スラグＣ２に対
し、片面の全周にチャンファーｄを形成すると共に、穴
抜きを行うための凹所ｆを形成して、図１０，１１に示
すようなスラグＣ３を形成する。

【００２１】その後、このスラグＣ３を第２工程の鍛造
ステーションＳ２から排出して上記移送装置の回転機構
により１８０°回転させた上で、第３工程の鍛造ステー
ションＳ３に移送する。そして、この鍛造ステーション
Ｓ３におけるダイ７とパンチ１３にて、スラグＣ３に対
し、両面の全周に均等なチャンファーｄ，ｅを形成する
と共に、穴抜きを行うための凹所ｆ，ｇを形成し、図１
２，１３に示すようなスラグＣ４を形成する。

【００２２】さらに、このスラグＣ４を第３工程の鍛造
ステーションＳ３から排出して上記移送装置により、第
４工程の鍛造ステーションＳ４に移送する。そして、こ
の鍛造ステーションＳ４におけるダイ８とパンチ１４に
て、スラグＣ４に対し穴抜き加工を施して貫通穴ｂを形
成し、図１４，１５に示すスラグＣ５を形成する。な
お、ダイ８側の穴抜きピン８ａは、抜きカスｈをパンチ
１４に形成された排出孔１５ａ側に突出し、該排出孔１
５ａからダイブロック４に形成された図示しない排出通
路を介して外部に排出される。

【００２３】その後、このスラグＣ５を第４工程の鍛造
ステーションＳ４から排出して上記移送装置により、最
終工程の鍛造ステーションＳ５に移送する。この鍛造ス
テーションＳ５におけるダイ９とパンチ１５にて、スラ
グＣ５を分流鍛造してサイジングを行い、均等な厚みと
形状及び寸法出しを行い、かつ、貫通穴ｂにスプライン
状の凹溝ｃを形成して、最終成形品としての高精度なカ
ムＣを形成する。なお、サイジングカスが生じた場合に
は、パンチ１５に形成された排出孔１５ａからダイブロ
ック４に形成された図示しない排出通路を介して外部に
排出される。

【００２４】以上のように、ダイ５〜９とパンチ１１〜
１５とにより、予めカム形状に切断されたスラグの全体
を均等状に膨らませるように塑性変形して、求めるカム
となる形状に鍛造加工するようにしたから、冷間鍛造で
ありながら、求める形状のカムＣを高精度に成形でき、
これにより、鍛造加工後に切削機による仕上げ加工を不
要にして、生産性の向上を図ることができる。

【００２５】既述した実施の形態では、ダイ側にのみノ
ックアウトピンを設け、パンチ側にノックアウトピンを
設けない構成としたから、高速生産が可能となる。ま
た、センターピン５ａ，６ａ，７ａ、穴抜きピン８ａ及
びサイジングピン９ａをダイ５〜９に設けられた受圧部
材５ｂ，６ｂ，７ｂ、８ｂ、９ｂで受圧するように構成
されているから、ノックアウトピン５ｃ，６ｃ，７ｃ，
８ｄ，９ｄに負荷がかかることがないし、センターピン
５ａ，６ａ，７ａ、穴抜きピン８ａ及びサイジングピン
９ａを交換する際にも、ノックアウトピン５ｃ，６ｃ，
７ｃ，８ｄ，９ｄの調整が不要で、ワンタッチ交換が可
能となる。

【００２６】既述した実施の形態では、丸棒素材Ａをカ
ム形状に変形加工するに際してドロワー１９を用いたけ
れども、このドロワー１９に代えて圧延ロール（図示せ
ず）を用いてもよい。また、送りロール２０を有する送
り機構２１を用いずに、リニア送り、又は上記ドロワ
ー、圧延ロールをサーボコントロールにより制御して直
接供給するようにしてもよい。

【００２７】さらに、たとえば、既述した実施の形態に
おける第４工程と第５工程を同時に行うようにして、鍛
造機本体の簡素化を図ってもよい。その場合、図１６に
示すように、第４工程として、貫通穴成形用の孔を有す
る移動ダイ８ａ′が摺動可能に支持された固定ダイ８′
と、先端部に貫通穴成形用の穴抜き刃１４ａ′を有し、
中間部外周にサイジング刃１４ｂ′を有する上記パンチ
１４′とで構成する。このように構成すれば、パンチ１
４′のダイ８′への打ち込み動作により、スラグＣ４に
穴抜き刃１４ａ′にて貫通穴ｂ′が形成されると同時
に、サイジング刃１４ｂ′にてサイジングが施され、ス
プライン状の凹溝ｃ…ｃが形成されることになる。した
がって、鍛造機本体１の簡素化を図ることができなが
ら、均等な厚みと形状及び寸法出しが行われた高精度な
カムＣが形成されることになる。なお、移動ダイ８ａ′
の中心孔に打ち抜かれた抜きカスｈ′は、該移動ダイ８
ａ′及び固定ダイ８′に形成された排出孔（図示せず）
を介して外部に排出される。また、成形されたカムＣは
ノックアウトピン（図示せず）による移動ダイ８ａ′の
進出動作により固定ダイ８′から排出される。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の冷間鍛造機によれ
ば、鍛造機本体に棒状素材を供給する素材供給手段が、
鍛造する成形品の断面形状に類似し、かつ鍛造機本体に
よる塑性加工により成形品の断面形状となるように変形
加工する引抜きダイスを有するドロワー又は圧延ロール
を備え、ドロワー又は圧延ロールにて予め成形品の断面
形状に類似するように変形加工された素材を鍛造機本体
の切断部に供給し、該切断部にて切断した成形品の断面
形状に類似するスラグを鍛造機本体の相対向するダイと
パンチとで鍛造加工するようにしたから、カムや異形の
ワッシャなどの異形部品を冷間鍛造により高精度に成形
でき、これにより、鍛造加工後に切削機による仕上げ加
工を不要にして、生産性の向上を図ることができる。

【００２９】また、鍛造機本体が、機台の前面に並設さ
れた複数のダイと、これら各ダイに相対向して進退動す
る複数のパンチとにより、切断部から供給されるスラグ
をカム形状に成形する複数段の鍛造ステーションを備
え、かつ、上記スラグを１８０°回転させる回転機構を
有しており、前工程の鍛造ステーションにおけるダイと
パンチにて、カム形状に切断されたスラグに対しその破
断面を矯正すると共に、ダイ内にて片面の全周にチャン
ファーを形成し、このスラグを上記回転機構により１８
０°回転させた上で、次工程の鍛造ステーションに供給
し、該鍛造ステーションにおけるダイとパンチにて、片
面にチャンファーが形成されたスラグに対し両面全周に
均等なチャンファーを形成すると共に、穴抜きを行うた
めの凹所を形成するようにしたから、ダイとパンチとに
より予めカム形状に切断されたスラグの全体を均等状に
膨らませるように塑性変形するだけで、求めるカムとな
る形状に容易に鍛造加工することができ、これにより、
冷間鍛造でありながら求めるカムとなる形状に容易に鍛
造加工することができ、かつ両面の全周に均等なチャン
ファーを容易に形成することができる。

【００３０】その上、さらに次工程の鍛造ステーション
におけるダイとパンチにて、穴抜用凹所が形成されたス
ラグに対し穴抜き加工を施して貫通穴を形成すると共
に、ダイとパンチにて、穴抜き加工したスラグのサイジ
ングを行い、均等な厚みと形状及び寸法出しを行って高
精度なカムを形成するようにしたから、冷間鍛造であり
ながら求めるカムとなる形状に正確に、かつ高精度に鍛
造加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る冷間鍛造機で製造されたカム
の正面図である。

【図２】 同カムの縦断面図である。

【図３】 本発明に係る冷間鍛造機の概略平面図であ
る。

【図４】 同鍛造機における鍛造機本体の説明図であ
る。

【図５】 素材供給装置の一部省略正面図である。

【図６】 カッターで切断されたスラグの端面図であ
る。

【図７】 同カムの縦断面図である。

【図８】 １段目鍛造ステーションで鍛造されたスラ
グの正面図である。

【図９】 同スラグの側面図である。

【図１０】 ２段目鍛造ステーションで鍛造されたスラ
グの正面図である。

【図１１】 同スラグの縦断面図である。

【図１２】 ３段目鍛造ステーションで鍛造されたスラ
グの正面図である。

【図１３】 同スラグの縦断面図である。

【図１４】 ４段目鍛造ステーションで鍛造されたスラ
グの正面図である。

【図１５】 同スラグの縦断面図である。

【図１６】 別の実施の形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 鍛造機本体 ２ 素材供給装置 ３ 機台 ５〜９ ダイ １１〜１５ パンチ １７ カッター（切断部） １８ 引抜きダイス １９ ドロワー Ａ 棒状素材 Ｃ カム ａ 突出部 ｂ 貫通穴 ｄ，ｅ チャンファー Ｃ１〜Ｃ５ スラグ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対向するダイとパンチにより鍛造して
   所定形状の成形品を形成する鍛造機本体と、該鍛造機本
   体に棒状素材を塑性加工により成形品となる断面形状に
   変形しながら供給する素材供給手段とで構成されると共
   に、素材供給手段が、鍛造する成形品の断面形状に類似
   し、かつ上記塑性加工により成形品の断面形状となるよ
   うに変形加工する引抜きダイスを有するドロワー又は圧
   延ロールを備え、該ドロワー又は圧延ロールにて変形さ
   れた素材を鍛造機本体に設けた切断部に供給して、該切
   断部にて供給された素材を切断し、その切断したスラグ
   を相対向するダイとパンチに供給するようにしたことを
   特徴とする冷間鍛造機。
2. 【請求項２】 相対向するダイとパンチにより鍛造して
   カムを形成する鍛造機本体と、該鍛造機本体に棒状素材
   をカム形状に変形加工しながら供給する素材供給手段と
   で構成されると共に、素材供給手段が、素材を鍛造する
   カム形状に類似し、かつ仕上がり寸法よりも縮小された
   カム形状となるように変形加工する引抜きダイスを有す
   るドロワー又は圧延ロールを備え、該ドロワー又は圧延
   ロールにて変形された素材を鍛造機本体に設けた切断部
   に供給して、上記切断部にて供給された素材を切断して
   カム形状をしたスラグを形成し、該スラグを相対向する
   ダイとパンチに供給するようにしたことを特徴とする冷
   間鍛造機。
3. 【請求項３】 鍛造機本体が、機台の前面に並設された
   複数のダイと、これら各ダイに相対向して進退動する複
   数のパンチとにより、切断部から供給されるスラグをカ
   ム形状に成形する複数段の鍛造ステーションを備え、か
   つ、上記スラグを１８０°回転させる回転機構を有して
   おり、前工程の鍛造ステーションにおけるダイとパンチ
   にて、カム形状に切断されたスラグに対しその破断面を
   矯正すると共に、ダイ内にて片面の全周にチャンファー
   を形成し、このスラグを上記回転機構により１８０°回
   転させた上で、次工程の鍛造ステーションに供給し、該
   鍛造ステーションにおけるダイとパンチにて、片面にチ
   ャンファーが形成されたスラグに対し両面全周に均等な
   チャンファーを形成すると共に、穴抜きを行うための凹
   所を形成するようにしたことを特徴とする請求項２に記
   載の冷間鍛造機。
4. 【請求項４】 さらに次工程の鍛造ステーションにおけ
   るダイとパンチにて、穴抜用凹所が形成されたスラグに
   対し穴抜き加工を施して貫通穴を形成すると共に、ダイ
   とパンチにて、穴抜き加工したスラグのサイジングを行
   い、均等な厚みと形状及び寸法出しを行って高精度なカ
   ムを形成するようにしたことを特徴とする請求項３に記
   載の冷間鍛造機。