JP2006021213A

JP2006021213A - 鍛造金型装置

Info

Publication number: JP2006021213A
Application number: JP2004200046A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yamanaka; 雅仁山中; Fujio Sunami; 不二夫角南; Tatsuo Arima; 達男有馬; Toru Matsuda; 徹松田
Original assignee: YAMANAKA GOOKIN KK; Yamanaka Engineering Co Ltd
Current assignee: YAMANAKA GOOKIN KK; Yamanaka Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-07-07
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】極めて高精度な鍛造品を成形することができ、鍛造後において機械加工を不要とし、生産コストの大幅な低減が可能となる鍛造金型装置を提供することを目的とする。【解決手段】パンチ１とダイス２とを有し、相互が接近して被成形材Ｗの鍛造を行う鍛造金型装置である。ダイス２にダイス軸心Ｌ₂を中心として形成された第１テーパ面２ａと、第１テーパ面２ａに嵌合する第２テーパ面13ａを有してダイス軸心Ｌ₂と同軸状態となるパンチホルダ13と、を備える。パンチホルダ13は、パンチ１のパンチ軸心Ｌ₁をパンチホルダ軸心Ｌ₃と同軸状態とさせてパンチ１を挿入させダイス２側へスライド誘導させるガイド孔14を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、鍛造金型装置に関するものである。

プレス機の上盤と下盤との間に配設され、鍛造を行う金型装置として従来より知られるものに、図14に示すように、被成形材Ｗを直接成形するパンチ91、ダイス92、及び、これらを保持するホルダ93ａ，93ｂ、スペーサ（図示省略）等の金型や、治工具、金型本体を組み付けるパンチ側プレート94、及び、ダイス側プレート95、これらプレート94，95の上下接近離間動作をガイドするためのガイドポスト96等を有するものがある。
金型装置はパンチ側の上ブロックとダイス側の下ブロックとに大きく分けられる。従来、ガイドポスト96により上下ブロックの相対的な位置は関連づけられており、また、パンチ91、ダイス92は、上下夫々のプレート94，95において位置決めされ、精度管理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３２１８７５号公報

図14において、嵌め合い等の精度管理がされる部位は、ダイス92とホルダ93ｂとの間、ホルダ93ｂとダイス側プレート95との間、プレート95とガイドポスト96との間、ガイドポスト96におけるシャフトとガイドブッシュとの間、ガイドポスト96とパンチ側プレート94との間、プレート94とホルダ93ａとの間、そして、ホルダ93ａとパンチ91との間がある。また、被成形材Ｗが成形されて得られる鍛造品の仕上がり寸法精度は、パンチ側とダイス側の、同心度精度、平行度精度、ならびに、鉛直軸廻りの回転度精度によって決定される。つまり、鍛造品の寸法精度は、上下金型の相対位置精度に大きく左右され、具体的には、以下の要件が仕上がり寸法精度に影響を与える。
(1) 開閉動作に伴うパンチ側プレート94とダイス側プレート95の相対的な位置ずれ。
(2) パンチ側・ダイス側プレート94，95に夫々組み付けられる上下金型構成部材の位置決めに係る寸法誤差、及び嵌め合い誤差。
(3) 鍛造加工の際における（プレス機の）偏荷重Ｆａ，Ｆｂ及びスラスト力Ｆｃによる金型装置のたわみ、ゆがみ。

そして、従来においても、上記の(1)(2)については、改善、影響を緩和させる試みが、金型各部の寸法精度の向上や組み付け精度を向上させることにより行われているが、十分な効果が得られず、また、限界がある。また、上記(3) については、ほとんど対応されていない。なお、プレス機によるスラスト力Ｆｃは、プレス機の構成によるものであり（プーリの回転運動を上盤の上下直線運動に変換しているためであり）、上盤に水平方向成分力が作用することで生ずると考えられる。
そこで、本発明は、極めて高精度な鍛造品を成形可能とし、鍛造後の機械加工（仕上げ２次加工）を必要としない無切削製品の製造範囲の拡大を図ることのできる鍛造金型装置を提供することを目的とする。

本発明に係る鍛造金型装置は、パンチとダイスとを有し、相互が接近して被成形材の鍛造を行う鍛造金型装置に於て、上記ダイスにダイス軸心を中心として形成された第１テーパ面と、該第１テーパ面に嵌合する第２テーパ面を有して該ダイス軸心と同軸状態となるパンチホルダと、を備え、該パンチホルダは、上記パンチのパンチ軸心をパンチホルダ軸心と同軸状態とさせて該パンチを挿入させ上記ダイス側へスライド誘導させるガイド孔を有するものである。
また、上記パンチホルダは、上記パンチを保持するパンチ側金型ブロックと一体的に昇降可能でかつ該パンチ側金型ブロックに対して接近離間自在とされ、また、該パンチ側金型ブロックは、該パンチ側金型ブロックとダイス側金型ブロックとを相互接近させて上記パンチホルダの上記第２テーパ面を上記ダイスの上記第１テーパ面に嵌合させさらに相互接近させると、該パンチホルダを該ダイスへ弾発的に押圧させる弾発部材を有する。
また、上記パンチホルダは、上記弾発部材により、上記パンチ側金型ブロックに吊り下げ状とされ一体的に昇降可能とされている。

また、プレス機の上盤と下盤との間に配設され、該上盤側に設けられるパンチと該下盤側に設けられるダイスとを有し、相互が接近して被成形材を鍛造する鍛造金型装置に於て、上記パンチと上記上盤との間において、該パンチに対する該上盤の傾きを許容させる曲面スライド座部と、該パンチに対する該上盤の水平方向の微小変位を許容させる平面スライド座部と、を有する圧力板ユニットが介在されたものである。
また、上記圧力板ユニットの上記曲面スライド座部は、上下に凸球面を有する凸球面座体と、該凸球面座体を上下から挟む上下一対の第１凹球面座部材と第２凹球面座部材と、にて構成され、上記平面スライド座部は、上記凸球面座体が上下に分割されて得た第１凸球面座部材と第２凸球面座部材との間の平滑面にて構成されたものである。
また、上記圧力板ユニットは、上座部材と中座部材と下座部材とを有し、上記曲面スライド座部は、該中座部材と該下座部材との間に形成された凹凸球面にて構成され、上記平面スライド座部は、該上座部材と該中座部材との間に形成された平滑面にて構成されたものである。

また、上記パンチは、該パンチを保持するパンチ側金型ブロックに対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられたものである。
また、上記パンチを保持するパンチ側金型ブロックと上記ダイスを保持するダイス側金型ブロックとの間には、相互が対面平行状態で直線的に接近離間できるようガイドさせるガイドポストが配設されている。

本発明の鍛造金型装置によれば、ダイス軸心とパンチ軸心とを極めて精度良く同一直線上に一致させ、パンチとダイスとを接近させ成形を行わせることができる。
ダイスの第１テーパ面とパンチホルダの第２テーパ面により、自動的にかつ正確に芯合わせを行わせることができる。従って、成形に際し、人手によるダイスとパンチホルダとの間の精度管理が不要である。
また、ダイス軸心とパンチ軸心との一致は、ダイスとパンチホルダ間、パンチホルダとパンチ間の精度のみに依存させることができ、パンチの金型ブロックへの組み付け精度や、ガイドポストにおける上下金型ブロックの相対位置精度があまり影響しない。つまり、金型ブロックの組み付け精度を多少粗くすることもでき、構成部材の製作、組み付け作業が容易となる。

また、精度管理すべき部品、部位の数が減少し（パンチ、ダイス、パンチホルダのみ）、しかも、その精度管理すべき部位（第１・第２テーパ面及びガイド孔）が、被成形材の成形部近傍領域であるため、金型寸法精度に起因する精度阻害要因の影響を極めて小さくすることができる。

プレス機の上盤（下盤）の動作による鍛造加工の際の精度阻害要因（プレス機による偏荷重、スラスト力による金型のたわみ、ゆがみ）を排除することができる。つまり、プレス機による偏荷重は曲面スライド座部により、鉛直方向成分の力のみをパンチに作用させることができ、偏荷重及びスラスト力による水平方向成分力を、平面スライド座部により逃がすことができ、パンチに水平方向成分の力を作用させることがない。
従って、圧力板ユニットを介することで、パンチは極めて精度良く鉛直向きにのみ被成形材を押圧することができ、高精度な鍛造品を得ることができる。

成形される鍛造品は極めて高精度であり、鍛造後の機械加工（仕上げ２次加工）を必要とせず、生産コストの大幅な低減が可能であり、無切削製品の製造範囲の拡大を図ることができる。

図１、図２、図３は本発明に係る鍛造金型装置の実施の一形態を示す断面正面図であり、この金型装置（ダイセット）は、プレス機の上盤10と下盤11との間に配設され、上盤10側に設けられるパンチ１と、下盤11側に設けられるダイス２とを有し、相互が接近して被成形材Ｗの鍛造を行うものである。また、図４、図５と図６は本発明に係る鍛造金型装置の他の実施の形態を示す断面正面図である。
そして、図１及び図４は、パンチ１（パンチ側金型ブロック16）とダイス２（ダイス側金型ブロック17）とが離間した成形前の待機状態を示し、図２及び図５は、パンチ１が被成形材Ｗ近傍まで接近した成形直前の状態を示し、図３及び図６は、成形状態にある金型装置を示している。

この金型装置は、上盤10側に設けられるパンチ１と、下盤11側に設けられるダイス２と、を備え、さらに、パンチ１とダイス２とを同軸状態に芯合わせを行わせて相互接近させるためのパンチホルダ13を備える。パンチホルダ13は、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16と、ダイス２を保持するダイス側金型ブロック17との間に配設される。

ダイス２は、その外周側においてダイスホルダ19を介在させ、水平面状のダイス側プレート20に、ダイス軸心Ｌ₂を鉛直方向として固定される。そして、ダイス側プレート20がプレス機の水平面状の下盤11に載置固定されている。
ダイス２には、ダイス軸心Ｌ₂を中心として貫孔が形成され、貫孔の下部にダイピン21が挿入状態とされ、被成形材Ｗを収容する（円柱状）収容空間部が形成される。
ダイス２は（中心に円柱状の収容空間部が形成された）短円柱状とされ、その上端外周面に、上方へ向かって縮径するダイス軸心Ｌ₂を中心とする第１テーパ面２ａが形成されている。

パンチ１は、パンチピン22とパンチピン22を挿入保持する挿入筒部材23とを有し、挿入筒部材23の下端から突出状となるパンチピン22の突出先部が、被成形材Ｗを押圧する。パンチ１は、その基部において保持ブロック24にて保持され、（図１〜図３においては）保持ブロック24は環状の保持部材26に挿入保持され、（図４〜図６においては）保持ブロック24は環状の内保持リング26ａを介して筒状の保持部材26に保持されている。
保持ブロック24は、パンチ１の基部を保持する短筒部24ａと、短筒部24ａに挿入状となりパンチ１の基端面（上端面）に当接する押圧部24ｂとを有する。

そして、保持部材26がパンチ側プレート25に固定され、パンチ側プレート25の上面がプレス機の上盤10の下面と対面状に配設される。
図１〜図３において、パンチ側プレート25には、パンチ１を保持する保持ブロック24の上方対応部位に貫孔27が形成され、貫孔27に、環状の中間ホルダ28を介して圧力板ユニットＰが配設され、圧力板ユニットＰが保持ブロック24を介してパンチ１を押圧する。
また、プレス機の上盤10の下面とパンチ側プレート25の上面とは小隙間を有し、上盤10の下面には圧力板ユニットＰのみが接触状態となり、プレス機からの力は、圧力板ユニットＰにのみ作用する。

また、図４〜図６では、円筒状の保持部材26の内方側であって内保持リング26ａの上部に設けたベース保持リング26ｂの貫孔27に、環状の中間ホルダ28を介して圧力板ユニットＰが配設され、圧力板ユニットＰが保持ブロック24を介してパンチ１を押圧する。保持部材26の内方側であって圧力板ユニットＰの上部には、受圧板30が設けられ、受圧板30とベース保持リング26ｂとは小隙間を有し、受圧板30からの力は、圧力板ユニットＰにのみ作用する。また、圧力板ユニットＰの下面は保持ブロック24の押圧部24ｂのみが当接し、短筒部24ａとは小隙間を有するよう構成してもよい。

次に、パンチホルダ13は、ダイス２に形成した第１テーパ面２ａに嵌合する第２テーパ面13ａを有してダイス２のダイス軸心Ｌ₂と同軸状態となるガイド部材である。
ダイス２の第１テーパ面２ａは、ダイス２のダイス軸心Ｌ₂を中心として形成されており、短円柱（円筒）状のダイス２の外周上端部において、パンチ１方向へ向かって縮径するテーパ周面とされる。
そして、パンチホルダ13の第２テーパ面13ａは、パンチホルダ13のパンチホルダ軸心Ｌ₃を中心として形成され、パンチホルダ13の下面に凹部が形成され、その内周側壁がダイス２方向へ向かって拡径するテーパ周面とされる。第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａとは形状（傾斜面角度）が一致し、第２テーパ面13ａは、第１テーパ面２ａと全周にわたって、面にて接触する状態で密着嵌合する。
この嵌合により、パンチホルダ軸心Ｌ₃とダイス軸心Ｌ₂とは、一直線状となる。

また、パンチホルダ13には、パンチホルダ軸心Ｌ₃を中心とし上下貫通するガイド孔14が形成され、ガイド孔14は、パンチ１のパンチ軸心Ｌ₁をパンチホルダ軸心Ｌ₃と同軸状態とさせてパンチ１を挿入させダイス２側へスライド誘導させる。つまり、パンチ１の外径とガイド孔14の内径とを同一とし、ダイス軸心Ｌ₂とパンチホルダ軸心Ｌ₃とを第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａにて一直線状とさせ、パンチ１を、パンチ軸心Ｌ₁がパンチホルダ軸心Ｌ₃及びダイス軸心Ｌ₂と一致するよう、ガイド孔14内をスライドさせて誘導し、パンチ１を被成形材Ｗに押圧させる。

ガイド孔14について説明すると、パンチホルダ13のパンチホルダ軸心Ｌ₃を中心として形成した貫孔に挿着させた筒状の玉軸受（リテーナ）の内周面をガイド孔14としてもよく、または、図示省略するが、パンチホルダ13のパンチホルダ軸心Ｌ₃を中心として形成した貫孔に挿着させた筒状のすべり軸受（ブッシュ）の内周面をガイド孔14としてもよい。即ち、ガイド孔14内をパンチ１が全周にわたって密な状態で接触し摺動自在となるようすればよく、これによりパンチ１は、パンチ軸心Ｌ₁がパンチホルダ軸心Ｌ₃と一致して、パンチホルダ13のガイド孔14を上下滑らかに移動することができる。
また、ガイド孔14の軸方向長さは、ガイド孔14の直径よりも大きく設定するのが好ましく、これにより芯合わせを確実に行わせている。

図１〜図３及び図４〜図６において、パンチホルダ13は、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16と一体的に昇降可能でかつパンチ側金型ブロック16に対して接近離間自在とされている。
つまり、図１〜図３においては、パンチホルダ13の外周面には水平板状の外鍔部材37が取着され、外鍔部材37に連結部材として機能する弾発部材18の下端部18ａが取着され、弾発部材18の上端部18ｂがパンチ側プレート25に取着され、パンチホルダ13は、弾発部材18により、パンチ側金型ブロック16に吊り下げ状とされ一体的に昇降可能とされている。なお、弾発部材18は、パンチ軸心Ｌ₁を中心とする円周上に等間隔で複数台設けられ、例えば、４台設ければ良い。

パンチホルダ13は、パンチ側金型ブロック16に対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられている。具体的に説明すると、パンチホルダ13は、例えば、外鍔部材37の内周面との間において微小隙間が形成され、パンチホルダ軸心Ｌ₃直交方向には位置変化可能とされている。これにより、パンチホルダ13は、パンチ側金型ブロック16との組付け精度の影響を受けることがなく、第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａとにより、ダイス軸心Ｌ₂とパンチホルダ軸心Ｌ₃と同一軸状とさせることができる。

また、パンチ側金型ブロック16とダイス側金型ブロック17とを相互接近させてパンチホルダ13の第２テーパ面13ａをダイス２の第１テーパ面２ａに接触、嵌合させ（図２の状態）、さらにブロック16，17を相互接近させると（図３の状態）、パンチ側金型ブロック16が有する弾発部材18は、長手方向に縮小されて、パンチホルダ13をダイス２へ弾発的に押圧する。
弾発部材18は、例えば、ガスシリンダ（ガススプリング）や油圧シリンダとすることができ、パンチ１を被成形材Ｗに当接させる前に、パンチ側金型ブロック16とダイス側金型ブロック17との接近動作により、パンチホルダ13をダイス２に対して第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａとにおいて押圧させることで、自動的に第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａとが調芯され、芯合わせが正確に行われる。

図４〜図６においては、パンチホルダ13の外周面側に、外鍔部38が形成された環状の連結部材39が取着され、外鍔部38が、保持部材26の内方下部に設けた（掛止環状部材47の）段付き部40に係止されてパンチホルダ13が保持部材26に保持され、パンチホルダ13はパンチ側金型ブロック16と一体的に昇降可能とされている。さらに、パンチホルダ13とその連結部材39の上方には空間部が形成され、パンチホルダ13と連結部材39は、パンチホルダ軸心Ｌ₃方向に沿って摺動可能とされている。

パンチホルダ13は、パンチ側金型ブロック16（保持部材26）に対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられている。具体的に説明すると、パンチホルダ13と連結部材39は、例えば、掛止環状部材47の内周面との間において、微小隙間が形成され、パンチホルダ軸心Ｌ₃直交方向には位置変化可能とされている。これにより、パンチホルダ13は、パンチ側金型ブロック16との組付け精度の影響を受けることがなく、第１テーパ面２ａと第２テーパ面13ａとにより、ダイス軸心Ｌ₂とパンチホルダ軸心Ｌ₃と同一軸状とさせる。

また、保持部材26の内方において、上端部18ｂが保持部材26に対して固定状とされた弾発部材18が設けられている。そして、弾発部材18の下端部18ａ（下端面）が連結部材39の上水平面39ａに接触状態となる。従って、パンチホルダ13がダイス２に嵌合状態となってさらに、パンチ側プレート25とダイス側プレート20とが接近すると、パンチホルダ13はダイス２に対してそれ以上変位ができず、パンチ１のみがダイス２側へ接近する。つまり、パンチホルダ13とパンチ側プレート25とが接近して弾発部材18を縮小させ、弾発部材18によりパンチホルダ13をダイス２へ弾発的に押圧する。

また、パンチ１は、パンチ側金型ブロック16に対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられている。具体的に説明すると、パンチ１の上部は外鍔部45が形成され、保持ブロック24の短筒部24ａの内周面下部に段付き部46が形成され、外鍔部45と段付き部46との掛止によりパンチ１が軸心方向に保持されている。しかし、この掛止部において、パンチ１の上部外周面と保持ブロック24の内周面とは、微小隙間が形成され、パンチ１は保持ブロック24に対してパンチ軸心Ｌ₁方向には位置変位しないが、軸心Ｌ₁直交方向には位置変化可能とされている。これにより、パンチ１は、保持ブロック24等のパンチ側金型ブロック16の寸法精度及び組付け精度の影響を受けることなく、パンチホルダ13のガイド孔14のみにより、パンチ軸心Ｌ₁をパンチホルダ軸心Ｌ₃と同一軸状とさせる。

図３と図６に示すように、ダイス２の上部にパンチホルダ13の下部が嵌合し、パンチホルダ13のガイド孔14にてパンチ１の基部と中間部が保持され、パンチ１の先部のみがパンチホルダ13の下面から突出し、ダイス２に配設させた被成形材Ｗを押圧するため、パンチ非保持部分（つまり、突出部分）の長さが従来よりも短くなるため、パンチ１の組付け剛性が著しく高まり、偏荷重等に起因するパンチ１の曲がり・傾き・芯ずれ量が小さくなり、高精度な鍛造品を成形できる。

図１〜図３に示すように（図４〜図６は図示省略するが）、パンチ側金型ブロック16とダイス側金型ブロック17との間には、相互が対面平行状態で直線的に接近離間できるようガイドさせるガイドポスト29が配設されている。
ガイドポスト29は、図示するような鉛直状のシャフト41とシャフト41に外嵌するブッシュ48とを有するプレーンガイド式とする以外にも、（図示省略するが）玉形の回転部材を軸方向及び周方向に多数有するリテーナガイド式としてもよい。

また、ダイス側プレート20には、鉛直状のガイドシャフト42が複数本立設され、ガイドシャフト42に、パンチホルダ13の外鍔部材37に設けたガイド孔43が外嵌状となって、外鍔部材37は摺動自在とされている。これにより、パンチホルダ13は、水平姿勢を保ったまま上下方向移動が容易となり、パンチホルダ13とダイス２との軸心合わせを補助させることができる。

さらに、ガイドシャフト42にはコイルバネ44が外嵌取着され、その弾発力によりパンチホルダ13をダイス２（ダイス側プレート20）と離間させることができる。これにより、成形前に被成形材Ｗを安全にダイス２内に装着させることができる。なお、コイルバネ44の全弾発力は上記弾発部材18の全弾発力よりも小さく設定され、パンチホルダ13は、弾発部材18による全突張力が、コイルバネ44の全弾発力に抗して、ダイス２に外嵌することができる。そして、パンチホルダ13がダイス２から離間すると、コイルバネ44はパンチホルダ13等の自重に抗してパンチホルダ13等を持ち上げる方向へ力を作用させる。

また、図７〜図９は、ガイドシャフト42の変形例を示し、このガイドシャフト42は、パンチ側プレート25に鉛直状として垂下状に複数本固定されている。そして、パンチホルダ13の外鍔部材37に設けたガイド孔43に挿通状とされている。

次に、パンチ１とプレス機の上盤10との間に設けられる鍛造金型装置が有する圧力板ユニットＰについて説明すると、図10に示すように、圧力板ユニットＰは、曲面（球面）スライド座部３と平面スライド座部４とを有し、曲面スライド座部３は、パンチ１に対する上盤10の傾き（水平に対する傾き）を許容させるよう曲面（球面）接触スライド部を有して構成されており、プレス機による偏荷重Ｆａ，Ｆｂを緩和させることができる。また、平面スライド座部４は、パンチ１に対する上盤10の水平方向の微小変位を許容させるよう平面接触スライド部を有して構成され、相対的な水平方向のすべりが可能であり、プレス機によるスラスト力Ｆｃを緩和する。

具体的に説明すると、図11に示すように、圧力板ユニットＰの曲面スライド座部３は、上下に凸球面８ａ，９ａを有する凸球面座体５と、凸球面座体５を上下から挟む上下一対の第１凹球面座部材６と第２凹球面座部材７と、にて構成されている。また、平面スライド座部４は、凸球面座体５が上下に分割されて得た第１凸球面座部材８と第２凸球面座部材９との間の平滑面12にて構成されている。

円盤状の第２凹球面座部材７の外周面には上部が大径となる段付き部が形成され、環状の中間ホルダ28の内周面下部において中心側へ突出するよう段付き部が形成され、これら段付き部において第２凹球面座部材７が中間ホルダ28に掛止されて保持され、相互は隙間なく（又は微小な隙間をもって）嵌合している。そして、第２凹球面座部材７の上面の凹球面61に第２凸球面座部材９の下面の凸球面９ａが面にて接触する。第２凸球面座部材９の上面は水平状の平滑面とされ、第１凸球面座部材８の下面の平滑面が面にて接触し、第１凸球面座部材８の上面の凸球面８ａに第１凹球面座部材６の凹球面62が面にて接触する。また、第１凹球面座部材６、第１凸球面座部材８、第２凸球面座部材９の夫々の外周面は、環状の中間ホルダ28の内周面と隙間Ｇを有している。

従って、図10に示すように、プレス機の上盤10において偏荷重Ｆａ，Ｆｂが作用すると上盤10が水平面に対して傾くが、第１凹球面座部材６と第１凸球面座部材８との間において球面方向のすべりが生じ、第１凸球面座部材８は水平姿勢のままであるが、第１凹球面座部材６が上盤10に応じて傾斜することができる。そして、プレス機の上盤10においてスラスト力Ｆｃが作用すると、図10に示すように、第１凸球面座部材８と第２凸球面座部材９との間において水平方向のすべり（変位）が生じ、第２凸球面座部材９や第２凹球面座部材７、そして、パンチ１に水平方向成分力が作用することがない。

図12は、圧力板ユニットＰの変形例を示し、この圧力板ユニットＰは、上座部材31と中座部材32と下座部材33とを有する。
そして、曲面スライド座部３は、中座部材32と下座部材33との間に形成された凹凸球面34にて構成され、平面スライド座部４は、上座部材31と中座部材32との間に形成された平滑面35にて構成されている。

円盤状の下座部材33には外周面に上部が大径となる段付き部が形成され、中間ホルダ28の内周面下部に中心側へ突出する段付き部が形成され、これら段付き部にて下座部材33は中間ホルダ28に掛止されて保持され、相互は隙間なく（微小な隙間をもって）嵌合している。そして、下座部材33の上面の凹球面34ａに中座部材32の下面の凸球面34ｂが面にて接触する。中座部材32の上面は水平状の平滑面とされ、上座部材31の下面の平滑面が面にて接触する。
また、中座部材32と上座部材31の外周面は、環状の中間ホルダ28の内周面と隙間Ｇを有している。

従って、プレス機の上盤10において偏荷重Ｆａ，Ｆｂが作用すると上盤10が水平面に対して傾くが、（図示省略するが）下座部材33と中座部材32との間において球面方向のすべりが生じ、下座部材33は水平姿勢のままであるが、中座部材32が上座部材31と共に上盤10に応じて傾斜することができる。そして、プレス機の上盤10においてスラスト力Ｆｃが作用すると、上座部材31と中座部材32との間において平滑面方向のすべりが生じ、中座部材32や下座部材33、そして、パンチ１に水平方向成分力が作用することがない。

このように図11又は図12に示す圧力板ユニットＰによれば、プレス機の上盤10（下盤11）の動作による鍛造加工の際の精度阻害要因（プレス機による偏荷重Ｆａ，Ｆｂ、スラスト力Ｆｃによる金型のたわみ、ゆがみ）を排除することができる。つまり、プレス機による偏荷重Ｆａ，Ｆｂは曲面スライド座部３により、鉛直方向成分の力のみをパンチ１に作用させることができ、偏荷重Ｆａ，Ｆｂ及びスラスト力Ｆｃによる水平方向成分力を、平面スライド座部４により逃がすことができ、パンチ１に水平方向成分の力を作用させることがない。従って、圧力板ユニットＰを介することで、パンチ１は極めて精度良く鉛直向きにのみ被成形材Ｗを押圧することができ、高精度な鍛造品を得ることができる。
曲面スライド部材３は球面によるため、360 °あらゆる方向の偏荷重に対応できる。

さらに、圧力板ユニットＰは、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16に中間ホルダ28を介して保持されているが（図10参照）、中間ホルダ28は、被成形時において圧力板ユニットＰをパンチ１のパンチ軸心Ｌ₁と同軸状とさせるよう圧力板ユニットＰを周囲の複数箇所から弾発的に押圧する押圧部材36を有している（図11、図12参照）。
環状の中間ホルダ28の周壁に径方向を軸心とする孔部（ネジ孔）63が周方向等間隔で複数設けられ、押圧部材36は、孔部63に挿着されており、圧力板ユニットＰの各部を押圧するよう弾発付勢された小突子64を有する。

図11においては、円盤状の第１凹球面座部材６の側周面に小突子64が当接する押圧部材36が、周方向等間隔に複数（４〜８個が好ましく、例えば６個）配設され、円盤状の第１凸球面座部材８の側周面に小突子64が当接する押圧部材36が、周方向等間隔に複数（４〜８個が好ましく、例えば６個）配設されている。
また、図12においては、円盤状の上座部材31の側周面に小突子64が当接する押圧部材36が、周方向等間隔に複数（４〜８個が好ましく、例えば６個）配設され、円盤状の中座部材32の側周面に小突子64が当接する押圧部材36が、周方向等間隔に複数（４〜８個が好ましく、例えば６個）配設されている。
さらに、図11に示すように、第１凹球面座部材６の外周面と中間ホルダ28の内周面との間の隙間Ｇにおいて、スペーサとしてゴム等の弾性部材からなるＯリングが配設されている。

次に、本発明に係る鍛造金型装置により成形した鍛造品の同心度（芯ずれ）について、具体的な実施例１〜４に基づいて説明する。表１の実施例１〜実施例４は、本発明の金型装置にて成形した図13（イ）に示すような鍛造品であり、試験した結果、鍛造品仕様ならびにプレス機の個体差の影響を受けることなく、同心度0.01を達成することができた。なお、従来の金型装置では同心度0.04が限界であった。

なお、実施例３は、図13（イ）の二点鎖線にて示すように、内周面が円筒形状であり、底部（内部）に突出状のボス部49ａ（直径φ6mm 、高さ6mm ）を有する有底円筒状のものである。また、鍛造品の他の形態としては、底壁の外側の面に同様のボス部49ｂを有するものがある。さらには、図13（ロ）に示すような内周面が歯形形状のものもあるが、これらの場合においても、同心度0.01を達成することが可能である。

また、圧力板ユニットＰを配設させることにより、曲面スライド座部３及び平面スライド座部４において適切にすべりが生じ、水平方向成分力を逃がし、パンチ１にパンチ軸心Ｌ₁方向である鉛直方向にのみ荷重を作用させ、鍛造品の精度を高めることができる。

なお、本発明を、プレス機の上盤（スライダ）10が鉛直方向に降下上昇し、固定状態にある下盤（ボルスタ）11に対して接近離間するものとして説明したが、下盤11側が上昇降下してもよく、または、両者が移動するものでもよい。
また、ダイス２の第１テーパ面２ａが外周面となるよう形成し、パンチホルダ13の第２テーパ面13ａが内周面となるよう形成したものを示したが、図示省略するが、反対に第１テーパ面２ａが内周面となり、第２テーパ面13ａが外周面となるようしてもよい。

また、本発明に係る鍛造金型装置は、冷間鍛造において用いることができ、特に、パンチ１のパンチ軸心Ｌ₁とダイス２のダイス軸心Ｌ₂との芯ずれが製品寸法精度に大きく影響を与える鍛造品の成形に効果的である。例えば、鍛造品の内径ｄがパンチ１の外径と等しくなり、鍛造品の外径Ｄがダイス２の内径と等しくなるものであり、具体的には、図13 (イ)(ロ) に示したような、有底円筒状の鍛造品の成形に効果的である。

以上のように、本発明によれば、パンチ１とダイス２とを有し、相互が接近して被成形材Ｗの鍛造を行う鍛造金型装置に於て、ダイス２にダイス軸心Ｌ₂を中心として形成された第１テーパ面２ａと、第１テーパ面２ａに嵌合する第２テーパ面13ａを有してダイス軸心Ｌ₂と同軸状態となるパンチホルダ13と、を備え、パンチホルダ13は、パンチ１のパンチ軸心Ｌ₁をパンチホルダ軸心Ｌ₃と同軸状態とさせてパンチ１を挿入させダイス２側へスライド誘導させるガイド孔14を有するため、ダイス軸心Ｌ₂とパンチ軸心Ｌ₁とを極めて精度良く同一直線上に一致させ、パンチ１とダイス２とを接近させることができる。

さらに、ダイス２の第１テーパ面２ａとパンチホルダ13の第２テーパ面13ａにより、パンチホルダ13とダイス２との芯合わせを、自動的にかつ正確に行わせることができる。成形に際し、人手によるダイス２とパンチホルダ13との間の精度管理が不要となる。
精度管理すべき部品、部位の数が減少し、しかも、その精度管理すべき部位（第１・第２テーパ面２ａ，13ａ及びガイド孔14）が、被成形材Ｗの成形部近傍領域であるため、金型寸法精度に起因する精度阻害要因の影響を極めて小さくすることができる。
従って、成形された鍛造品は極めて高精度であり、鍛造後の機械加工（仕上げ２次加工）を必要とせず、無切削製品の製造範囲の拡大を図ることができる。

また、パンチホルダ13は、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16と一体的に昇降可能でかつパンチ側金型ブロック16に対して接近離間自在とされ、また、パンチ側金型ブロック16は、パンチ側金型ブロック16とダイス側金型ブロック17とを相互接近させてパンチホルダ13の第２テーパ面13ａをダイス２の第１テーパ面２ａに嵌合させさらに相互接近させると、パンチホルダ13をダイス２へ弾発的に押圧させる弾発部材18を有するため、パンチホルダ13を昇降駆動させる機構が不要であり、構成を簡素化できる。
さらに、パンチホルダ13とダイス２との芯合わせを、パンチ１とダイス２との接近動作により、自動的にかつ正確に行わせることができる。また、パンチホルダ13は自重のみでダイス２に嵌合するのではなく、弾発部材18による弾発力でもってパンチホルダ13は押さえられ、芯合わせを正確に行わせることができる。

また、パンチホルダ13は、弾発部材18により、パンチ側金型ブロック16に吊り下げ状とされ一体的に昇降可能とされているため、パンチホルダ13を水平姿勢に保つことができ、芯合わせを容易にさせる。パンチホルダ13の動作を、パンチ１の動作と連動させることができ、プレス機の上盤10と下盤11とを相互接近させるのみで、鍛造を行うことができる。

また、本発明によれば、プレス機の上盤10と下盤11との間に配設され、上盤10側に設けられるパンチ１と下盤11側に設けられるダイス２とを有し、相互が接近して被成形材Ｗを鍛造する鍛造金型装置に於て、パンチ１と上盤10との間において、パンチ１に対する上盤10の傾きを許容させる曲面スライド座部３と、パンチ１に対する上盤10の水平方向の微小変位を許容させる平面スライド座部４と、を有する圧力板ユニットＰが介在されたものであるため、プレス機の上盤10（下盤11）の動作による鍛造加工の際の精度阻害要因（プレス機による偏荷重Ｆａ，Ｆｂ、スラスト力Ｆｃによる金型のたわみ、ゆがみ）を排除することができる。

つまり、プレス機による偏荷重Ｆａ，Ｆｂは曲面スライド座部３により、鉛直方向成分の力のみをパンチ１に作用させることができ、偏荷重Ｆａ，Ｆｂ及びスラスト力Ｆｃによる水平方向成分力を、平面スライド座部４により逃がすことができ、パンチ１に水平方向成分の力を作用させることがない。従って、圧力板ユニットＰを介することで、パンチ１は極めて精度良く鉛直向きにのみ被成形材Ｗを押圧することができ、高精度な鍛造品を得ることができる。

また、圧力板ユニットＰの曲面スライド座部３は、上下に凸球面８ａ，９ａを有する凸球面座体５と、凸球面座体５を上下から挟む上下一対の第１凹球面座部材６と第２凹球面座部材７と、にて構成され、平面スライド座部４は、凸球面座体５が上下に分割されて得た第１凸球面座部材８と第２凸球面座部材９との間の平滑面12にて構成されたものであるため、曲面スライド座部３及び平面スライド座部４をコンパクトに構成させ、かつ、凹球面座部材６，７と凸球面座部材８，９との間、及び、凸球面座部材８，９間の平滑面12において、その面に沿って効率良くかつ確実にすべりを生じさせることができる。プレス機からの水平方向成分力を逃がすことができ、パンチ１に鉛直向きの押圧力を作用させることができる。

または、圧力板ユニットＰは、上座部材31と中座部材32と下座部材33とを有し、曲面スライド座部３は、中座部材32と下座部材33との間に形成された凹凸球面34にて構成され、平面スライド座部４は、上座部材31と中座部材32との間に形成された平滑面35にて構成されたものであるため、曲面スライド座部３及び平面スライド座部４をコンパクトに構成させ、夫々の接触面において、その面に沿って効率良くかつ確実にすべりを生じさせることができる。プレス機からの水平方向成分力を逃がすことができ、パンチ１に鉛直向きの押圧力を作用させることができる。

また、パンチ１は、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16に対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられたものであるため、ダイス軸心Ｌ₂とパンチ軸心Ｌ₁との一致は、ダイス２とパンチホルダ13間、パンチホルダ13とパンチ１間の精度のみに依存させることができ、パンチ１の金型ブロックへの組み付け精度や、上下金型ブロックの相対位置精度があまり影響しない。つまり、金型ブロックの組み付け精度を多少粗くすることもでき、構成部材の製作、組み付け作業が容易となる。
また、パンチ１を保持するパンチ側金型ブロック16とダイス２を保持するダイス側金型ブロック17との間には、相互が対面平行状態で直線的に接近離間できるようガイドさせるガイドポスト29が配設されているため、パンチ側金型ブロック16とダイス側金型ブロック17とを水平姿勢とし、ふらつかせることなく相互接近させることができ、より一層芯合わせを確実なものとできる。

本発明に係る鍛造金型装置の実施の一形態を示す断面正面図である。成形直前の状態にある鍛造金型装置の断面正面図である。成形状態にある鍛造金型装置の断面正面図である。本発明に係る鍛造金型装置の他の実施の形態の要部を示す断面正面図である。成形直前の状態にある図４の鍛造金型装置の断面正面図である。成形状態にある図４の鍛造金型装置の断面正面図である。本発明に係る鍛造金型装置の別の実施の形態を示す断面正面図である。成形直前の状態にある図７の鍛造金型装置の断面正面図である。成形状態にある図７の鍛造金型装置の断面正面図である。圧力板ユニットの作用を示す断面正面図である。圧力板ユニットの断面正面図である。圧力板ユニットの変形例を示す断面正面図である。鍛造品の断面正面図である。従来の金型装置の正面断面図である。

符号の説明

１パンチ
２ダイス
２ａ第１テーパ面
３曲面スライド座部
４平面スライド座部
５凸球面座体
６第１凹球面座部材
７第２凹球面座部材
８第１凸球面座部材
８ａ凸球面
９第２凸球面座部材
９ａ凸球面
10 上盤
11 下盤
12 平滑面
13 パンチホルダ
13ａ第２テーパ面
14 ガイド孔
16 パンチ側金型ブロック
17 ダイス側金型ブロック
18 弾発部材
29 ガイドポスト
31 上座部材
32 中座部材
33 下座部材
34 凹凸球面
35 平滑面
Ｌ₁ パンチ軸心
Ｌ₂ ダイス軸心
Ｌ₃ パンチホルダ軸心
Ｐ圧力板ユニット
Ｗ被成形材

Claims

パンチ（１）とダイス（２）とを有し、相互が接近して被成形材（Ｗ）の鍛造を行う鍛造金型装置に於て、上記ダイス（２）にダイス軸心（Ｌ₂）を中心として形成された第１テーパ面（２ａ）と、該第１テーパ面（２ａ）に嵌合する第２テーパ面（13ａ）を有して該ダイス軸心（Ｌ₂）と同軸状態となるパンチホルダ（13）と、を備え、該パンチホルダ（13）は、上記パンチ（１）のパンチ軸心（Ｌ₁）をパンチホルダ軸心（Ｌ₃）と同軸状態とさせて該パンチ（１）を挿入させ上記ダイス（２）側へスライド誘導させるガイド孔（14）を有することを特徴とする鍛造金型装置。
上記パンチホルダ（13）は、上記パンチ（１）を保持するパンチ側金型ブロック（16）と一体的に昇降可能でかつ該パンチ側金型ブロック（16）に対して接近離間自在とされ、また、該パンチ側金型ブロック（16）は、該パンチ側金型ブロック（16）とダイス側金型ブロック（17）とを相互接近させて上記パンチホルダ（13）の上記第２テーパ面（13ａ）を上記ダイス（２）の上記第１テーパ面（２ａ）に嵌合させさらに相互接近させると、該パンチホルダ（13）を該ダイス（２）へ弾発的に押圧させる弾発部材（18）を有する請求項１記載の鍛造金型装置。
上記パンチホルダ（13）は、上記弾発部材（18）により、上記パンチ側金型ブロック（16）に吊り下げ状とされ一体的に昇降可能とされている請求項２記載の鍛造金型装置。
プレス機の上盤（10）と下盤（11）との間に配設され、該上盤（10）側に設けられるパンチ（１）と該下盤（11）側に設けられるダイス（２）とを有し、相互が接近して被成形材（Ｗ）を鍛造する鍛造金型装置に於て、上記パンチ（１）と上記上盤（10）との間において、該パンチ（１）に対する該上盤（10）の傾きを許容させる曲面スライド座部（３）と、該パンチ（１）に対する該上盤（10）の水平方向の微小変位を許容させる平面スライド座部（４）と、を有する圧力板ユニット（Ｐ）が介在されたことを特徴とする鍛造金型装置。
上記圧力板ユニット（Ｐ）の上記曲面スライド座部（３）は、上下に凸球面（８ａ）（９ａ）を有する凸球面座体（５）と、該凸球面座体（５）を上下から挟む上下一対の第１凹球面座部材（６）と第２凹球面座部材（７）と、にて構成され、上記平面スライド座部（４）は、上記凸球面座体（５）が上下に分割されて得た第１凸球面座部材（８）と第２凸球面座部材（９）との間の平滑面（12）にて構成された請求項４記載の鍛造金型装置。
上記圧力板ユニット（Ｐ）は、上座部材（31）と中座部材（32）と下座部材（33）とを有し、上記曲面スライド座部（３）は、該中座部材（32）と該下座部材（33）との間に形成された凹凸球面（34）にて構成され、上記平面スライド座部（４）は、該上座部材（31）と該中座部材（32）との間に形成された平滑面（35）にて構成された請求項４記載の鍛造金型装置。
上記パンチ（１）は、該パンチ（１）を保持するパンチ側金型ブロック（16）に対して軸心直交方向に位置決め拘束されることなく微小移動可能に組付けられた請求項１，２，３，４，５又は６記載の鍛造金型装置。
上記パンチ（１）を保持するパンチ側金型ブロック（16）と上記ダイス（２）を保持するダイス側金型ブロック（17）との間には、相互が対面平行状態で直線的に接近離間できるようガイドさせるガイドポスト（29）が配設されている請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の鍛造金型装置。