JP2011520614A - ブシュ拡張装置及びブシュブランクの鍛造法 - Google Patents

Abstract

本発明は、大型で重いブシュブランク（５）を、モータにより、例えば液圧式で駆動可能な変形加工工具（４）によって、比較的少ない投資コストで部分的に鍛造することができると同時に、直径と高さの両方を拡大させる、ブシュ拡張装置及び方法に関する。

Description

上位概念
本発明は、ブシュ拡張装置に関する。

更に本発明は、ブシュブランクの鍛造法に関する。

背景技術
最高４００トンの個体重量及び最大８０００ミリメートルの直径並びに３〜９メートルの高さを有する大型のブシュは、一般にマンドレルを介して鍛造される。但し、その品質はしばしば十分でない。

大型のリング圧延機を使用することも公知である。このための投資コストは極めて高い。比較的少ない個体数においては、しばしば前記のようなリング圧延機のための投資コストが考慮されていない。

課題
本発明の根底を成す課題は、従来技術に比べて著しく少ない投資コストを生ぜしめ且つ製品の良好な品質を保証するブシュ拡張装置を提案することである。

更に本発明の根底を成す課題は、適切な鍛造法を提供することである。

ブシュ拡張装置に関する前記課題は、請求項１記載の構成によって解決される。

いくつかの利点
本発明によるブシュ拡張装置は、例えば円錐形に鋳造された金型を、円筒形のブシュを形成するように変形加工することを可能にする。この場合、数百トン、例えば２００〜６００トン、有利には約４００トンの個体重量、３０００〜１００００ミリメートル、有利には約８０００ミリメートルの直径及び１〜９メートル、有利には３〜６メートルの全高が、外側における部分的な変形加工によって加工若しくは鍛造され得る。これらのブシュブランクは、変形加工工具によって断続的に、即ちサイクル形式で鍛造される。このためにはブシュブランクが、例えばオーバヘッドクレーンによって、鍛造マンドレルを被覆するように支持ローラ上に載置される。カウンタホルダを閉じてから、部分的な鍛造がサイクル形式で開始される。各行程後にセンタリングローラがブシュブランクを鍛造マンドレルからやや離反するように押しずらし、次の鍛造行程が実施される前に、ブシュブランクを引き続き所定の小さな角度範囲だけ、ブシュブランクの長手方向軸線を中心として回動させる。マンドレルが同じ角度だけ回動される。このためには、レーザ測定システムがセンタリングローラを正しい作業位置へと運動させることができる。鍛造におけるこのサイクル形式の切替え延いては部分的な鍛造は、極めて迅速に、例えば３０〜９０行程／分、有利には４０〜６０行程／分で行うことができる。更に、円錐形のブランクが円筒形のブシュを形成するように拡張され得ると同時に、ブシュの高さも拡大され得る。支持ローラはサイクル形式でモータにより駆動される。このことは、ブシュブランクの外側を部分的に且つ断続的に、即ちサイクル形式で鍛造する変形加工工具の行程周波数に対応して行われる。鍛造マンドレルは可動のカウンタホルダにより、その作業位置で係止される。１つのレーザ装置又は複数のレーザ装置が、ブシュブランクの外径を永続的に測定しており、これにより、円筒形の又は異形成形された鍛造ブシュを得るためには、鍛造サドルとして形成された、そのときどきの変形加工工具を適宜使用することができる。

請求項２に記載の構成では、ブシュブランクの周面にわたって複数の変形加工工具が配置されており、これらの変形加工工具が同期的にサイクル形式で又は交互にサイクル形式で部分的にブシュブランクの外周面を鍛造する。

前記変形加工工具は、そのブシュブランクに面した側を球状又は凸面状に構成されるか、又は異形成形されて構成されている（請求項３）。

鍛造中にブシュの周面が円錐形になる場合は、鍛造サドル、即ち変形加工工具がブシュブランクの最大直径の端部において数回の行程を中断する。択一的に、一貫して延びている鍛造サドル／変形加工工具を使用した場合には、複数の異なる位置に基づき、この鍛造サドル／変形加工工具を斜めにすることができるか、又は異形成形された鍛造サドル／変形加工工具を使用することができる（請求項４）。

又、請求項５に記載したように、ブシュからスケールを除去する少なくとも１つの加圧水スケール除去装置が設けられており、この加圧水スケール除去装置が高圧の加圧水によりノズルを介してスケールをブシュ外側及び／又は内側から除去すると、特に有利である。

請求項６に基づき、センタリングロータ、支持ローラ及び加圧水スケール除去装置の駆動装置、並びに１つ又は複数の変形加工工具のモータ駆動装置は、１つのシーケンス制御装置に含まれていてよい。加圧水供給を、区分的に且つ／又は体積的に且つ／又は温度的に制御又は調整することも可能である。

別の有利な構成は、請求項７から１１に記載されている。

請求項７記載のブシュ拡張装置では、当該の変形加工工具が、ブシュブランクの最大の延伸を行えるように構成されているのに対して、請求項８記載の構成では、当該の変形加工工具が、２つ又は複数の駆動装置により、例えば液圧式で駆動される。

請求項９は、方法に関する前記課題を解決するものである。鋼合金等から成る、熱間鍛造に適した温度に加熱された、貫通開口の設けられたブシュブランクを変形加工するための方法であって、該ブシュブランクを、前記開口を以て鍛造マンドレルに支持させ且つ当該ブシュブランクの周面及び／又は高さにわたってずらされた１つ又は複数の変形加工工具により、当該ブシュブランクの周面を、ブシュブランクの角度区分毎の回動により部分的に鍛造し、鍛造過程中のブシュブランクを鍛造マンドレルで支持する。この鋼製のブシュブランクは、一般に数百トン、例えば約２００〜６００トン、有利には４００トンの重量、３０００ｍｍ〜１００００ｍｍ、有利には８０００ｍｍの直径及び１〜９メートル、有利には３〜６メートルの高さを有しており、鍛造マンドレルは、一般に該鍛造マンドレルを貫通する通路を介して冷却水又は別の冷却媒体によって冷却される。

請求項１０記載の方法では、鍛造マンドレルをブシュブランクと同じ角度だけ回動させる。これにより、一方では良好な冷却が得られ、他方では鍛造過程における反力の良好な吸収が得られる。

請求項１１に基づき、ブシュブランクを、その周面及び／又は高さにわたって複数の変形加工工具により同時に又は断続的に鍛造すると、特に有利である。

別の有利な構成及び利点は、本発明を（部分的に概略して）例示する図面の以下の説明から明らかである。

本発明によるブシュ拡張装置を作業位置で示した図である。 図１に示したブシュ拡張装置を上から見た図である。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

符号１で示した機械フレームは、適当な形式で鋼から成っており且つサイレントブロック上又は振動緩衝性のコンクリート上に支承されていてよい。機械フレーム１は、密閉されたケーシング（詳細には図示せず）の部分であってよく、このケーシング内にはブシュ拡張装置全体が、飛沫水から保護され且つ汚染密に配置されている。

符号２で示した３つのプレスシリンダは、本実施例では各１つの差動ピストンから成っており、これらの差動ピストンは、両側を交互に圧力媒体圧、特に液圧により、１つ又は複数の液圧源（図示せず）からシステム制御装置又はシステム調整装置によって負荷することができる一方で、符号３は、当該のプレスシリンダ２によって駆動される鍛造サドル固定装置を表している。図１に示した実施形態では、３つのプレスシリンダが１つの共通の変形加工工具４を駆動しており、この変形加工工具４は、ブシュブランク５の全高Ｈにわたって若しくはブシュブランク５の高さをやや超えて延在している。個々のプレスシリンダ２が、別個の変形加工工具４を同期的に又は別個に駆動することもできる。更に、ブシュブランクの高さで且つ／又は全周にわたって延いては鍛造マンドレル７の全周にわたって複数の変形加工工具４を配置することが可能であり、これらの変形加工工具４は、一緒に駆動されているか、又はそれぞれ別個のプレスシリンダ２によって駆動されている。更に、場合によっては１つの変形加工工具４又は複数の変形加工工具４（図示せず）の高さ及び／又は角度を、ブシュブランク５に関して変更してブシュブランク５を鍛造するために、プレスシリンダを別個に制御することが可能である。ブシュブランクは、本実施例ではほぼ円筒形の構成形状の鋳造された金型として形成されており且つ例えば４００トンの重さを有している。高さＨは、例えば３〜９ｍであってよいのに対して、直径Ｄは、図示の実施形態では最大８０００ｍｍである。ブシュブランク５のほぼ中央には、このブシュブランクを貫通する孔６又は開口が設けられており、この孔６又は開口を通って鍛造マンドレル７が貫通係合しており、この鍛造マンドレル７は、軸受け８に交換可能に配置されている。この軸受け８は、機械フレーム１に場合によっては振動緩衝式で配置されている。

鍛造マンドレル７には、図示の実施形態では通路９が同軸的に通っており、この通路９には適当な冷却媒体源により所定の冷却媒体、有利には冷却水が連続的に上から又は下から供給され、この冷却媒体は、例えば下方で捕集容器又は流出部（図示せず）に送られる。冷却媒体供給部は、装置全体の制御装置に一緒に含まれていてよい。このような形式の冷却は、例えば鍛造サドル、センタリングローラ及び支持ローラにも適用され得る。

符号１０で示したカウンタホルダは、図示の実施形態では旋回軸線１１を中心として方向Ａ若しくはＢに旋回運動可能であり延いては鍛造マンドレル７から離反運動可能である。

鍛造マンドレル７のための、符号１２を付したモータ回転駆動装置は、このモータ回転駆動装置の長手方向軸線を中心として、１方向又は２方向に断続的に、或いは連続してエンドレスで回転可能であり且つ停止可能である。

カウンタホルダ１０は、鍛造マンドレル７を収容部１３を介して係止しており、この収容部１３は、図示の実施形態では上端部が円錐形に延びている鍛造マンドレル７を、半径方向の遊びを備えて、又はこの鍛造マンドレル７の軸方向長さの所定の部分を形状接続的に取り囲んでおり、これにより係止し且つ／又は半径方向でガイドしている。必要な場合は、ここに複数のラジアル軸受けを使用することも可能であり、これにより、鍛造マンドレル７の長手方向軸線を中心とした回転運動が容易になる。更に必要な場合は、軸受け８に適当な、有利には転がり軸受けとして形成された複数の軸受けが対応配置されていてよく、これらの軸受けもやはり、鍛造マンドレル７の回転運動を容易にする。

ブシュブランク５は、モータにより駆動される複数の支持ローラ１４に載置されており、これらの支持ローラ１４の駆動装置もやはり、全体の製作制御装置に含まれていてよい。

符号１５及び１６で示した箇所にはレーザ装置が配置されており、これらのレーザ装置は１つのレーザ系を成しており、例えばブシュ５の周面に配分されたセンタリング兼支持ローラ１７，１８を正しい作業位置へと、モータ又は液圧駆動装置１９，２０，２１若しくは２２を介して半径方向で制御し且つ各運動位置で係止もする。

符号２３で示したスケール除去装置は、ノズルを介して圧力下で水をブシュブランク表面に噴射し且つこのブシュブランクからスケールを除去する（内側及び／又は外側）。全周にわたってスケール除去装置２３の複数の前記のような噴射ノズル又は噴射ノズルバーが設けられていてもよい。ノズルには水が、温度に対応して且つ／又はブシュブランクの体積に対応して温度制御されて且つ／又は体積制御されて且つ／又は温度調整されて且つ／又は体積調整されて供給可能である。スケールは下方に落下し且つ所定の開口（図示せず）を通って装置の下位に配置されたコンベヤによって送られる。

装置全体の液圧式の制御装置と電気的な制御装置の両方共が詳細には図示されていない。

以下に、ブシュ拡張装置の作用形式を説明する。

カウンタホルダ１０が上がり且つ機械室が開放されると、ブシュブランク５はオーバヘッドクレーン等により鍛造マンドレル７を覆って支持ローラ１４に載置される。カウンタホルダ１０を閉じた後に、部分的な鍛造が、該当するプレスシリンダ２の相応の液圧負荷によって開始され、これにより、該当する変形加工工具４が、ブシュブランク５の外周面に断続的に作用する。プレスシリンダ２の各行程後にセンタリングローラ１７，１８がブシュブランク５を鍛造マンドレル７からやや離反するように押しずらし且つブシュブランク５を引き続き１サイクルだけ周方向で回動させる。次の鍛造工程が実施される前に、レーザ測定システムがセンタリングローラ１７，１８を正しい作業位置にセットする。鍛造におけるこのサイクル形式の切替えは極めて迅速に、例えば６０鍛造行程／分で、レーザ装置が「直径到達」の信号を送出し且つ鍛造過程が停止されるまで行われる。所望のブシュ形状を正確に得るためには、様々な箇所でレーザ測定が実施される。この場合、必要な補正はいくつかの鍛造サドルを停止させることにより実施される。

鍛造開始時又は鍛造中にブシュブランク５が円錐形になる場合には、該当する変形加工工具４を、ブシュブランク５の比較的大きな直径の端部において数回の行程だけ中断させる。択一的に、一貫して延びる１つの変形加工工具４を使用する場合は、プレスシリンダ２及び／又は変形加工工具４の複数の異なる位置に基づき、変形加工工具４を斜めにするか、又は異形成形された変形加工工具４を使用することができる。このようにして、例えば円錐形に鍛造された金型を、例えば最高４００トンの大きな重量、最大８０００ミリメータの直径並びに３〜９メートルの高さを有する円筒形のブシュ又は管を得るように、鍛造マンドレル７を介して鍛造することが可能である。鍛造マンドレル７及びブシュブランク５の回転時の高いサイクル数に基づき、高い表面精度と、許容製作誤差内で予め規定されたブシュブランク５及び完成ブシュ５の肉厚さとが得られる。回転に引き続いて、又は回転中に、ブシュブランク５の外側及び場合によっては内側も、スケール除去装置２３を介して加圧水によってスケール除去され得る。

要約書、請求の範囲及び詳細な説明に記載し且つ図面から明らかな特徴は、本発明の実現に関して個別でも、任意の組み合わせにおいても重要である可能性がある。

Claims (22)

1. ブシュ拡張装置であって、該ブシュ拡張装置において、数百トン、例えば約２００〜６００トン、有利には４００トンの重量、３０００ミリメートル〜１００００ミリメートル、有利には８０００ミリメートルの直径及び１〜９メートル、有利には３〜６メートルの高さを有する大型の穿孔された、例えば鋼製のブシュブランク（５）が、通路（９）の貫通した鍛造マンドレル（７）に被せ嵌め可能であり、前記通路（９）を通じて適当な冷却媒体、有利には冷却水が、上方又は下方から連続的に供給可能であり、該冷却水が、例えば下方で捕集容器又は流出部（図示せず）に送られるようになっており、冷却媒体供給部が、例えば装置全体に一緒に含まれており、鍛造されるブシュブランクが、例えばリング、管片又は管を形成するように後加工可能であり、前記ブシュブランク（５）が、支持ローラ（１４）に載置可能であり且つ側方に配置された、例えば液圧式でモータにより断続的に駆動可能な少なくとも１つの変形加工工具（４）によって、小さな周面角度範囲にわたって部分的に鍛造可能であり、前記ブシュブランク（５）が、各鍛造行程後に鍛造マンドレル（７）から半径方向で離反運動可能であり、引き続き所定の小さな角度だけ、鍛造マンドレル（７）により当該ブシュブランクの長手方向軸線を中心として回動可能であり且つサイクル形式で、鍛造マンドレル（７）に支持された状態で該当する変形加工工具（４）によって新たに加工可能であり、前記支持ローラ（１４）が、サイクル形式でモータにより駆動可能であり、鍛造マンドレル（７）が、鍛造力を完全に又は部分的に吸収するカウンタホルダ（１０）によってその作業位置で係止可能であり、少なくとも１つのレーザ装置（１５）、有利には複数のレーザ装置（１５，１６）が設けられており、これらのレーザ装置が、ブシュブランクの外径を永続的に測定し且つセンタリング兼支持ローラ（１７）を介して工作物（５）を鍛造マンドレル（７）及び該当する変形加工工具（４）に関して正しい作業位置にもたらしてから、鍛造が極めて迅速に、例えば３０〜６０行程／分、有利には４０〜６０行程／分の鍛造行程で以て、当該のレーザ装置が「直径到達」の信号を送出して鍛造過程が停止されるまで行われ、所望のブシュ形状を正確に得るためには、複数の異なる位置でレーザ測定が実施され、必要な補正は数回の鍛造過程の中断により行うことができることを特徴とする、ブシュ拡張装置。
2. ブシュブランク（５）の周面にわたって複数の変形加工工具（４）が配置されており、これらの変形加工工具が同期的にサイクル形式で、又は交互にサイクル形式で、ブシュブランク（５）の外周面を部分的に鍛造する、請求項１記載のブシュ拡張装置。
3. 変形加工工具（４）の、ブシュブランク（５）に面した側が、球状、凸面状に形成されているか、又は異形成形されて形成されている、請求項１又は２記載のブシュ拡張装置。
4. 変形加工工具（４）の、ブシュブランク（５）に面した側が、平らに形成されている、請求項１又は２記載のブシュ拡張装置。
5. 複数の変形加工工具（４）が、ブシュブランク（５）の周面にわたって且つ／又は高さにわたって所定の角度だけ互いにずらされて配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
6. ブシュブランク（５）の周方向での角度ずれの他に、高さにおいても変形加工工具（４）が互いにずらされて配置されている、請求項５記載のブシュ拡張装置。
7. 当該の変形加工工具（４）が、少なくともブシュブランク（５）の全高（Ｈ）にわたって延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
8. １つ又は複数の変形加工工具（４）が、鍛造過程中に数回の鍛造行程だけ停止可能であるか、又は変形加工工具（４）の複数の異なる位置によって、例えば傾斜位置によって、又は変形加工工具（４）の相応の異形成形によって、ブシュブランク（５）における直径差を補償することができる、請求項１から７までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
9. 鍛造中にブシュブランク（５）が円錐形になった場合には、１つ又は複数の変形加工工具（４）に関して鍛造過程を数回の行程だけ中断することができる、請求項８記載のブシュ拡張装置。
10. 変形加工工具（４）の外面が異形成形されて構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
11. ブシュブランク（５）の周面にわたってモータにより、例えば液圧式で駆動される複数のセンタリングローラ（１７）が設けられており、これらのセンタリングローラがブシュ（５）の外側輪郭に作用し、前記センタリングローラ（１７，１８）が、ブシュ（５）に関して半径方向でモータにより、例えば液圧式で調節可能且つ係止可能に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
12. スケール除去装置（２３）が設けられており、該スケール除去装置がブシュブランク（５）の外周面及び／又は内部からスケールを除去し、しかも当該のスケール除去装置（２３）は、１つ又は複数の高圧ノズルを有しており、該高圧ノズルが、その噴流をブシュブランク（５）の外側及び／又は内側に向けるようになっており、加圧水供給が、ブシュブランク（５）の温度及び／又は体積に対応して制御可能又は調整可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
13. センタリングローラ（１７，１８）のモータによる、例えば液圧式の駆動装置も、支持ローラ（１４）のためのモータ駆動装置も、スケール除去装置（２３）も、１つ又は複数の変形加工工具（２，４）のモータ駆動装置も、１つのシーケンス制御装置に含まれており、前記駆動装置が有利にはＣＮＣ制御されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
14. 当該の変形加工工具（４）が、ブシュブランク（５）の最大の延伸を行えるように構成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
15. 当該の変形加工工具（４）が、２つ又は複数の駆動装置により、例えば液圧式で駆動されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のブシュ拡張装置。
16. 当該の変形加工工具（４）のための１つ又は複数の駆動装置が、変形加工工具をブシュブランク（５）に関する角度設定に関して変更可能である、請求項１５記載のブシュ拡張装置。
17. 鋼合金等から成る、熱間鍛造に適した温度に加熱された、貫通開口（６）の設けられたブシュブランク（５）を変形加工するための方法であって、該ブシュブランクを、前記開口（６）を以て鍛造マンドレル（７）に被せ且つ当該ブシュブランクの周面及び／又は高さにわたってずらされた１つ又は複数の変形加工工具（４）により、当該ブシュブランクの周面を、ブシュブランク（５）の角度区分毎の回動により部分的に鍛造し、鍛造過程中のブシュブランク（５）を鍛造マンドレル（７）で支持することを特徴とする、ブシュブランクの鍛造法。
18. 鍛造マンドレル（７）をブシュブランク（５）と同じ距離だけ回動させる、請求項１７記載の方法。
19. ブシュブランク（５）を、その周面及び／又は高さにわたって複数の変形加工工具（４）により同時に又は断続的に鍛造する、請求項１７又は１８記載の方法。
20. ブシュブランク（５）が、その都度異なる角度だけ回動してから、変形加工工具（４）がブシュブランクの外周面を鍛造する、請求項１７から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. ブシュブランク（５）を、複数の変形加工工具（４）が同時に鍛造する、請求項１７から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. 鍛造過程中にモータ駆動装置により、１つ又は複数の変形加工工具（４）の、ブシュブランク（５）に接触する衝突角度を変化させるか若しくは調節する、請求項１７から２１までのいずれか１項記載の方法。

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