JP2013215738A - 揺動鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複雑な等速ジョイント構造や半球状の摺動構造を採用することなく、シンプルかつ低コスト化を図れる摺動鍛造装置を提供する。
【解決手段】本発明の摺動鍛造装置１００は、ベース体１に回転可能に支持されると共に、駆動源に接続されたジョイント体２１と、該ジョイント体に連結されたメインスピンドル２３と、該メインスピンドル内に傾斜して配置され、該メインスピンドルの回転に伴って摺動運動を行うスピンドル３１と、該スピンドルの下端に取り付けられたパンチ体６とを備えていて、メインスピンドルの回転に伴なうスピンドル３１の回転を拘束するための回転拘束機構５を設けたことにある。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造を揺動により行う揺動鍛造装置に関し、スピンドルの回転を拘束し、製品形状の正確な転写を可能にしたものである。

従来の揺動鍛造装置として、特許文献１による揺動鍛造プレス機がある。この従来のプレス機は、主軸ヘッドＡの内部にスピンドルＢを揺動可能に取付け、その主軸ヘッドに対向して加工物テーブルＣを接近離反可能に設けていて、スピンドルＢを揺動回転させつつ、そのスピンドル下端に取付けた成形工具Ｄで加工物を押圧することによって鍛造を行っている。

このような従来の揺動鍛造装置では、スピンドルＢを揺動運動させるために等速ジョイント構造を採用している。しかしながら、この等速ジョイント構造は複雑であり、軸径にあわせて専用設計する必要があるため、コスト高となるという問題がある。

またスピンドルの先端部は、半球部となっていて、その半球部の周囲が、主軸ヘッドに形成された半円形の案内面Ｅに揺動自在に嵌まり込む構造となっている。このようなスピンドルの半球部及び主軸ヘッドの半円形の案内面は製作が難しく高コストになるという問題もある。更には、このような半球状の摺動面に沿う揺動は、その高速化を図ることが難しいという問題もある。

特開平４−２００９４７号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な等速ジョイント構造や半球状の摺動構造を採用することなく、ベアリング４つのシンプルかつ低コストな構造で、揺動運動が実現できると共に、高速揺動も可能とした揺動鍛造装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の揺動鍛造装置を提供する。
請求項１に記載の揺動鍛造装置は、ベース体（１）に回転可能に支持されると共に、駆動源に接続されたジョイント体（２１）と、このジョイント体に連結されたメインスピンドル（２３）と、このメインスピンドル内に傾斜して配置され、メインスピンドルの回転に伴なって揺動運動を行うスピンドル（３１）と、このスピンドルの下端に取り付けられたパンチ体（６）と、を有していて、メインスピンドルの回転に伴なうスピンドルの回転を拘束するための回転拘束機構（５）を備えるようにしたものである。

これにより、メインスピンドル（２３）は高速回転するが、その中にあるスピンドル（３１）自身は回転拘束機構（５）によって回転することはないので、パンチ体６により製品形状を正確に転写することができる。また本発明では、等速ジョイント構造や半球状の摺動面構造を採用していないので、装置の低コスト化を図ることができる。

請求項２の揺動鍛造装置は、回転拘束機構（５）を、スピンドル側であるメインスピンドル（３１）を回転可能に収容しているケース部（４２）の下端に取り付けたものである。
請求項３の揺動鍛造装置は、回転拘束機構（５）が、スピンドル（３１）をＸ軸回りに回転可能に支持する内側リング部材（５１）と、この内側リング部材の外側に配置され、内側リング部材をＹ軸回りに回転可能に支持する外側リング部材（５２）と、回転拘束機構をＸ軸方向及びＹ軸方向にも平行移動可能とする移動構造（７）と、を備えているようにしたものである。このように、軸（スピンドル）側に回転拘束機構（５）を取り付ける場合では、回転拘束機構が揺動点Ｐと同一平面上にないため、Ｘ，Ｙ軸回りの回転に加えて、Ｘ，Ｙ軸の並進運動を可能とする構造が要求される。

請求項４の揺動鍛造装置は、移動構造（７）が、スピンドル（３１）に取り付けられる断面Ｕ字形部材（７１）と、縦部（７２ａ）が断面Ｕ字形部材に摺動可能に嵌合され、左右の横部（７２ｂ，７２ｃ）がベローズ（７３）を介して枠体（５０）に接続されるＴ字形部材（７２）と、より構成されていることを規定したものである。これにより、回転拘束機構が、摺動方向であるＹ軸方向と、ベローズの伸縮方向であるＸ軸方向への移動が可能となる。

請求項５の揺動鍛造装置は、回転拘束機構（５）をダイセット側に取り付けるようにしたものである。
請求項６の揺動鍛造装置は、回転拘束機構（５）が、スピンドル（３１）をＸ軸回りに回転可能に支持する内側リング部材（５１）と、この内側リング部材の外側に配置され、内側リング部材をＹ軸回りに回転可能に支持する外側リング部材（５２）と、回転拘束機構をダイセット側に取り付ける枠体（５０）とから構成されていることを規定したものである。このようにダイセット側に回転拘束機構を取り付ける場合では、回転拘束機構が揺動点Ｐと同一平面上にあるため、Ｘ，Ｙ軸の並進運動を可能とする構造は必要とせず、Ｘ軸及びＹ軸回りの回転のみを可能とする構造だけでよい。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段を示す一例である。

本発明の実施例である揺動鍛造装置の縦断面図である。 本発明の揺動鍛造装置に取り付けられる回転拘束機構の概念図である。 回転拘束機構のＸ軸、Ｙ軸方向への平行移動を可能にする移動構造を示す図である。 回転拘束機構を（ａ）軸側に取付ける場合と、（ｂ）ダイセット側に取付ける場合を示す図である。 従来の揺動機と本発明の揺動機との比較説明図である。 従来の揺動鍛造プレス機を示す図である。

〔実施例〕
以下、図面に従って本発明の実施例の揺動鍛造装置について説明する。
図１は、本発明の実施例の揺動鍛造装置１００の縦断面図である。揺動鍛造装置１００は、基本的には、ベース体１と、このベース体１に回転可能に軸支されていて、外部の駆動源により回転する外側回転体２と、この外側回転体２の内部に配置され、揺動運動をする内側揺動回転体３と、ベース体１から下方に垂設され、外側回転体２を包囲するように設けられているケース体４と、内側揺動回転体３の下部に設けられ、内側揺動回転体３の回転を拘束する回転拘束機構５と、内側揺動回転体３の下面に取り付けられたパンチ体６とより構成されている。なお、ベース体１はポール８によって基部に支持されている。

ベース体１には、外側回転体２を貫挿するための段付き構造の貫通孔１ａが形成されると共に、ベース体１の下面には、貫通孔１ａを覆う蓋体１２が設けられていて、外側回転体２を、蓋体１２を挟んで上側スラストベアリング１３と下側スラストベアリング１４とで挟持するように外側回転体２をスラスト支持している。また、外側回転体２は、貫通孔１ａに配置された軸受１によって回転可能に支持されている。

外側回転体２は、ジョイント体２１と、中間体２２と、メインスピンドル２３より構成され、これらは、ボルト等の固着具によって、この順序で連結されている。ジョイント体２１の上端は、ベース体１の上面より突出していて、ここにはプーリ２４が取り付けられている。プーリ２４には、図示されないベルト等が張架され、外部の駆動源に接続されている。したがって、外側回転体２は、外部駆動源によって回転駆動される。

ジョイント体２１の下端部２１ａは、外径が大きく形成されると共に、その下面は、円筒状の空間２１ｂが形成されている。ジョイント体２１の下面に連結される中間体２２は、後述する内側揺動回転体３を外側回転体２の中心軸線Ｌに対して傾斜して支持する支持部２２ａを有する円筒状に形成されている。この支持部２２ａは、中間体２２がジョイント体２１と連結されたとき、空間２１ｂを覆うようにもなる。

中間体２２の下面は、メインスピンドル２３に連結されている。メインスピンドル２３は円筒状に形成されていて、後述するケース体４内に回転可能に支持されている。こうして、ジョイント体２１、中間体２２及びメインスピンドル２３とより一体化されている外側回転体２は、外部の駆動源によって回転するように構成されている。メインスピンドル２３の内周面２３ａは、後述するようにスピンドル３１が傾いた状態で内部に配置されるため、外側回転体２の中心軸線Ｌではなく、スピンドル３１の傾いた状態の中心軸線Ｍを中心に円筒状に形成されている。

ケース体４は、フランジ部４１とケース部４２とより構成されており、これらフランジ部４１とケース部４２は、円筒状に形成されていて、ボルト等の固着具によって連結されている。ケース体４は、外側回転体２の外周を覆うようになっており、ケース部４２の内周面と外側回転体２のメインスピンドル２３の外周面との間には、第１のラジアルベアリング４３が介在していて、メインスピンドル２３を回転自在に支持している。

内側揺動回転体３であるスピンドル３１は、その先端部３１が、ジョイント体２１の下端部に形成された空間２１ｂに収容され、中間体２２の支持部２２ａによって、外側回転体２の中心軸線Ｌに対して傾いて支持されている。また中間体２２とスピンドル３１との間には、スラストベアリング１５が設けられている。

スピンドル３１は、当然メインスピンドル２３内にも、メインスピンドル２３の軸線Ｌに対して傾いた状態で配置されており、スピンドル３１の外周面３１ａとメインスピンドル２３の内周面２３ａとの間に第２のラジアルベアリング４４が介在している。

スピンドル３１の下端面に凹部３１ｂが形成されていて、パンチ体６の凸部６ａがこの凹部３１ｂに嵌装される形で、両者は固着されている。こうして、外側回転体２が回転することによって、内側回転体３であるスピンドル３１は、揺動運動を行うことになり、パンチ体６の揺動点Ｐ（スピンドルの傾斜中心）が揺動する。この揺動点Ｐは、外側回転体２の中心軸線Ｌと、この軸線Ｌに傾斜して配置される内側回転体（スピンドル）３の傾斜した中心軸線Ｍとの交点Ｐでもある。

しかし、この状態では、スピンドル３１自身もまた、回転してしまい、製品形状を正確に転写することができないため、この回転を拘束する必要がある。そこで、本発明では、このスピンドル３１自身の回転を拘束するために、回転拘束機構５が設けられている。

回転拘束機構５は、図４（ａ）の軸側に取付ける場合では、ケース体４の下面に取り付けられている。図２には、回転拘束機構５の概念が示されている。スピンドル３１には、Ｘ軸方向に図２において左右に突出するＸ軸体３１ａが設けられていて、これらのＸ軸体３１ａが、スピンドル３１の外側に配置された内側リング部材５１に軸受５３によってＸ軸回りに回転（Ａ軸）可能に軸支されている。また、内側リング部材５１にも、その外周面からＹ軸方向に、図２において上下に突出するＹ軸体５１ｂが設けられていて、これらのＹ軸体５１ｂが、内側リング部材５１の外側に配置された外側リング部材５２に軸受５４によってＹ軸回りに回転（Ｂ軸）可能に軸支されている。このように構成される回転拘束機構５により、スピンドル３１の回転が拘束される。

このような回転拘束機構５は、図４に示されるように、（ａ）軸側に取付ける場合と、（ｂ）ダイセット側に取付ける場合とが考えられる。
回転拘束機構５を、（ａ）軸側に取付ける場合では、上述したように、回転拘束機構５は、ケース体４の下面に取付けられる。この場合、パンチ体６の揺動点Ｐと回転拘束機構５とが同一平面上にないため、Ｘ，Ｙ軸回りの回転（Ａ，Ｂ軸と称す）に加えて、Ｘ，Ｙ軸の並進運動を可能にする構造（Ｘ，Ｙ，Ａ，Ｂ軸の４軸構造）にする必要がある。

即ち、Ｘ軸、Ｙ軸方向への平行移動を可能にする移動構造７については、図２の概念図で示されるように、内側リング部材５１と外側リング部材５２とよりなる回転拘束機構５が、枠体５０に対して、Ｘ軸、Ｙ軸方向に摺動可能に接地すればよいものである。

図３は、この移動構造７の具体的な例を示している。スピンドル３１の外面に、Ｙ軸方向を向いて断面Ｕ字形部材７１が固着される。この断面Ｕ字形部材７１のＵ字部内に、Ｔ字形部材７２の縦部７２ａが、摺動可能に挿入されている。Ｔ字形部材７２の左右の横部７２ｂ，７２ｃは、それぞれベローズ７３を介して左右の枠体５０に取り付けられる。このような構造７が、スピンドル３１の反対側に設けられている。これにより、回転拘束機構５がＸ軸及びＹ軸方向に平行移動が可能となる。

図４（ｂ）に示すように、回転拘束機構５をダイセット側に取付ける場合においては、パンチ体６の揺動点Ｐが、回転拘束機構５と同一平面上にあるため、Ｘ，Ｙ軸回りの回転（Ａ，Ｂ軸）を可能とする構造（Ａ，Ｂ軸の２軸構造）のみでよい。即ち、回転拘束機構５の外側リング部材５２をダイセット側の枠体５０に固着すればよいものである。

図５は、従来の揺動機と本発明の２軸傾斜回転機構をもつ揺動機との比較を図表化した図である。即ち、従来の揺動機は、軸受構成が１組であるのに対し、本発明では２組である。また、従来の揺動機では、高速化が難しいのに対し、本発明では、それ程難しくない。更に従来の揺動機では、球面状の摺動面を製作するのが難しいのに対し、本発明では、球面状の摺動面を必要としないので製作が容易である。

１ ベース体
１２ 蓋体
２ 外側回転体
２１ ジョイント体
２２ 中間体
２３ メインスピンドル
３ 内側揺動回転体
３１ スピンドル
４ ケース体
４１ フランジ部
４２ ケース部
５ 回転拘束機構
５１ 内側リング部材
５２ 外側リング部材
６ パンチ体
７ 移動構造
７１ 断面Ｕ字形部材
７２ Ｔ字形部材
７３ ベローズ
Ｌ 外側回転体の中心軸線
Ｍ 内側揺動回転体の傾斜した中心軸線
Ｐ 揺動点

Claims (6)

1. パンチの揺動運動によって鍛造加工を行う揺動鍛造装置が、
   ベース体（１）に回転可能に支持されると共に、駆動源に接続されたジョイント体（２１）と、
   前記ジョイント体（２１）に連結されたメインスピンドル（２３）と、
   前記メインスピンドル（２３）内に傾斜して配置され、前記メインスピンドル（２３）の回転に伴って揺動運動を行うスピンドル（３１）と、
   前記スピンドル（３１）の下端に取り付けられたパンチ体（６）と、
   を有していて、
   前記メインスピンドル（２３）の回転に伴なう前記スピンドル（３１）の回転を拘束するための回転拘束機構（５）を備えていることを特徴とする揺動鍛造装置。
2. 前記回転拘束機構（５）が、スピンドル側である前記メインスピンドル（３１）を回転可能に収容しているケース部（４２）の下端に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動鍛造装置。
3. 前記回転拘束機構（５）が、前記スピンドル（３１）をＸ軸周りに回転可能に支持する内側リング部材（５１）と、前記内側リング部材（５１）の外側に配置され、前記内側リング部材（５１）をＹ軸回りに回転可能に支持する外側リング部材（５２）と、前記回転拘束機構（５）をＸ軸方向及びＹ軸方向にも平行移動可能とする移動構造（７）と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の揺動鍛造装置。
4. 前記移動構造（７）が、前記スピンドル（３１）に取り付けられる断面Ｕ字形部材（７１）と、縦部（７２ａ）が前記断面Ｕ字形部材（７１）に摺動可能に嵌合されるＴ字形部材（７２）であって、該Ｔ字形部材の左右の横部（７２ｂ，７２ｃ）がベローズ（７３）を介して枠体（５０）に接続している前記Ｔ字形部材（７２）と、より構成されていることを特徴とする請求項３に記載の揺動鍛造装置。
5. 前記回転拘束機構（５）が、ダイセット側に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動鍛造装置。
6. 前記回転拘束機構（５）が、前記スピンドル（３１）をＸ軸回りに回転可能に支持する内側リング部材（５１）と、前記内側リング部材（５１）の外側に配置され、前記内側リング部材（５１）をＹ軸回りに回転可能に支持する外側リング部材（５２）と、前記回転拘束機構（５）をダイセット側に取り付ける枠体（５０）とから構成されていることを特徴とする請求項５に記載の揺動鍛造装置。

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