JP2014046328A - 多段式横型鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速運転が可能な多段式横型鍛造装置を提供する。
【解決手段】 多段式横型鍛造装置１０では、把持具４０ごとに一つずつ設けられている複数のスライダＳＬを備えている。したがって、スライダＳＬは、一つのワーク１１の移送を担えばよいため、小さくして軽くすることができる。また、ワーク移送の割付角度は、一つのワーク１１の鍛造加工の割付角度に適合すればよいため、大きくすることができる。そのため、一つのスライダで全てのワークを移送する形態と比べて、スライダＳＬによる移送開始から次回の移送開始直前までの１周期の時間が同じ場合、スライダＳＬの慣性力を小さくすることができる。つまり、多段式横型鍛造装置１０によれば、スライダＳＬの慣性力が所定値以下となる範囲内で１周期の時間を可及的に短くすることができる。その結果、高速運転が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多段式横型鍛造装置に関する。

ワークを所定の移送方向に移送しつつ、移送途中に複数回の鍛造加工を行うことによりワークを所定の形状に成形する多段式横型鍛造装置が知られている。特許文献１に開示された多段式横型鍛造装置は、モータが回転駆動するクランク軸にコンロッドを介して連結された複数のラムを有している。クランク軸が回転すると、各ラムに固定されたパンチは時間差をもってワークをダイに押圧する。つまり、各工程間で加工タイミングがずれている。
また、特許文献１に開示された多段式横型鍛造装置は、一つのスライダにより全てのワークの移送を行う。スライダは、ワークを把持する全ての把持具と一体に移送方向に往復移動する。

特開２０１１−２１２７３３号公報

ところで、特許文献１に開示された多段式横型鍛造装置では、一つのスライダで全てのワークを移送するため、スライダが大きくて重い。また、全てのパンチが同時にワークに押圧される形態と比較して鍛造加工の割付角度が大きく、ワーク移送の割付角度が小さいため、スライダの移動速度を速くする必要がある。そのため、スライダの慣性力が大きくなる傾向にある。

一方、スライダの慣性力は、スライダの駆動手段の強度の観点および把持具の把持力の観点から、所定値以下にする必要がある。そのため、スライダの移動速度を速くするには限界があり、高速運転が困難であるという問題があった。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速運転が可能な多段式横型鍛造装置を提供することである。

本発明による多段式横型鍛造装置は、全ての把持具のうち一部の把持具と一体に移送方向に往復移動可能な複数のスライダを備えていることを特徴とする。
したがって、スライダは、全てのワークのうち一部のワークの移送を担えばよいため、小さくして軽くすることができる。また、ワーク移送の割付角度は、全てのワークのうち一部のワークの鍛造加工の割付角度に適合すればよいため、大きくすることができる。

そのため、一つのスライダで全てのワークを移送する形態と比べて、スライダによる移送開始から次回の移送開始直前までの１周期の時間が同じ場合、スライダの慣性力を小さくすることができる。言い換えると、本発明によれば、スライダの慣性力が所定値以下となる範囲内で１周期の時間を可及的に短くすることができる。その結果、高速運転が可能となる。

本発明の一実施形態による多段式横型鍛造装置を示す上面図である。 図１の多段式横型鍛造装置を矢印ＩＩ方向から見た図である。 図１のクランク軸のクランク角度とパンチのストロークとの関係を示すグラフである。 図１の矢印ＩＶ部分を拡大して示す拡大図である。 図１の円筒溝カムのカム溝を平面に展開して示す展開図である。 図１のクランク軸のクランク角度とスライダの移送方向位置との関係を示すグラフである。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による多段式横型鍛造装置の構成を図１〜図６に基づき説明する。本実施形態の多段式横型鍛造装置１０は、ワーク１１を水平な移送方向に移送する途中で複数回の鍛造加工を行うことにより、ワーク１１を例えば自動車用の点火プラグのハウジングまたはスタータのクラッチハウジングなどに成形する。

図１および図２に示すように、多段式横型鍛造装置１０は、フレーム２０、ダイ２１、ラム２３、パンチＰ１〜Ｐ６、第１駆動手段３０、把持具４０、第２駆動手段５０、スライダＳＬ１〜ＳＬ７、および第３駆動手段６０を備えている。スライダＳＬ１〜ＳＬ７および第３駆動手段６０は、ワーク１１を移送するトランスファ装置を構成している。以下、パンチＰ１〜Ｐ６を特に区別しないとき単に「パンチＰ」と記載し、スライダＳＬ１〜ＳＬ７を特に区別しないとき単に「スライダＳＬ」と記載する。また、便宜上、図１では後述の第１アーム５３および第２アーム５５の図示を省略しており、図２ではフレーム２０の側壁の一部を切り欠いている。

ダイ２１は、複数設けられ、ダイブロック２２を介してフレーム２０に着脱可能に固定されている。本実施形態では、ダイ２１は６つ設けられている。各ダイ２１は、ワーク１１の移送方向に並ぶように一直線上に配置されている。
ラム２３は、ダイ２１ごとに一つずつ設けられ、例えば図示しないガイド部材などを介してフレーム２０に支持されている。ラム２３は、ダイ２１に対し接近および離間する方向である加工方向へ往復移動可能である。加工方向は、移送方向に直交し且つ水平である。

パンチＰは、ダイ２１ごとに一つずつ設けられ、ラム２３のうちダイ２１との対向部分に着脱可能に固定されている。パンチＰは、ラム２３がダイ２１側に移動するとき、ダイ２１との間に位置するワーク１１をダイ２１に押圧することにより、ダイ２１と協働してワーク１１に鍛造加工を施す。

第１駆動手段３０は、動力源としてのモータ３１と、フレーム２０に回転可能に支持されているクランク軸３３と、モータ３１の出力軸３２とクランク軸３３とを回転伝達可能に連結しているベルト３６およびベルト車３７、３８と、クランク軸３３とラム２３とを連結しているコンロッド３９と、を備えている。クランク軸３３は、両端の軸支持部３４に対し偏心する複数の偏心部３５を有している。偏心部３５は、コンロッド３９ごとに一つずつ形成されている。各偏心部３５は、回転位相が６０度ずつずらされている。

図３は、クランク軸３３の回転角度であるクランク角度と、各パンチＰ１〜Ｐ６の加工方向の位置であるストロークとの関係を示すグラフである。クランク角度の３６０度を１周期とすると、パンチＰは、第１駆動手段３０により加工方向に周期的に往復移動させられる。各パンチＰ１〜Ｐ６は、移動タイミングが１周期の中で互いに等間隔にずらされており、時間差をもってワーク１１に順次押圧される。

図１および図２に戻って、把持具４０は、加工方向でダイ２１に対しラム２３側に隣接する位置において移送方向に並ぶように複数設けられている。本実施形態では、把持具４０は７つ設けられている。把持具４０は、ワーク１１を挟むように把持可能な一対のフィンガ４１と、一対のフィンガ４１を保持しているカセット４２と、カセット４２内に設けられ、一対のフィンガ４１を把持状態に付勢している図示しない付勢手段と、を備えている。

第２駆動手段５０は、把持具４０ごとに一つずつ設けられモータ３１に連動する複数のカム機構５１を含む。カム機構５１は、後述の円筒溝カム６２と一体にカム軸Ｏ１まわりに回転可能な円板カム５２と、円板カム５２の外周面との接触により支持軸５４まわりに揺動する第１アーム５３と、一端部が支持軸５４に固定され、他端部が把持具４０と周期的に係合する第２アーム５５と、を有している。第２アーム５５の他端部は、把持具４０と係合することによりフィンガ４１の把持状態を解放可能である。第２駆動手段５０は、フィンガ４１の把持状態を周期的に解放する解放手段である。

図１、図２および図４に示すように、スライダＳＬは、把持具４０ごとに一つずつ、つまり７つ設けられている。各スライダＳＬ１〜ＳＬ７は、ワーク１１の移送方向に並ぶように一直線上に配置され、２本のスライダシャフト５７、５８により把持具４０と一体に移送方向に往復移動可能に支持されている。スライダシャフト５７、５８は、移送方向に延びるシャフトであり、フレーム２０に固定されている。

ここで、移送方向においてワーク１１を搬入する位置、ダイ２１と一致する位置、および、ワーク１１を搬出する位置に設定された複数の停留位置に関し、移送方向で互いに隣り合う一対の停留位置のうち移送方向後方の停留位置を後方停留位置とし、移送方向前方の停留位置を前方停留位置とする。スライダＳＬは、後方停留位置と前方停留位置との間で往復移動可能であり、スライダＳＬの移送方向の幅は、スライダＳＬの後方停留位置から前方停留位置までの可動距離よりも小さく設定されている。また、各スライダＳＬ１〜ＳＬ７の可動範囲は、移送方向で互いに重なるように設定されている。

第３駆動手段６０は、スライダＳＬごとに一つずつ設けられモータ３１に連動する複数のカム機構６１を含む。第３駆動手段６０は、第１駆動手段３０および第２駆動手段５０と共通の動力源であるモータ３１の回転をスライダＳＬに伝達し、スライダＳＬを移送方向に周期的に往復移動させる。
カム機構６１は、円筒溝カム６２、カムフォロア６７、第１揺動レバー６８および第２揺動レバー６９を有している。

円筒溝カム６２は、クランク軸３３、第１連結軸７１および第２連結軸７２を介してモータ３１に回転伝達可能に連結されている。各円筒溝カム６２は、移送方向で並ぶように同軸上に配置され、互いに一体に形成されている。カムフォロア６７は、特許請求の範囲に記載の「接触子」に相当し、円筒溝カム６２の軌道面すなわち後述の各カム溝６３、６４、６５、６６との接触により移送方向に揺動する。第１揺動レバー６８は、一端部にカムフォロア６７が固定され、他端部が支点軸７３により支持されている。第１揺動レバー６８は、支点軸７３まわりに回動可能である。第２揺動レバー６９は、一端部が第１揺動レバー６８の他端部に固定され、他端部に係合孔７０を有している。係合孔７０には、スライダＳＬに形成された係合突起７４が嵌合している。第２揺動レバー６９は、スライダＳＬの係合突起７４に移送方向の動力を伝達可能に係合し、支点軸７３まわりに回動可能である。カム機構６１は、カムフォロア６７の移送方向への揺動を第１揺動レバー６８および第２揺動レバー６９を介してスライダＳＬに伝達する。

図５に示すように、円筒溝カム６２は、スライダＳＬを後方停留位置から前方停留位置まで送るための送り用カム溝６３と、スライダＳＬを前方停留位置で停留させるための前方停留用カム溝６４と、スライダＳＬを前方停留位置から後方停留位置まで戻すための戻し用カム溝６５と、スライダＳＬを後方停留位置で停留させるための後方停留用カム溝６６とを有している。各円筒溝カム６２は、回転位相が約６０度ずつずらされている。

図４に示すように、支点軸７３とカムフォロア６７との中心間距離である第１有効レバー長さＬ１は、支点軸７３と係合突起７４との中心間距離である第２有効レバー長さＬ２よりも短い。本実施形態では、前述のように、各スライダＳＬ１〜ＳＬ７の可動範囲が移送方向で互いに重なり、また各円筒溝カム６２が同軸上に配置されながらも、第１有効レバー長さＬ１が第２有効レバー長さＬ２よりも短いことによって、隣接する円筒溝カム６２は、互いのカム溝同士が重ならないように配置可能であり、また第３駆動手段６０は、隣接するスライダＳＬ同士がぶつからないように各スライダＳＬ１〜ＳＬ７を時間差で移動可能である。

図６は、クランク角度と、各スライダＳＬ１〜ＳＬ７の移送方向位置との関係を示すグラフである。図５中の「ＳＴ１〜ＳＴ８」は停留位置である。図５に示すように、スライダＳＬは、第３駆動手段６０により移送方向に周期的に往復移動させられる。各スライダＳＬ１〜ＳＬ７は、移動タイミングが１周期の中で等間隔にずらされており、互いにぶつからないように時間差をもって後方停留位置と前方停留位置との間を順次往復移動する。

具体的には、例えばスライダＳＬ１は、クランク角度３４０度から９０度までの間に停留位置ＳＴ１から停留位置ＳＴ２まで送られる。把持具４０は、クランク角度３４０度直前に把持状態とされ、把持したワーク１１を停留位置ＳＴ２まで移送し、クランク角度９０度直後に解放状態とされる。
続いてスライダＳＬ１は、クランク角度９０度から２４０度までの間、停留位置ＳＴ２に停留させられる。この間にパンチＰ１による鍛造加工が行われる。
続いてスライダＳＬ１は、クランク角度２４０度から２９０度までの間に停留位置ＳＴ２から停留位置ＳＴ１まで戻される。把持具４０は、解放状態のまま停留位置ＳＴ１に移動する。

続いてスライダＳＬ１は、クランク角度２９０度から３４０度までの間、停留位置ＳＴ１に停留させられる。この間にノックアウト装置８０（図１参照）によりダイ２１内のワーク１１がダイ２１外に排出される。排出されたワーク１１は、クランク角度３４０度直前に把持具４０により把持される。

本実施形態では、スライダＳＬの送り移送の割付角度は１１０度であり、スライダＳＬの戻り移送の割付角度は５０度である。また、スライダＳＬの停留位置ＳＴ２での停留角度すなわち鍛造加工の割付角度は１５０度であり、スライダＳＬの停留位置ＳＴ１での停留角度すなわちノックアウト作動の割付角度は５０度である。
スライダＳＬの送り移送の割付角度は、スライダＳＬの戻り移送の割付角度よりも大きく設定されている。これにより、スライダＳＬの送り速度は、スライダＳＬの戻り速度よりも遅く設定されている。

以上説明したように、第１実施形態による多段式横型鍛造装置１０では、把持具４０ごとに一つずつ設けられた複数のスライダＳＬを備えていることを特徴とする。
したがって、スライダＳＬは、一つのワーク１１の移送を担えばよいため、小さくして軽くすることができる。また、ワーク移送の割付角度は、一つのワーク１１の鍛造加工の割付角度に適合すればよいため、大きくすることができる。

そのため、一つのスライダで全てのワークを移送する形態と比べて、スライダＳＬによる移送開始から次回の移送開始直前までの１周期の時間が同じ場合、スライダＳＬの慣性力を小さくすることができる。つまり、本実施形態によれば、スライダＳＬの慣性力が所定値以下となる範囲内で１周期の時間を可及的に短くすることができる。その結果、高速運転が可能となる。

また、本実施形態では、各スライダＳＬ１〜ＳＬ７は、移送方向で一直線上に配置されており、第３駆動手段６０は、隣接するスライダＳＬ同士がぶつからないように各スライダＳＬ１〜ＳＬ７を時間差で移動させる。
したがって、スライダＳＬ同士がぶつかることによる装置の故障および異音の発生を回避することができる。

また、本実施形態では、スライダＳＬの送り移送の割付角度は戻り移送の割付角度よりも大きく設定され、スライダＳＬの送り速度は戻り速度よりも遅く設定されている。
したがって、把持具４０の把持力が限界を超えない範囲内でスライダＳＬの送り速度を可及的に速くすることができ、高速運転が可能となる。

また、本実施形態では、第３駆動手段６０は、モータ３１と、スライダＳＬごとに一つずつ設けられモータ３１に連動する複数のカム機構６１とを含む。カム機構６１は、モータ３１の回転を円筒溝カム６２とカムフォロア６７と第１揺動レバー６８と第２揺動レバー６９とを介してスライダＳＬに機械的に伝達する。
したがって、電気的な制御を行うことなくスライダＳＬを移送方向に揺動させることができる。

また、本実施形態では、第１揺動レバー６８の第１有効レバー長さＬ１は、第２揺動レバー６９の第２有効レバー長さＬ２よりも短い。また、スライダＳＬの移送方向の幅は、スライダＳＬの後方停留位置から前方停留位置までの可動距離よりも小さく設定されている。したがって、各スライダＳＬ１〜ＳＬ７の可動範囲が移送方向で互いに重なり、また各円筒溝カム６２が同軸上に配置されながらも、第１有効レバー長さＬ１が第２有効レバー長さＬ２よりも短く且つスライダＳＬの移送方向の幅が可動距離よりも小さいことによって、第３駆動手段６０は、隣接するスライダＳＬ同士がぶつからないように各スライダＳＬ１〜ＳＬ７を時間差で移動可能である。

また、本実施形態では、スライダＳＬは後方停留位置と前方停留位置との間で往復移動可能であり、円筒溝カム６２は、スライダＳＬを後方停留位置から前方停留位置まで送るための送り用カム溝６３と、スライダＳＬを前方停留位置から後方停留位置まで戻すための戻し用カム溝６５とを有する。送り用カム溝６３の周方向長さは、戻し用カム溝６５の周方向長さよりも長い。これにより、スライダＳＬの送り速度を戻り速度よりも遅く設定することができる。

また、本実施形態では、第３駆動手段６０は、第１駆動手段３０および第２駆動手段５０と共通の動力源であるモータ３１の回転を利用してスライダＳＬを移送方向に往復移動させる。
したがって、多段式横型鍛造装置１０が備える動力源は一つで済む。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、スライダの数は、７つ以外であってもよい。
本発明の他の実施形態では、スライダは、複数の把持具ごとに一つずつ設けられてもよい。要するに、複数設けられれば本発明の効果を得ることができる。
本発明の他の実施形態では、スライダの送り速度は、スライダの戻り速度以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、スライダは、２本のシャフトに限らず、１本もしくは３本以上のシャフトまたはレール等により支持されてもよい。
本発明の他の実施形態では、ダイ、ラムおよびパンチの数は、６つ以外であってもよい。
本発明の他の実施形態では、スライダを支持するシャフトは、支持部材を介してフレームに固定されてもよい。

本発明の他の実施形態では、第３駆動手段のカム機構は、円筒溝カム以外の例えば円板カムまたは平板カムなどを有していてもよい。
本発明の他の実施形態では、第１有効レバー長さは、第２有効レバー長さＬ２以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、各パンチは、移動タイミングが１周期の中で不揃いにずらされていてもよい。
本発明の他の実施形態では、把持具は、他の機械的構成によっても実現可能である。また、把持具を駆動する第２駆動装置は、電気的構成によっても実現可能である。

本発明の他の実施形態では、第２駆動手段は、フィンガを周期的に把持させるものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、第１駆動手段、第２駆動手段および第３駆動手段は、別々の動力源を備えていてもよい。
本発明の他の実施形態では、自動車用の点火プラグのハウジングまたはスタータのクラッチハウジング以外のものを成形してもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・多段式横型鍛造装置
１１・・・ワーク
２０・・・フレーム
２１・・・ダイ
２３・・・ラム
３０・・・第１駆動手段
４０・・・把持具
５０・・・第２駆動手段
６０・・・第３駆動手段
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６・・・パンチ
ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５、ＳＬ６、ＳＬ７・・・スライダ

Claims (9)

1. ワーク（１１）を所定の移送方向に移送しつつ、移送途中に複数回の鍛造加工を行うことによりワークを所定の形状に成形する多段式横型鍛造装置（１０）であって、
   フレーム（２０）と、
   移送方向に並ぶように前記フレームに固定されている複数のダイ（２１）と、
   前記ダイに対し接近および離間する方向である加工方向へ往復移動可能な複数のラム（２３）と、
   前記ラムに固定され、ワークを前記ダイに押圧することにより鍛造加工を行う複数のパンチ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）と、
   前記ラムを加工方向に周期的に往復移動させる第１駆動手段（３０）と、
   ワークを把持可能であり、移送方向に並ぶ複数の把持具（４０）と、
   前記把持具の把持状態を周期的に解放するか、あるいは前記把持具を周期的に把持状態とする第２駆動手段（５０）と、
   全ての前記把持具のうち一部の把持具と一体に移送方向に往復移動可能な複数のスライダ（ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５、ＳＬ６、ＳＬ７）と、
   前記スライダを移送方向に周期的に往復移動させる第３駆動手段（６０）と、
   を備えることを特徴とする多段式横型鍛造装置。
2. 各前記スライダは、移送方向で一直線上に配置されており、
   前記第３駆動手段は、隣接する前記スライダ同士がぶつからないように各前記スライダを時間差で移動させることを特徴とする請求項１に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
3. 前記スライダの移送方向前方への移動速度を送り速度とし、
   前記スライダの移送方向後方への移動速度を戻り速度とすると、
   前記スライダの送り速度は、前記スライダの戻り速度とは異なることを特徴とする請求項１または２に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
4. 前記スライダの送り速度は、前記スライダの戻り速度よりも遅いことを特徴とする請求項３に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
5. 前記第３駆動手段は、
   一つの動力源（３１）と、
   前記スライダごとに一つずつ設けられ、前記動力源に連動する複数のカム機構（６１）と、
   を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
6. 前記カム機構は、
   前記動力源に動力伝達可能に連結されているカム（６２）と、
   前記カムの軌道面（６３、６４、６５、６６）との接触により移送方向に揺動する接触子（６７）と、
   一端部が前記接触子に固定され、他端部を支持する支点軸（７３）まわりに回動可能な第１揺動レバー（６８）と、
   一端部が前記支点軸または前記第１揺動レバーの他端部に固定され、他端部が前記スライダに移送方向の動力を伝達可能に係合し、前記支点軸まわりに回動可能な第２揺動レバー（６９）と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
7. 前記支点軸と前記接触子との距離を第１有効レバー長さ（Ｌ１）とし、
   前記支点軸と前記第２揺動レバーの前記スライダへの係合部（７０）との距離を第２有効レバー長さ（Ｌ２）とすると、
   第１有効レバー長さは第２有効レバー長さよりも短いことを特徴とする請求項６に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
8. 前記スライダは、移送方向で後方に位置する後方停留位置と、移送方向で前方に位置する前方停留位置との間で往復移動可能であり、
   前記カムは、前記スライダを後方停留位置から前方停留位置まで送るための送り用カム溝（６３）と、前記スライダを前方停留位置で停留させるための前方停留用カム溝（６４）と、前記スライダを前方停留位置から後方停留位置まで戻すための戻し用カム溝（６５）と、前記スライダを後方停留位置で停留させるための後方停留用カム溝（６６）と、を有する円筒溝カムであり、
   前記送り用カム溝の周方向長さは、前記戻し用カム溝の周方向長さよりも長いことを特徴とする請求項６または７に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。
9. 前記動力源は、前記第１駆動手段の動力源および前記第２駆動手段の動力源と共通のものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の多段式横型鍛造装置（１０）。

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