JP2019013974A - 圧造機 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチからワークに加える加工荷重を増加させることなく、ワークの欠肉の発生を抑制できる圧造機を提供する。【解決手段】圧造機１は、フレーム２と、フレーム２に設けられるダイス４５と、主駆動源９１によって駆動され、フレーム２に対して往復動作するラム３と、ラム３に設けられてラム３とともに往復動作し、往動時にダイス４５との間でワークＷに塑性変形を発生させるパンチ４１と、フレーム２に設けられ、ダイス４５に対して相対動作しつつワークＷに加工荷重Ｆ３を作用させて、塑性変形に寄与する成形ピン６と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、パンチおよびダイスを用い、ワークに圧造加工を施して塑性変形を発生させる圧造機に関する。

鍛造機の一種である圧造機では、軸長方向の寸法が比較的大きな軸形状のワークに対し、軸長方向からの圧造加工を施して所定形状の部品を生産する。例えば、特許文献１には、段付長軸部品の閉塞鍛造方法が開示されている。この閉塞鍛造方法では、樽型のワークに荒地工程および仕上工程を施して、太径部、段差部、および細径部からなる段付長軸部品を生産する。荒地工程の成型ポンチ（ダイス）に形成されたダイス穴の最奥部は、側面視で矩形の断面をもつ。同様に、仕上工程の下型（ダイス）に形成されたダイス穴の最奥部も、側面視で矩形の断面をもつ。そして、ワークに十分な加工荷重を加えることにより、欠肉が生じることがない、とされている。

特開平８−１７４１３１号公報

ところで、特許文献１の方法において、ワークは、圧造加工時にダイス穴の途中の内壁面から摩擦力を受ける。このため、パンチからワークの後端に加えた加工荷重は、ワークの先端まで伝わりにくい。この結果、ワークの塑性流動がダイス穴の奥深くまで十分に行き渡らず、ワークの先端の細径部の周囲（ショルダー部）に欠肉が発生しがちとなる。同様に、ワークの塑性流動が段差部の全面に行き渡らず、太径部の先端の周囲（ショルダー部）に欠肉が発生しがちとなる。他方、欠肉の発生を回避するために加工荷重を大きくすると、パンチおよびダイスの短寿命化や、設備規模の重厚長大化などの弊害が生じる。

本発明は、上述した背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、パンチからワークに加える加工荷重を増加させることなく、ワークの欠肉の発生を抑制できる圧造機を提供することを課題とする。

本発明の圧造機は、フレームと、前記フレームに設けられるダイスと、主駆動源によって駆動され、前記フレームに対して往復動作するラムと、前記ラムに設けられて前記ラムとともに往復動作し、往動時に前記ダイスとの間でワークに塑性変形を発生させるパンチと、前記フレームに設けられ、前記ダイスに対して相対動作しつつ前記ワークに加工荷重を作用させて、前記塑性変形に寄与する成形ピンと、を備える。

本発明の圧造機において、成形ピンは、パンチと異なる動作が可能となっている。したがって、成形ピンは、パンチの往動で成し得なかったワークの塑性変形の残部を後から実施したり、パンチの往動に付随して動作することによりワークの塑性変形を補助したりできる。これにより、ワークの欠肉の発生が抑制される。また、パンチからワークに加える第１の加工荷重を増加させる必要はなく、成形ピンからワークに作用させる第２の加工荷重は、第１の加工荷重よりも格段に小さくてよい。したがって、パンチおよびダイスの短寿命化や、設備規模の重厚長大化などの弊害は生じない。

本発明の第１実施形態の圧造機の全体構成を模式的に示す平面図である。 第１実施形態の圧造機のひとつの圧造工程の構成を示す側面断面図である。 圧造工程の主要部の構成を示す側面断面図であり、パンチが往動して前死点に到達した状態を示している。 パンチの復動時に成形ピンがワークの欠肉を解消する作用を説明する側面断面図である。 圧造加工後のワークが突き出された状態を示す側面断面図である。 第２実施形態において、パンチが往動して圧造加工を実施し、前死点に到達した状態を示す側面断面図である。 パンチの復動時に成形ピンが段付きスプライン部品の欠肉を解消する作用を説明する側面断面図である。 第３実施形態において、パンチが往動する直前の状態を示す側面断面図である。 パンチの往動途中に、成形ピンがパンチの往動方向に動作し始める瞬間の状態を示す側面断面図である。 パンチが前死点まで到達して、圧造加工が終了した状態を示す側面断面図である。

まず、第１実施形態の圧造機１の全体構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の圧造機１の全体構成を模式的に示す平面図である。圧造機１は、横型の多工程圧造機である。圧造機１は、フレーム２、ラム３、５組のパンチ４１およびダイス４５、トランスファ装置５、ならびに駆動部９などで構成されている。圧造機１は、５組のパンチ４１およびダイス４５により構成された第１〜第５圧造工程で、ワークに順次圧造加工を施す。図１において、第１〜第５圧造工程は、上側から下側へと並んでいる。パンチ４１は、図１の左右方向に延びる軸線方向に動作する。ダイス４５は、パンチ４１と軸線を共通にして配置される。

フレーム２は、各部を配設するための筐体であり、鉄製で堅牢に形成されている。５個のダイスホルダ２１は、フレーム２の幅方向に並んで設けられる。５個のダイス４５は、各ダイスホルダ２１の前側（図中の左側）に交換可能に取り付けられる。各ダイス４５の図中の左方向を向いた前側に、所定の加工型が形成されている。

ラム３は、平面視で概ね矩形であり、フレーム２に対して軸線方向の前後に往復動作する。５個のパンチホルダ３１は、ラム３の前側（図中の右側）の幅方向に並んで設けられる。５個のパンチ４１は、各パンチホルダ３１の前側（図中の右側）に交換可能に取り付けられる。各パンチ４１の図中の右方向を向いた前側に、所定の加工型が形成されている。

圧造機１は、環形の可動カッタ、線材送り機構、およびプッシャ機構を有した切断機構部（図略）を備える。可動カッタは、線材送り機構によって環形の内部に挿入された長尺線材を切断し、所定寸法の円柱状のワークを作成する。プッシャ機構は、可動カッタからワークをプッシュアウトする。ワークの材質として、アルミや鉄、各種の合金などを例示できる。

トランスファ装置５は、ダイスホルダ２１の上方からダイス４５の前方にかけて配設される。トランスファ装置５は、ワークを把持する６対のフィンガ対を有する。最上流の第１のフィンガ対は、切断機構部でワークを把持して、第１圧造工程まで搬送する。第２〜第５のフィンガ対は、上流側の圧造工程でワークを把持して、下流側の圧造工程まで搬送する。最下流の第６のフィンガ対は、第５圧造工程でワークを把持して、図略の搬出部まで搬送する。

ラム３を往復駆動するために駆動部９が設けられる。駆動部９は、主駆動源９１と各種の伝達機構およびカム機構などで構成される。主駆動源９１は、例えば、三相交流電源で動作する誘導モータまたは同期モータとすることができる。駆動部９は、トランスファ装置５および切断機構部を併せて駆動する。主駆動源９１の駆動力は、フライホイール９２、ディスクブレーキ９３、および減速機構９４を介して、ラム３を駆動するクランク軸９５に入力されている。さらに、クランク軸９５から分岐歯車対９６を介してサイド軸９７へと、駆動力が分岐伝達される。

サイド軸９７は、駆動力を上方に分岐伝達する。上方に分岐された駆動力は、トランスファカム９８を回転駆動する。トランスファカム９８は、トランスファ装置５を駆動する。また、サイド軸９７からトランスファドライブ９９を経由した先に、６個のオープンクローズカム９Ａが回転駆動されるように連結されている。オープンクローズカム９Ａは、幅方向に等間隔で配置されている。オープンクローズカム９Ａは、それぞれフィンガ対を開閉駆動する。

さらに、サイド軸９７には、カッタカム９Ｂが設けられるとともに、プッシャカム９Ｃ、フィードカム９Ｄ、フィードローラ９Ｅ、および５個のノックアウトカム９Ｆが連結されている。カッタカム９Ｂ、プッシャカム９Ｃ、フィードカム９Ｄ、およびフィードローラ９Ｅは、切断機構部を駆動する。ノックアウトカム９Ｆは、幅方向に等間隔で配置されており、第１〜第５圧造工程の位置にそれぞれ対応する。ノックアウトカム９Ｆは、後述するメカ駆動機構７を駆動する。

次に、圧造工程の詳細な構成について説明する。図２は、第１実施形態の圧造機１のひとつの圧造工程の構成を示す側面断面図である。図示されるように、圧造工程は、パンチ４１およびダイス４５に加え、成形ピン６、メカ駆動機構７、および油圧駆動機構８を含んで構成される。以降の説明では、ダイス４５の前後を基準として、図２の左側を前側と呼称し、右側を後側と呼称する。なお、第１〜第５圧造工程の全てが図２に示された構成である必要はない。つまり、いくつかの圧造工程は、油圧駆動機構８を含まない従来形の構成であってもよい。

図３は、圧造工程の主要部の構成を示す側面断面図である。図３に示される圧造工程では、円柱状のワークＷが成形加工される。図２〜図５において、ワークＷは、便宜的に破線のハッチングが付されて示される。ダイス４５は、ダイスホルダ２１の横向き円筒状の取り付け孔の内部に固定して配置される。ダイス４５は、軸線方向に貫通する加工孔４６を有する。パンチ４１は、円柱状の加工型４２を先端に有する。加工型４２の外径は、加工孔４６の内径に略等しい。パンチ４１は、ワークＷを加工型４２の前面で押動して、加工孔４６の前側から圧入する。最終的に、加工型４２の先端は、加工孔４６に嵌入する。

成形ピン６は、前側の小径部６１および後側の大径部６２が一体となった段差を有する棒状の部材である。小径部６１の外径は、加工孔４６の内径に略等しい。かつ、小径部６１の長さは、加工孔４６の全長よりも長い。小径部６１は、加工孔４６に後側から嵌入している。小径部６１の平らな前面６３とダイス４５の加工孔４６の内周面によって、固定型の内部空間の形状が規定される。ワークＷは、この内部空間の中で、パンチ４１と小径部６１に挟まれて圧造加工される。大径部６２は、ダイスホルダ２１の取り付け孔の内部の後側に位置する。図２および図３において、成形ピン６は、後方の所定位置に位置する。

成形ピン６は、まずダイス４５に対して相対的に前側に小さく動作する。これにより、成形ピン６の前面６３は、ワークＷに加工荷重Ｆ３（図４参照）を作用させて塑性変形に寄与する。また、成形ピン６は、続いて前側に大きく動作し、塑性変形が終了したワークＷをダイス４５から突き出す。つまり、成形ピン６は、二段階で動作し、第一段階では塑性変形に寄与し、第二段階ではノックアウトピンの役割を果たす。

メカ駆動機構７は、成形ピン６の後側に配置される。メカ駆動機構７は、第１突き出し部材７１および第２突き出し部材７２の連結によって構成される。第１突き出し部材７１は、前後方向に長い円筒状または円柱状の部材である。第１突き出し部材７１の前端７１１は、成形ピン６の大径部６２の後面の中央に当接可能となっている。

第２突き出し部材７２も、前後方向に長い円筒状または円柱状の部材である。第２突き出し部材７２の前端７２１は、第１突き出し部材７１の後端７１２に連結される。第２突き出し部材７２は、前後方向の略中央に、部分的に拡径された鍔部７２２を有する。第２突き出し部材７２の後端７２３は、前述したノックアウトカム９Ｆから駆動される。第２突き出し部材７２の鍔部７２２から後端７２３までの範囲は、筒状の支持部７２４によって、前後方向に動作可能に支持されている。メカ駆動機構７は、主駆動源９１からノックアウトカム９Ｆを経由して駆動される。これにより、メカ駆動機構７は、全体が前方に動作して、成形ピン６の第二段階の動作を駆動する。

油圧駆動機構８は、成形ピン６の後側のメカ駆動機構７の周りに配置される。油圧駆動機構８は、スリーブ８１、油圧シリンダ８２、油圧駆動源８３、およびストロークセンサ８４などで構成される。スリーブ８１は、複数本の突き出しピン８１１、中間ピン８１２、および駆動ピン８１３が、前側から後側へと結合されて構成される。複数本の突き出しピン８１１は、細棒状であり、互いに長さが等しい。複数本の突き出しピン８１１は、第１突き出し部材７１の前寄りの外周側に、等間隔で平行に配置される。突き出しピン８１１の前端は、成形ピン６の大径部６２の後面の外周寄りに当接可能となっている。

中間ピン８１２は、筒状であり、第１突き出し部材７１の後寄りの外周側に配置される。中間ピン８１２の前端は、複数本の突き出しピン８１１の後端に結合される。駆動ピン８１３は、大径筒状であり、第２突き出し部材７２の鍔部７２２の外周に配置される。駆動ピン８１３の前端は、段差部材８１４を介して、中間ピン８１２の後端に結合される。段差部材８１４と第２突き出し部材７２の鍔部７２２の間に、コイルばね８１５が介装される。コイルばね８１５は、スリーブ８１と第２突き出し部材７２の間を相対変位可能に連結する。

駆動ピン８１３の後端は、拡径されてピストン部８１６が形成される。油圧シリンダ８２は、筒状であり、ピストン部８１６の外周に配置される。油圧シリンダ８２とピストン部８１６の間は、油密構造とされ、かつ摺動可能に形成される。ピストン部８１６の前側に前側油圧室８３３が形成され、ピストン部８１６の後側に後側油圧室８３４が形成される。

油圧駆動源８３は、主駆動源９１とは別に駆動力を発生して成形ピン６を駆動する副駆動源である。油圧駆動源８３は、前側油圧室８３３に連通する前側油路８３１、および後側油圧室８３４に連通する後側油路８３２を有する。油圧駆動源８３は、バルブなどを備えて、作動油を前側油圧室８３３および後側油圧室８３４に給排する。前側油圧室８３３に作動油が流入して、後側油圧室８３４から作動油が流出すると、ピストン部８１６は後退する。図２において、ピストン部８１６は、後退して所定位置に位置している。

逆に、前側油圧室８３３から作動油が流出して、後側油圧室８３４に作動油が流入すると、ピストン部８１６は前進する。これにより、スリーブ８１は、図２に示されるストローク長Ｌの範囲内で前進して、成形ピン６の第一段階の動作を駆動する。油圧駆動源８３における作動油の給排の制御タイミングは、ソフトウェアの設定によって行われる。したがって、油圧駆動機構８による駆動は、メカ駆動機構７による駆動から切り離して設定変更される。これにより、ワークＷの形状の変更に対して、容易な対応が可能となる。

ストロークセンサ８４は、スリーブ８１の位置を検出するために設けられる。図２に示されるように、ストロークセンサ８４は、固定スケール部８４１および可動検出部８４２で構成される。固定スケール部８４１は、フレーム２に固定されて前後方向に延びる部材である。可動検出部８４２は、固定スケール部８４１を周回する環状に形成されて、スリーブ８１の駆動ピン８１３に固定される。そして、スリーブ８１が移動すると、可動検出部８４２は、固定スケール部８４１に対して変位し、所定の信号を出力する。ストロークセンサ８４の検出結果は、油圧駆動源８３の制御に反映される。ストロークセンサ８４として、磁気検出方式のリニアエンコーダを例示でき、これに限定されない。

次に、第１実施形態の圧造機１の動作について説明する。図３は、パンチ４１が往動して（矢印Ａ１参照）圧造加工を実施し、前死点に到達した状態を示している。また、図４は、パンチ４１の復動時に成形ピン６がワークＷの欠肉Ｌｗを解消する作用を説明する側面断面図である。さらに、図５は、圧造加工後のワークＷが突き出された状態を示す側面断面図である。

図３に至るパンチ４１の往動時に、成形ピン６は、後方の所定位置に静止している。ワークＷは、圧造加工時に加工孔４６の内壁面から摩擦力Ｆｆを受ける。このため、パンチ４１からワークＷの後端に加工荷重Ｆ１を加えても、ワークＷの先端まで伝わる加工荷重Ｆ２は減少する。この結果、ワークＷの塑性流動が成形ピン６の前面６３の全体に行き渡らず、ワークＷの先端の周囲（ショルダー部）に欠肉Ｌｗが発生する。

図３の状態からパンチ４１が復動（図４の矢印Ａ２参照）を開始して、図４の状態に移行する。油圧駆動源８３は、パンチ４１の復動に合わせて、成形ピン６の第一段階の動作を駆動する。これにより、ピストン部８１６は、パンチ４１の復動速度以上の高速度で前進する。さらに、ピストン部８１６からスリーブ８１を介して駆動される成形ピン６も、同じ高速度で前進する（矢印Ａ３参照）。このとき、成形ピン６の前面６３は、ワークＷの前面に圧接されて、加工荷重Ｆ３を作用させる。この加工荷重Ｆ３は、欠肉Ｌｗの至近箇所に直接的に作用するので、ワークＷの塑性流動は、欠肉Ｌｗに向かう。したがって、パンチ４１からワークＷに加える加工荷重Ｆ１より格段に小さな加工荷重Ｆ３であっても、効率的にかつ確実に欠肉Ｌｗを解消することができる。

この後、油圧駆動源８３およびスリーブ８１は停止する。続いて、メカ駆動機構７が、成形ピン６の第二段階の動作を駆動する。成形ピン６は、前進を続けて（図５の矢印Ａ４参照）、塑性変形が終了したワークＷをダイス４５から突き出す。これにより、図５に示された状態となる。突きだされたワークＷは、トランスファ装置５のフィンガ対５１によって把持され、下流工程に搬送される。

第１実施形態の圧造機１は、フレーム２と、フレーム２に設けられるダイス４５と、主駆動源９１によって駆動され、フレーム２に対して往復動作するラム３と、ラム３に設けられてラム３とともに往復動作し、往動時にダイス４５との間でワークＷに塑性変形を発生させるパンチ４１と、フレーム２に設けられ、ダイス４５に対して相対動作しつつワークＷに加工荷重Ｆ３を作用させて、塑性変形に寄与する成形ピン６と、を備える。

これによれば、成形ピン６は、パンチ４１と異なる動作が可能となっている。したがって、成形ピン６は、パンチ４１の往動で成し得なかったワークＷの塑性変形の残部を後から実施することができる。これにより、ワークＷの欠肉Ｌｗの発生が抑制される。また、パンチ４１からワークＷに加える第１の加工荷重Ｆ１を増加させる必要はなく、成形ピン６からワークＷに作用させる第２の加工荷重Ｆ３は、第１の加工荷重Ｆ１よりも格段に小さくてよい。さらには、第１の加工荷重Ｆ１を若干減少させても、第２の加工荷重Ｆ３の作用により、ワークＷの欠肉Ｌｗの発生が抑制される。したがって、パンチ４１およびダイス４５の短寿命化や、設備規模の重厚長大化などの弊害は生じない。

さらに、成形ピン６は、パンチ４１の往動時に静止し、かつ、パンチ４１の復動時に、パンチ４１の復動速度以上の高速度でパンチ４１の復動方向に動作する。これによれば、加工荷重Ｆ３は、ワークＷの前面に生じた欠肉Ｌｗの至近箇所に直接的に作用する。したがって、効率的にかつ確実に欠肉Ｌｗが解消される。

また、第１実施形態の圧造機１は、主駆動源９１とは別に駆動力を発生して成形ピン６を駆動する副駆動源をさらに備える。そして、副駆動源は、油圧駆動源８３である。これによれば、成形ピン６を駆動する制御タイミングをソフトウェアの設定によって変更することができ、ワークＷの形状の変更に容易に対応できる。仮に、成形ピン６の二段階の動作をノックアウトカム９Ｆのみで実現させようとしても、複雑なカム形状の実現が難しい。かつ、ワークＷの形状を変更するたびにノックアウトカム９Ｆの取り替えが必要となるため、著しく非効率である。

また、成形ピン６は、塑性変形が終了したワークＷをダイス４５から突き出すノックアウトピンを兼ねる。さらに、成形ピン６は、油圧駆動源８３から駆動されて塑性変形に寄与し、かつ、主駆動源９１から駆動されてワークＷをダイス４５から突き出す。これによれば、圧造工程の内部の構成がいたずらに複雑化せず、機器コストの面で有利になる。

次に、第２実施形態の圧造機について、第１実施形態と異なる点を主にして説明する。第２実施形態では、第１実施形態のワークＷと異なる形状の段付きスプライン部品Ｗ１を生産する。したがって、パンチ４１Ａおよびダイス４５Ａの形状が第１実施形態と異なる。また、圧造機１の全体構成、ならびに、成形ピン６、メカ駆動機構７、および油圧駆動機構８の構成は、第１実施形態と同じである。

図６は、第２実施形態において、パンチ４１Ａが往動して（矢印Ａ５参照）圧造加工を実施し、前死点に到達した状態を示す側面断面図である。図７は、パンチ４１の復動時（矢印Ａ６参照）に成形ピン６が段付きスプライン部品Ｗ１の欠肉Ｌｗを解消する作用を説明する側面断面図である。段付きスプライン部品Ｗ１は、大径部Ｗ１１、傾斜を有する段差部Ｗ１２、および、大径部Ｗ１１よりも小径で外周面にスプライン歯を有する小径歯部Ｗ１３が後端から先端へと連なって構成される（図７参照）。また、元になるワークとして、段付き軸状の部材、または単純な円柱状の部材が用いられる。

図６に示されるように、ダイス４５Ａは、ダイスホルダ２１の取り付け孔の内部に保持されており、前後方向にスライド動作可能となっている。ダイス４５Ａは、段付きスプライン部品Ｗ１の外形形状を作り出すことが可能であって、軸線方向に貫通する段付きの加工孔４７を有する。加工孔４７は、前側から順番に大径孔部、テーパ形状の段差部、および小径孔部が連なって形成される。小径孔部の内周面の前寄りには、小径歯部Ｗ１３を成形する歯型が設けられる。また、ダイス４５Ａの後部と、ダイスホルダ２１の間に、付勢ばね４８が設けられる。付勢ばね４８は、ダイス４５Ａを前側に向かって付勢する。

パンチ４１Ａは、円柱状の加工型４３を先端に有する。加工型４３の外径は、加工孔４７の大径孔部の内径に略等しい。パンチ４１Ａは、加工型４３の前面でワークを押動して、加工孔４７の前側から圧入する。最終的に、加工型４３の先端は、加工孔４７の大径孔部の途中まで嵌入する。

パンチ４１Ａは、図６に至る往動時に、前側にスライド動作していたダイス４５Ａを後側に押し戻しつつ、圧造加工を実施する。パンチ４１Ａが往動している間、成形ピン６は、後方の所定位置に静止している。ここで、第１実施形態と同様に、加工荷重は、段付きスプライン部品Ｗ１の先端まで伝わりにくい。この結果、段付きスプライン部品Ｗ１の小径歯部Ｗ１３の外周の先端に欠肉Ｌｗが発生して、スプライン歯が欠ける。

図６の状態からパンチ４１Ａが復動を開始し、パンチ４１Ａと一緒にダイス４５Ａがスライド動作して、図７の状態に移行する。油圧駆動源８３は、パンチ４１Ａの復動に合わせて、成形ピン６の第一段階の動作を駆動する。これにより、成形ピン６も、パンチ４１Ａの復動速度以上の高速度で前進する（図７の矢印Ａ７参照）。成形ピン６の前面６３は、段付きスプライン部品Ｗ１の前面に圧接されて、加工荷重Ｆ４を作用させる。この加工荷重Ｆ４は、欠肉Ｌｗの至近箇所に直接的に作用するので、段付きスプライン部品Ｗ１の塑性流動は、欠肉Ｌｗに向かう。この結果、欠肉Ｌｗが解消されて、小径歯部Ｗ１３のスプライン歯が正確に成形される。この後、パンチ４１Ａの復動に合わせて、メカ駆動機構７は、成形ピン６の第二段階の動作を駆動する。これにより、段付きスプライン部品Ｗ１は、ダイス４５Ａから突き出される。

第２実施形態の圧造機において、ダイス４５Ａは、前後方向にスライド動作する。それでも、加工荷重Ｆ４を成形ピン６から段付きスプライン部品Ｗ１に作用させることにより、段付きスプライン部品Ｗ１の欠肉Ｌｗを解消できる。さらに、第２実施形態の圧造機において、第１実施形態と同様の諸効果が発生する。

次に、第３実施形態の圧造機について、第１および第２実施形態と異なる点を主にして説明する。第３実施形態では、第１実施形態のワークＷや第２実施形態の段付きスプライン部品Ｗ１と異なる形状の二段付き軸部品Ｗ２（図１０参照）を生産する。したがって、パンチ４１Ｂおよびダイス４５Ｂの形状が第１および第２実施形態と異なる。また、圧造機１の全体構成、ならびに、成形ピン６、メカ駆動機構７、および油圧駆動機構８の構成は、第１実施形態と同じであり、成形ピン６の駆動方法が第１および第２実施形態と異なる。

図８は、第３実施形態において、パンチ４１Ｂが往動する直前の状態を示す側面断面図である。図９は、パンチ４１Ｂの往動途中（矢印Ａ８参照）に、成形ピン６がパンチ４１Ｂの往動方向に動作し始める（矢印Ａ９参照）瞬間の状態を示す側面断面図である。図１０は、パンチ４１Ｂが前死点まで到達して、圧造加工が終了した状態を示す側面断面図である。二段付き軸部品Ｗ２は、大径のフランジ部Ｗ２１、中径部Ｗ２２、および小径部Ｗ２３が後端から先端へと連なって構成される（図１０参照）。また、元になるワークとして、段付き軸状ワークＷ３（図８参照）が用いられる。段付き軸状ワークＷ３の太径部Ｗ３１は、中径部Ｗ２２よりもやや太く、段付き軸状ワークＷ３の細径部Ｗ３２は、小径部Ｗ２３よりもやや太い。

図８に示されるように、ダイス４５Ｂは、二段付き軸部品Ｗ２の外形形状を作り出すことが可能であって、軸線方向に貫通する二段付きの加工孔４９を有する。加工孔４９は、前側から順番に大径孔部、中径孔部、および小径孔部が連なって形成される。パンチ４１Ｂは、浅底の加工孔４４を先端面に有する。加工孔４４の内径は、フランジ部Ｗ２１の外径に略等しく、換言すると加工孔４９の大径孔部の内径に略等しい。パンチ４１Ｂは、加工孔４４の内部に段付き軸状ワークＷ３を保持して往動する。最終的に、パンチ４１Ｂの加工孔４４、およびダイス４５Ｂの加工孔４９の大径孔部によって、フランジ部Ｗ２１が成形される。

図８の時点で、油圧駆動源８３は、予め成形ピン６の第一段階の動作を駆動している。これにより、成形ピン６は、後方の所定位置から前進距離Ｄｆだけ前側に動作している。パンチ４１Ｂは、図８から図９に至る往動時に、所定の往動速度で段付き軸状ワークＷ３を圧造加工する。図９の時点で、二段付き軸部品Ｗ２は未完成状態であり、中径部Ｗ２２および小径部Ｗ２３の先端の周囲（ショルダー部）には、比較的大きな欠肉Ｌｗが残っている。

図９の瞬間以降、油圧駆動機構８は、パンチ４１Ｂの往動速度以下の低速度で成形ピン６を後退させる（矢印Ａ９参照）。このとき、加工孔４９の小径孔部の内部空間が徐々に拡がる。そして、前進距離Ｄｆが徐々に減少してゼロとなり、成形ピン６は、後方の所定位置まで後退して停止する。これと同時に、あるいはわずかに遅れて、パンチ４１Ｂが前死点に到達する。図１０に示されるように圧造加工は終了し、二段付き軸部品Ｗ２が成形される。この後、パンチ４１Ｂの復動に合わせて、メカ駆動機構７は、成形ピン６の第二段階の動作を駆動する。これにより、二段付き軸部品Ｗ２は、ダイス４５Ｂから突き出される。

ここで、予め成形ピン６を前進させておき、パンチ４１Ｂの往動に付随して成形ピン６を後退させるときの作用について、成形ピン６が後方の所定位置から移動しない従来技術と対比して説明する。成形ピン６の前進によって加工孔４９の小径孔部の内部空間の前後方向が狭められているため、前後方向の塑性流動が抑制される。このため、従来技術と比較して、塑性流動は径方向に向かい易くなる。また、成形ピン６は徐々に後退して、最終的に規定長さの内部空間を形成し、小径部Ｗ２３の規定長さが成形される。その結果、小径部Ｗ２３の先端の周囲（ショルダー部）の欠肉Ｌｗは、確実に抑制される。

また、加工孔４９の小径孔部が狭められているため、小径孔部に流入する塑性流動が抑制される。このため、従来技術と比較して、塑性流動は加工孔４９の中径孔部の径方向に向かい易くなる。その結果、中径部Ｗ２２の先端の周囲（ショルダー部）の欠肉Ｌｗも、確実に抑制される。

第３実施形態の圧造機において、成形ピン６は、パンチ４１Ｂの往動時に、パンチ４１Ｂの往動速度以下の低速度でパンチ４１Ｂの往動方向に動作して所定位置に停止する。これによれば、成形ピン６は、パンチ４１Ｂの往動に付随して動作することによりワークの塑性変形を補助することができる。これにより、二段付き軸部品Ｗ２の欠肉Ｌｗの発生が抑制される。さらに、第３実施形態の圧造機において、第１実施形態と同様の諸効果が発生する。

なお、油圧駆動源８３のストローク長Ｌを大きく設計して、油圧駆動源８３だけで成形ピン６の二段階の動作を駆動し、メカ駆動機構７を省略してもよい。また、１台の圧造機１の一部の部材の交換およびソフトウェアの変更を行って、第１〜第３実施形態の全てを実施できるように構成することが可能である。本発明は、第１〜第３実施形態の構成に限定されるものではなく、上述した以外にも様々な応用や変形が可能である。

１：圧造機
２：フレーム ２１：ダイスホルダ
３：ラム ３１：パンチホルダ
４１、４１Ａ、４１Ｂ：パンチ ４２、４３：加工型 ４４：加工孔
４５、４５Ａ、４５Ｂ：ダイス ４６、４７、４９：加工孔
５：トランスファ装置
６：成形ピン ６１：小径部 ６２：大径部
７：メカ駆動機構 ７１：第１突き出し部材 ７２：第２突き出し部材
８：油圧駆動機構 ８１：スリーブ ８２：油圧シリンダ
８３：油圧駆動源 ８４：ストロークセンサ
９：駆動部 ９１：主駆動源
Ｗ：ワーク Ｗ１：段付きスプライン部品 Ｗ２：二段付き軸部品
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４：加工荷重 Ｆｆ：摩擦力 Ｌｗ：欠肉

本発明の圧造機は、フレームと、前記フレームに設けられるダイスと、主駆動源によって駆動され、前記フレームに対して往復動作するラムと、前記ラムに設けられて前記ラムとともに往復動作し、往動時に前記ダイスとの間でワークに塑性変形を発生させるパンチと、前記フレームに設けられ、前記ダイスに対して相対動作しつつ前記ワークに加工荷重を作用させて、前記塑性変形に寄与する成形ピンと、を備え、前記成形ピンは、前記パンチの往動時に静止し、かつ、前記パンチの復動時に前記パンチの復動速度以上の高速度で前記パンチの復動方向に動作して、前記パンチの往動時に前記ワークに発生した欠肉を解消する。
また、本発明の圧造機は、フレームと、前記フレームに設けられるダイスと、主駆動源によって駆動され、前記フレームに対して往復動作するラムと、前記ラムに設けられて前記ラムとともに往復動作し、往動時に前記ダイスとの間でワークに塑性変形を発生させるパンチと、前記フレームに設けられ、前記ダイスに対して相対動作しつつ前記ワークに加工荷重を作用させて、前記塑性変形に寄与する成形ピンと、を備え、前記成形ピンは、前記パンチの往動時に、前記パンチの往動速度以下の低速度で前記パンチの往動方向に動作して所定位置に停止する構成としてもよい。
さらに、本発明の圧造機は、フレームと、前記フレームに設けられるダイスと、主駆動源によって駆動され、前記フレームに対して往復動作するラムと、前記ラムに設けられて前記ラムとともに往復動作し、往動時に前記ダイスとの間でワークに塑性変形を発生させるパンチと、前記フレームに設けられ、前記ダイスに対して相対動作しつつ前記ワークに加工荷重を作用させて、前記塑性変形に寄与する成形ピンと、前記主駆動源とは別に駆動力を発生して前記成形ピンを駆動する副駆動源と、を備え、前記成形ピンは、前記塑性変形が終了した前記ワークを前記ダイスから突き出すノックアウトピンを兼ね、前記副駆動源から駆動されて前記塑性変形に寄与し、かつ、前記主駆動源から駆動されて前記ワークを前記ダイスから突き出す構成としてもよい。

Claims (7)

1. フレームと、
   前記フレームに設けられるダイスと、
   主駆動源によって駆動され、前記フレームに対して往復動作するラムと、
   前記ラムに設けられて前記ラムとともに往復動作し、往動時に前記ダイスとの間でワークに塑性変形を発生させるパンチと、
   前記フレームに設けられ、前記ダイスに対して相対動作しつつ前記ワークに加工荷重を作用させて、前記塑性変形に寄与する成形ピンと、
   を備える圧造機。
2. 前記成形ピンは、前記パンチの往動時に静止し、かつ、前記パンチの復動時に、前記パンチの復動速度以上の高速度で前記パンチの復動方向に動作する、請求項１に記載の圧造機。
3. 前記成形ピンは、前記パンチの往動時に、前記パンチの往動速度以下の低速度で前記パンチの往動方向に動作して所定位置に停止する、請求項１に記載の圧造機。
4. 前記主駆動源とは別に駆動力を発生して前記成形ピンを駆動する副駆動源をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧造機。
5. 前記副駆動源は、油圧駆動源である、請求項４に記載の圧造機。
6. 前記成形ピンは、前記塑性変形が終了した前記ワークを前記ダイスから突き出すノックアウトピンを兼ねる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧造機。
7. 前記成形ピンは、
   前記塑性変形が終了した前記ワークを前記ダイスから突き出すノックアウトピンを兼ね、
   前記副駆動源から駆動されて前記塑性変形に寄与し、かつ、前記主駆動源から駆動されて前記ワークを前記ダイスから突き出す、
   請求項４または５に記載の圧造機。

Images