JP2570818B2

JP2570818B2 - 鍛造装置

Info

Publication number: JP2570818B2
Application number: JP63152125A
Authority: JP
Inventors: 高橋　　宏
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH01321040A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、鍛造装置に関し、特に、被鍛造材の周方
向均等位置に配設された例えば４つの金敷を同時に圧下
して被鍛造材を鍛伸する装置に関する。

（従来の技術）マニピュレータ装置に把持された被鍛造材をその軸方
向に対し直交する複数の方向から金敷により同時に圧下
し、当該被鍛造材をスエージングにより鍛伸（細径化，
テーパ化等）する鍛造装置は公知である。第１図乃至第
３図は斯かる鍛造装置を示し、図示しない加熱炉で鍛造
温度に加熱された被鍛造材10は、鍛造装置１の前部マニ
ピュレータ装置３及び後部マニピュレータ装置５に交互
に把持され、片持ち状態で鍛造機４に送り込まれる。鍛
造機４は被鍛造材10の外周均等位置、即ち、90゜間隔で
配設される４つの金敷4a〜4dを備え、これらの金敷4a〜
4dは被鍛造材10の軸方向に対して直角方向に同時に移動
し、被鍛造材10を圧下する。そして、金敷4a〜4dによる
一回の圧下毎にマニピュレータ装置３又は５は鍛造機４
側に前進して被鍛造材10を所定距離だけ軸方向に、即
ち、第３図の矢印Ｙで示す方向に移動させると共に、第
２図の矢印Ｘで示す方向に所定角度θだけ回転させた
後、再び金敷4a〜4dによる圧下が繰り返される。斯くし
て、被鍛造材10は鍛造機４に所定回数パスすることによ
って所望の外径に鍛伸される。

（発明が解決しようとする課題）斯かる鍛造装置１の鍛造速度を増加させ生産効率を向
上させるには被鍛造材10の１パス当たりの圧下量（鍛伸
率，減面率）及び／又は送り速度を増加させると良い。
しかしながら、例えば、マニピュレータ装置による被鍛
造材の回転角度を一定にして単に被鍛造材の送り速度を
増加させると、送り速度を増加させるに従ってマニピュ
レータ装置のチャック装置と被鍛造材間で滑りが生じ、
被鍛造材の同じ位置が繰り返し圧下される結果、被鍛造
材の凸形状が大きくなり、送り速度を無闇に増加させる
ことが出来なかった。

又、初期のパスでは被鍛造材の回転角度を大きく設定
して圧下量を大きし、被鍛造材の鍛伸を効率よく行い、
仕上げパスでは回転角度を小さく設定して被鍛造材の仕
上げ表面の凹凸を小さくすることが望ましい。しかしな
がら、マニピュレータ装置による被鍛造材の、一圧下毎
の回転角度が常に一定値でこれを変更することが出来な
い場合には、上述のように生産性の向上と同時に仕上が
り凸形状が良好な鍛伸が実現できない。

本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので
あり、被鍛造材の送り速度を大きく設定してもマニピュ
レータ装置のチャック装置と被鍛造材間に滑りが生じる
ことなく、従って、生産性の向上が図れ、又、同じ送り
速度であっても１パス毎の圧下数（ハンマーブロー数）
を可変にすることが出来る鍛造装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段）上述の目的を達成するために本発明に依れば、マニピ
ュレータ装置に把持された被鍛造材をその軸方向に対し
直交する複数の方向から金敷により同時に圧下し、１回
の圧下毎に被鍛造材をその軸方向に所定量宛移動させる
と共にその軸周りに所定回転角度宛回転させて被鍛造材
を鍛伸する鍛造装置において、前記マニピュレータ装置
は、前記所定回転角度を鍛伸条件に応じた値に設定可能
に構成されていることを特徴とする鍛造装置が提供され
る。

（作用）発明者が種々研究した結果、被鍛造材の鋼種、加熱温
度、金敷の当接面の傾き角度等により変化するが、被鍛
造材の最大可能な送り速度と回転角度との間には密接な
関係があることが判明し、被鍛造材の鍛伸条件に応じて
被鍛造材の回転角度を最適値に設定すれば、被鍛造材の
送り速度を最大値に設定することができる。本発明は斯
かる知見に基づくものであり、マニピュレータ装置によ
り被鍛造材を１回の圧下毎に所定の回転角度宛回転させ
るその回転角度を被鍛造材の鍛伸条件に応じた値に設定
することにより、被鍛造材の送り速度、従って圧下量を
最大値に設定することを可能にする。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

本発明に係る鍛造装置は、被鍛造材の回転角度を鍛伸
条件に応じた値に設定可能であることを除いて従来のこ
の種の鍛造装置と何ら変わりがない。従って、第１図乃
至第３図において説明した従来の鍛造装置と同じ構成要
素については、これらの図面を参照して説明する。

第４図は、マニピュレータ装置３及び５の概略構成を
示し、被鍛造材10を回転させる機構部分のみを示す。マ
ニピュレータ装置３（５）の駆動軸20の一端に、被鍛造
材10を把持するチャック装置21が取り付けられており、
図示しない油圧装置により油圧制御される。駆動軸20の
中間位置にはウォームギア23が固設され、このウォーム
ギア23にウォーム22が噛合している。ウォーム22にはＶ
プーリー24aが取り付けられており、このＶプーリー24a
と、駆動軸20を回転駆動する駆動モータ25のＶプーリー
25aとの間にＶベルト26が掛回されている。駆動モータ2
5は制御回路29に電気的に接続され、入力する駆動信号
に応じて回転し、この回転はＶベルト26、ウォーム24、
ウォームギア23等を介して駆動軸20に伝達され、駆動軸
20を設定角度θだけ回転させる。駆動軸20の他端にはブ
レーキドラム28a及びブレーキシュー装置28bを備えて成
るブレーキ装置28が取り付けられ、このブレーキ装置28
は駆動モータ25により回転駆動された駆動軸20を所定位
置で停止させる。

制御回路29には操作盤30が接続されており、この操作
盤30の図示しないスイッ等を操作することにより前述の
回転角度θを所望値に設定可能であり、制御回路29は設
定角度θに対応する上述の駆動信号を出力して駆動モー
タ25に供給するように構成されている。

第５図は被鍛造材10が鍛造機４の金敷4a〜4dの一つに
より順次圧下されていく様子を、当該金敷の特定の軸方
向位置での被鍛造材10の断面を示したものであり、被鍛
造材10は、１回の圧下が終了する毎にその軸方向に図示
しない送り装置により所定の送り速度で鍛造機４側に送
られると同時に、駆動モータ25によりその軸周りに設定
角度θだけ回転させられる。第５図中外周円弧は鍛造開
始前の被鍛造材10の外周面を示し、内周円弧は１パスで
鍛伸された被鍛造材10の鍛造後の外周面を示す。そし
て、斜線Ａ領域は１回目の圧下による圧下量を示し、こ
の場合の金敷の鍛造力Ｆは作用点１に作用する。同様に
斜線Ｂ領域は２回目、……、斜線Ｄ領域は４回目の各圧
下による圧下量を示す。金敷による圧下が進むと、圧下
時に金敷4a〜4dが被鍛造材10に最初に接触する場所が移
動し、２回目では２′点に、３回目は３′点に、４回目
は４′点に夫々移動する。例えば、４回目の鍛造力Ｆが
最初に作用する作用点４′は被鍛造材10の中心Ｏを通る
鍛造中心CLから距離（偏倚量）ｌだけ離れており、第５
図に示すように鍛造力の作用点が鍛造中心CLから被鍛造
材の回転方向（第５図矢印Ｘで示す方向）と逆方向に偏
倚すると、圧下時に被鍛造材10の回転方向と逆方向に被
鍛造材10を回動させるモーメントが作用することにな
る。

このような鍛造力Ｆの作用点は金敷の軸方向位置によ
り異なる。第６図は金敷の軸方向位置に沿う上述の鍛造
力の作用点の偏倚量ｌの変化を、回転角度θをパラメー
タ（θ_１〜θ_３、θ_１＜θ_２＜θ_３）として示してあ
る。第６図から明らかなように、偏倚量ｌは回転角θが
小さいと（回転角度がθ_１の場合）各位置での偏倚量ｌ
が大きくなり被鍛造材10を逆方向に回転させる大きなモ
ーメントが作用することになる。被鍛造材10の送り速度
が小さい間は圧下量が小さいためにこのような大きなモ
ーメントが作用しても鍛伸が可能である。しかしなが
ら、送り速度の増加と共に圧下量が増加すると、第４図
に示すブレーキ装置28により、駆動軸20を停止位置に保
持しようとしても駆動軸20とチャック装置21との間に滑
りが生じて圧下中に逆方向に回動されて元の位置に戻
り、同じ位置を繰り返し鍛錬することになる。その結
果、鍛伸された被鍛造材10の表面形状は多角面となり、
表面の凸形状が大きくなる。

一方、回転角度θが大き過ぎると（回転角度がθ_３の
場合）、逆に被鍛造材10を回動方向Ｘに回動させようと
するモーメントが作用することになり、この場合にも送
り速度に依っては鍛伸された被鍛造材の外表面凸形状が
大きくなり、好ましくない。

回転角度θ_２で被鍛造材10を回動する場合には、第６
図に示すように、図中金敷の左半部でプラスのモーメン
ト、即ち、被鍛造材10を回動方向Ｘと逆の方向に回動さ
せるモーメントが生じ、右半部でマイナスのモーメン
ト、即ち、同じ方向に回動させるモーメントが生じ、こ
れらのモーメントが相殺され、鍛造力Ｆによるモーメン
トが小さくなる。このため、被鍛造材10とチャック装置
21との間の回転滑りが少なくなり、被鍛造材10の送り速
度を増加させることができる。

最適回転角度θは種々の鍛伸条件によって設定され
る。この鍛錬条件には、被鍛造材の鋼種、鍛造前外径、
鍛錬比（圧下量）、送り速度、鍛造温度、金敷による一
回の圧下量及び圧下回数（ハンマーブロー数）、金敷形
状等が含まれる。

又、回転角度θを大きい値に設定すると、１パス当た
りの圧下回数（ハンマーブロー数）が少なくなり、局部
発生熱（加工発熱）は早期に分散され、恒温鍛造を行う
上で有利である。一方、回転角度θを小さくすると、被
鍛造材10の送り速度と回転角度との関係から被鍛造材10
に生じる歪深さが深くなり、内部歪浸透度が大きくなる
と共に１パス当たりのハンマーブロー数が多くなり、１
パス当たりの歪の掛かる比率が高まる。しかしながら、
回転角度θを小さくすればするほど鍛伸された被鍛造材
の外表面は多角面となり、表面凸形状が小さくなるので
仕上げパスでは回転角度θを小さく設定すると有利であ
る。

（実施例）外径160mmの超硬合金SKD61材料を鍛造温度1150℃に加
熱し、第１表に示す種々の送り速度及び回転角度で鍛錬
し、１パスでいずれも外径110mmに細径化した。このと
き当接面が被鍛造材に対して４゜傾斜した金敷を使用
し、ハンマーブロー数200回／分、回転角度13゜,19゜,2
6゜、送り速度6m/min・8m/minに夫々に設定した。鍛造
後の被鍛造材の仕上り形状、内部品質から鍛伸条件の良
否を評価した。表１中、◎は生産性が高く、表面キズ、
真円度、マクロ組織（内部鍛錬効果）等の鋼材の品質が
良好なもの、○は生産性が低いものの鋼材の品質が良好
なもの、×は鋼材の表面凸形状が大きく、品質上劣るも
のを示す。

（発明の効果）以上詳述したように本発明の鍛造装置に依れば、マニ
ピュレータ装置により被鍛造材を１回の圧下毎に所定の
回転角度宛回転させるその回転角度を被鍛造材の鍛伸条
件に応じた値に設定することにより、被鍛造材の送り速
度を可能な限り大きく設定することができ、生産性が向
上すると共に被鍛造材の品質が向上する。又、同じ送り
速度であっても１パス当たりのハンマーブロー数を可変
にすることが出来、パス毎に鍛錬度を変えて最適な圧化
量が選択できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は鍛造装置の全体構成を示す概略側面図、第２図
は、第１図に示す鍛造機４の金敷4a〜4dのレイアウトを
示す断面図、第３図は同軸方向断面図、第４図は、第１
図に示すマニピュレータ装置５の構成を示す概略斜視
図、第５図は被鍛造材10の回転に伴って変化する、鍛造
力Ｆの作用点位置を説明するための図、第６図は金敷の
それぞれの軸方向位置における鍛造力の作用点の偏倚量
を示すグラフである。１……鍛造装置、2,5……マニピュレータ装置、４……
鍛造機、4a〜4d……金敷、10……被鍛造材、20……駆動
軸、21……チッャク装置、23……ウォームギア、24……
ウォーム、25……駆動モータ、28……ブレーキ装置、29
……制御装置、30……操作盤。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マニピュレータ装置に把持された被鍛造材
をその軸方向に対し直交する複数の方向から金敷により
同時に圧下し、１回の圧下毎に被鍛造材をその軸方向に
所定量宛移動させると共にその軸周りに所定回転角度宛
回転させて被鍛造材を鍛伸する鍛造装置において、前記
マニピュレータ装置は、前記所定回転角度を鍛伸条件に
応じた値に設定可能に構成されていることを特徴とする
鍛造装置。