JP3134733B2 - 押出成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は押出成形装置に関す
る。本発明は例えば鍛造成形装置、具体的には粗材の肉
部を後方押出することによりカップ状成形品を成形する
成形装置に利用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来技術について、押出成形装置として
の代表例である鍛造成形装置を例にとって説明する。こ
の成形装置として、図７に示す様に、粗材Ｗ１を保持す
るための成形凹部１０１を備えたダイス型１０３を下ボ
ルスタ１０５に固定し、円軸状をなすパンチ型１０７を
上ボルスタ１０９に固定し、そして、上ボルスタ１０９
を矢印Ｙ２方向に降下させて、パンチ型１０７の先端部
を粗材Ｗ１の上部に押入し、これにより粗材Ｗ１からカ
ップ状成形品Ｗ２を押出成形する技術が知られている。

【０００３】なおノックアウトピン２０１の矢印Ｙ１方
向への前進、ノックアウトピン２０３の矢印Ｙ２方向へ
の前進により、カップ状成形品Ｗ２はダイス型１０３や
パンチ型１０７から離型される。上記した技術において
は、カップ状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸度を一層
高めることが、近年ますます要請されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記技術
では、カップ状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸度を高
めるには限界がある。例えば、剛性が必ずしも充分では
ない成形装置、或いは、老朽化した成形装置等を用いた
場合には、種々の理由により、図７から理解できる様に
上ボルスタ１０９を保持したスライドラム３００が水平
線Ｈに対してΔＥ傾いていることがある。

【０００５】この様な成形装置を用いた場合には、カッ
プ状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸性を高めるには限
界がある。即ち、図７に示す様に押出成形されたカップ
状成形品Ｗ２の外径の軸芯と内径の軸芯とがΔＳずれて
しまうことがある。この様な場合にはパンチ型１０７に
曲げ応力がかかり易く、無理に成形するとパンチ型１０
７の折損が誘発されることがある。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、その課題は、成形品の外面と内面との同軸性を
高めるのに有利であり、設備の剛性が必ずしも充分では
ない場合や設備が老朽化した場合であっても、成形品の
外面と内面との同軸性を高めるのに有利な押出成形装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る押出成形
装置は、粗材を保持する成形凹部を備えたダイス型と、
ダイス型の上方に配設され、ダイス型に対して昇降可能
な昇降体と、昇降体に装備され、昇降体の下降に伴いダ
イス型の成形凹部内の粗材に押入される軸状をなすパン
チ型とで構成され、パンチ型は、粗材への押入に伴い水
平方向に移動可能にされており、パンチ型が粗材へ押入
する際におけるダイス型の成形凹部とパンチ型との同軸
性を高めたことを特徴とするものである。

【０００８】請求項２に係る押出成形装置は、請求項１
において、パンチ型は、粗材への押入に伴い昇降体に対
して傾動可能にされていることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１によれば、昇降体が下降
すると、昇降体に装備されているパンチ型の先端部は、
ダイス型の粗材へ押入される。これによりカップ状また
はスリーブ状の成形品が成形される。成形品の外面と内
面との同軸性が低い場合には、パンチ型は粗材への押入
に伴い、同軸性を高める様に水平方向に移動する。

【００１０】本発明で用いる昇降体としては通常、上ボ
ルスタを採用でき、粗材としては炭素鋼等の金属を一般
的には採用できる。請求項１によれば、昇降体とパンチ
型との間に、パンチ型を昇降体に対して水平方向に移動
可能とするパンチ型水平移動手段、例えばボールベアリ
ング装置を介在させることができる。

【００１１】請求項２によれば、パンチ型は、粗材への
押入に伴い昇降体に対して傾動するので、成形品の外面
と内面との同軸性を高めるのに一層有利である。請求項
２によれば、昇降体とパンチ型との間に、パンチ型の先
端部を昇降体に対して傾動可能とする調芯機能を備えた
パンチ型傾動手段、例えばころ軸受を介在させることが
できる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の実施例１を説明する。この
例は、カップ状成形品を冷間鍛造で後方押出成形する鍛
造成形装置に適用したものである。この装置ではプレス
ベッド１には、基台としての下ボルスタ２が配設されて
いる。下ボルスタ２には厚肉円筒形状のダイスホルダ２
０が保持され、ダイスホルダ２０に厚肉円筒形状のダイ
ス型２２が固定されている。ダイス型２２は、成形凹部
２２ｃを備えた第１ダイス型２２ｆと、第１ダイス型２
２ｆの回りを拘束する第２ダイス型２２ｉとで構成され
ている。

【００１３】成形凹部２２ｃ及び下ボルスタ２の孔２ｓ
には、下ノックアウトピン２４が縦型に挿入されてい
る。プレスベッド１の対面する様にスライドラム３が配
設されている。スライドラム３の下面部には、昇降体と
しての上ボルスタ４が配設されている。上ボルスタ４
は、下ボルスタ２に対面する様にダイス型２２の上方に
位置している。上ボルスタ４は、縦向きのガイドポスト
２６に案内されて矢印Ｙ１、Ｙ２方向に昇降可能とされ
ている。上ボルスタ４の下面部には中間フレーム４５が
固定されている。

【００１４】上ボルスタ４の孔４ｓ及び中間フレーム４
５の孔４５ｓには上ノックアウトピン４２が縦型に挿入
されている。上ノックアウトピン４２の先端部４２ｒと
ノックアウトスリーブ４４とが連結されている。従って
上ノックアウトピン４２が矢印Ｙ２方向に前進すると、
ノックアウトスリーブ４４が同方向に下降する。ノック
アウトスリーブ４４は、円形状の挿入孔４４ｃを備えた
ノックアウト用の長筒形状の円筒体４４ｄをもつ。

【００１５】上ボルスタ４の下面部には調芯用ボールベ
アリング装置５が保持されている。調芯用ボールベアリ
ング装置５は、上ボルスタ４の下面部にボルト止め等に
より固定された上ホルダプレート５０と、水平方向に相
対変位可能に上ホルダプレート５０に保持された下ホル
ダプレート５２と、両者の間に介在する転動可能な真球
状の多数個の球体５４とを備えている。

【００１６】なお鍛造成形の際には、調芯用ボールベア
リング装置５の球体５４等には大きなスラスト荷重が作
用するので、硬質で耐久性のある材質で球体５４、上ホ
ルダプレート５０、下ホルダプレート５２等を形成する
ことが好ましい。パンチ型６は、径大な鍔状の基端部６
ａと、基端部６ａに一体的な円柱形状をなす軸状部６ｂ
とを備えている。

【００１７】本実施例によれば、通常の状態つまり非成
形時には、パンチ型６の基端部６ａは中間フレーム４５
の載置部４５ｐに載置されており、従ってパンチ型６の
基端部６ａと調芯用ボールベアリング装置５の下ホルダ
プレート５２とは微小隙間で離間している。しかし鍛造
成形時にはパンチ型６に矢印Ｙ１方向の力が作用するの
で、パンチ型６の基端部６ａの上面が下ホルダプレート
５２に密着する。従って、上記した調芯用ボールベアリ
ング装置５の調芯機能がパンチ型６にも作用する。これ
によりパンチ型６は水平方向に移動可能にされている。

【００１８】更に本実施例によれば、図１から理解でき
る様にパンチ型６の軸状部６ｂは、ノックアウトスリー
ブ４４の円形状の挿入孔４４ｃにスリーブ状の微小隙間
４４ｆを介して挿入されている。微小隙間４４ｆの隙間
幅はパンチ型６のある程度の水平移動を許容する。しか
しその隙間幅は微小であるため、ノックアウトスリーブ
４４の円筒体４４ｄの挿入孔４４ｃの内周面で、パンチ
型６の過剰な水平移動は規制される。

【００１９】従ってノックアウトスリーブ４４の円筒体
４４ｄはノックアウト手段の他に、パンチ型６の過剰変
位を規制するストッパ手段としての機能も期待できる。
次に鍛造成形する場合について説明する。鍛造成形に際
しては、ダイス型２２の成形凹部２２ｃに略円柱形状を
なす炭素鋼系の粗材Ｗ１を装入しておく。粗材Ｗ１は、
ノックアウトピン２４で落ち止めされる。

【００２０】この状態で、鍛造成形装置のプレス機構が
作動して上ボルスタ４が矢印Ｙ２方向に下降すると、上
ボルスタ４と共にパンチ型６は下降する。これによりパ
ンチ型６の先端部が粗材Ｗ１の上部に押入される。よっ
て粗材Ｗ１の肉部分は、パンチ型６の押入方向と反対の
方向である矢印Ｙ１方向に押出される。即ち、粗材Ｗ１
の肉部分が円筒形状にパンチ型６の外周面に沿って後方
押出される。

【００２１】従って図２（Ｃ）から理解できる様に、粗
材Ｗ１から有底形状の穴Ｗａ（径；Ｄ１）を備えたカッ
プ状成形品Ｗ２が成形される。本実施例によれば、図２
から理解できる様に、後方押出工程の前に据込み・芯付
け工程を予め行い、粗材Ｗ１の上面部に浅穴Ｗａ
₀ （径；Ｄ１）を成形して、芯付けを行っておくこと
も、カップ状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸性を向上
させる意味では好ましい。

【００２２】上記した様に成形されたカップ状成形品Ｗ
２は、一般的にはダイス型２２に位置しているので、ノ
ックアウトピン２４の矢印Ｙ１方向への前進によりダイ
ス型２２から離型される。また成形されたカップ状成形
品Ｗ２は、パンチ型６に付着することも間々ある。この
場合には、ノックアウトピン４２の矢印Ｙ２方向への前
進により、ノックアウトスリーブ４４及びノックアウト
用の円筒体４４ｄが矢印Ｙ２方向に前進し、円筒体４４
ｄによりカップ状成形品Ｗ２がパンチ型６から離型され
る。

【００２３】ところで図３から理解できる様にパンチ型
６の軸芯とダイス型２２の軸芯とが後方押出の成形当初
において、Δｍずれていると仮定する。この場合には、
粗材Ｗ１が後方押出される際に肉厚ｔ１と肉厚ｔ２とが
不均一となる（ｔ１＞ｔ２）。このときの応力分布を比
較すると、肉部分が厚い肉厚ｔ１の領域よりも、肉部分
が薄い肉厚ｔ２の領域の方が応力が大きくなり、応力場
の不均一が生じる。しかしながら円周方向で均一な応力
場である方が、成形荷重は小さくて済み、応力的に安定
する。そのため肉厚ｔ１と肉厚ｔ２とが均厚となる様に
パンチ型６の先端部を移動させる力が、肉部分によりパ
ンチ型６の先端部に作用する。

【００２４】従って本実施例によれば、パンチ型６の軸
芯とダイス型２２の軸芯との同軸性が低い場合には、す
なわちカップ状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸性が低
い場合には、調芯用ボールベアリング装置５によりパン
チ型６は水平方向に移動して、前記した肉厚ｔ１と肉厚
ｔ２とが均一となる様にパンチ型６は調芯する。この結
果、成形されたカップ状成形品Ｗ２の外径の軸芯と内径
の軸芯との同軸性が高まる。

【００２５】よって本実施例によれば、剛性が低めの鍛
造成形装置、或いは、老朽化した鍛造成形装置を用いた
ため、スライドラム３が水平線に対して多少傾いていた
場合であっても、カップ状成形品Ｗ２の外径の軸芯と内
径の軸芯との同軸性が高まり、カップ状成形品Ｗ２の品
質の安定化に貢献できる。また本実施例によれば、鍛造
成形前に粗材Ｗ１がダイス型２２の成形凹部２２ｃ内で
多少傾いていた場合であっても、カップ状成形品Ｗ２の
外径の軸芯と内径の軸芯との同軸性が高まり、カップ状
成形品Ｗ２の品質の安定化に貢献できる。

【００２６】（実施例２）以下、本発明の実施例２を図
４〜図６に模式的に示す。この例は、前記した実施例と
基本的同様の構成であり、従って同一部分には同一の符
号を付する。この例も、カップ状成形品Ｗ２を冷間鍛造
で後方押出成形する鍛造成形装置に適用したものであ
る。

【００２７】この例においても図４に示す様に、上ボル
スタ４の下面部には調芯用ボールベアリング装置５が保
持されている。調芯用ボールベアリング装置５は、上ボ
ルスタ４の下面部に固定された上ホルダプレート５０
と、水平変位可能に上ホルダプレート５０に保持された
下ホルダプレート５２と、両者の間に介在する真球状の
多数個の球体５４とを備えている。

【００２８】この例においても実施例１と同様に、調芯
用ボールベアリング装置５の調芯機能により、パンチ型
６は水平方向に移動可能にされている。更にこの例によ
れば、パンチ型６の基端部６ａには、自動調芯機能を備
えたスラストころ軸受８が保持されている。スラストこ
ろ軸受８による調芯機能により、パンチ型６の軸状部６
ｂの中心軸芯は矢印Ｃ１方向に傾動可能とされている。
なお図４や図６においてはスラストころ軸受８は模式化
して記載されている。

【００２９】この例においても実施例１と同様に、パン
チ型６の軸状部６ｂは、ノックアウトスリーブ４４の円
形状の挿入孔４４ｃに微小隙間４４ｆを介して挿入され
ている。微小隙間４４ｆの隙間幅はパンチ型６の軸状部
６ｂのある程度の水平移動や傾動を許容する。しかしそ
の隙間幅は微小であるため、パンチ型６の過剰な水平移
動や過剰な傾動は、挿入孔４４ｃの内周面で規制され
る。

【００３０】スラストころ軸受８の要部の断面を図５に
示す。図５から理解できる様に、スラストころ軸受８
は、転動面８０ｆを備えたリング状の内輪８０と、転動
面８２ｆを備えたリング状の外輪８２と、内輪８０の転
動面８０ｆと外輪８２の転動面８２ｆとの間に介装され
た転動可能な多数個の球面ころ８４とを備えている。球
面ころ８４は、曲率半径が大きな球状円弧面の一部で構
成されている。外輪８２の転動面８２ｆや内輪８０の転
動面８０ｆも、曲率半径が大きな球状円弧面の一部で構
成されている。従って球面ころ８４による転動機能によ
って、内輪８０は外輪８２に対して相対的に矢印Ｃ１方
向に傾動可能とされている。

【００３１】この例では、スラストころ軸受８の内輪８
０はパンチ型６に圧入等で固定されている。この例で
は、通常の状態つまり非成形時には、パンチ型６の基端
部６ａは中間フレーム４５の載置部４５ｐに載置されて
おり、更に図５から理解できる様にスラストころ軸受８
の外輪８２と調芯用ボールベアリング装置５の下ホルダ
プレート５２との間には隙間８２ｈが形成されている。

【００３２】そして鍛造成形時にはパンチ型６にこれを
持ち上げる方向に力が作用するので、スラストころ軸受
８の外輪８２が下ホルダプレート５２に密着する。これ
によりパンチ型６に水平移動による調芯機能、傾動によ
る調芯機能が作用する。なお鍛造成形の際には、調芯用
ボールベアリング装置５の球体５４、スラストころ軸受
８の球面ころ８４、外輪８２、内輪８０等には、大きな
スラスト荷重が作用するので、硬質で耐久性のある材質
で球体５４、球面ころ８４、外輪８２、内輪８０等を形
成することが好ましい。

【００３３】この例においても鍛造成形に際しては、実
施例１の場合と同様に、ダイス型２２の成形凹部２２ｃ
に炭素鋼系の円柱形状の粗材Ｗ１を装入しておく。この
状態で、鍛造成形装置のプレス機構が作動して上ボルス
タ４が矢印Ｙ２方向に下降すると、上ボルスタ４と共に
パンチ型６は同様に下降して、粗材Ｗ１の上部に押入さ
れる。

【００３４】これにより粗材Ｗ１の肉部分がパンチ型６
の押入方向と反対の方向である矢印Ｙ１方向に押し出さ
れる。即ち粗材Ｗ１の肉部分が円筒形状に後方押出され
る。従って粗材Ｗ１から有底形状の穴を備えたカップ状
成形品Ｗ２が成形される。図２から理解できる様に、後
方押出工程の前に芯付け工程を予め行い、粗材Ｗ１の上
面部に浅穴Ｗａ₀ （径；Ｄ１）を成形して、芯付けを行
っておくことも、カップ状成形品Ｗ２の外径と内径との
同軸性を向上させる意味では好ましい。

【００３５】実施例２によれば、実施例１の場合と同様
に、図３から理解できる様にパンチ型６の軸芯とダイス
型２２の軸芯とが後方押出の成形当初において、Δｍず
れている場合であっても、肉厚ｔ１と肉厚ｔ２とが均厚
となる様に、パンチ型６の先端部を移動させる力が作用
する。これにより後方押出の成形当初において、カップ
状成形品Ｗ２の外径と内径との同軸性が低い場合には、
肉厚ｔ１と肉厚ｔ２とが均厚となる様に、調芯用ボール
ベアリング装置５によりパンチ型６は水平方向に調芯す
る。更に本実施例によれば、スラストころ軸受８により
パンチ型６の軸状部６ｂは傾動して調芯する。

【００３６】この結果、カップ状成形品Ｗ２の外径の軸
芯と内径の軸芯との同軸性が高まる。従って実施例１の
場合と同様に、剛性が低めの鍛造成形装置、或いは、老
朽化した鍛造成形装置を用いたため、図６に示す様にス
ライドラム３が水平線Ｈに対してΔＥ傾いていた場合で
あっても、カップ状成形品Ｗ２の外径の軸芯と内径の軸
芯との同軸性が高まり、カップ状成形品Ｗ２の品質の安
定化に貢献できる。

【００３７】（他の例）上記した例は冷間鍛造成形する
装置に適用したが、これに限らず温間鍛造する装置、熱
間鍛造する装置にも適用できる。 （付記）上記した実施例から次の技術的思想も把握でき
る。 ○パンチ型の水平移動及び傾動の少なくとも一方の過剰
変位を規制するストッパ手段が装備されていることを特
徴とする請求項１または２に記載の装置。 ○パンチ型の水平移動及び傾動の少なくとも一方の過剰
変位を規制するストッパ手段が、パンチ型の外周に同軸
的に微小隙間を介して装備されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の装置。

【００３８】

【発明の効果】請求項１によれば、パンチ型は粗材への
押入に伴い、同軸性を高める様に水平移動可能であるた
め、成形品の外面と内面との同軸性を高めることができ
る。請求項２によれば、パンチ型は粗材への押入に伴
い、同軸性を高める様に水平移動可能かつ傾動可能であ
るため、成形品の外面と内面との同軸性を一層高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る装置の構成図である。

【図２】芯付け工程を説明する構成図である。

【図３】同軸性が低い場合の粗材の構成図である。

【図４】実施例２に係る装置の構成図である。

【図５】スラストころ軸受の構成図である。

【図６】使用状態における実施例２に係る装置の構成図
である。

【図７】従来技術に係る装置の構成図である。

【符号の説明】

図中、２は下ボルスタ（基台）、２２はダイス型、２２
ｃは成形凹部、３はスライドラム、４は上ボルスタ（昇
降体）、５は調芯用ボールベアリング、６はパンチ型、
８はスラストころ軸受を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粗材を保持する成形凹部を備えたダイス型
   と、 該ダイス型の上方に配設され、該ダイス型に対して昇降
   可能な昇降体と、 該昇降体に装備され、該昇降体の下降に伴い該ダイス型
   の成形凹部内の粗材に押入される軸状をなすパンチ型と
   で構成され、 該パンチ型は、粗材への押入に伴い水平方向に移動可能
   にされており、該パンチ型が粗材へ押入する際における
   該ダイス型の成形凹部と該パンチ型との同軸性を高めた
   ことを特徴とする押出成形装置。
2. 【請求項２】パンチ型は、粗材への押入に伴い昇降体に
   対して傾動可能にされていることを特徴とする請求項１
   に記載の押出成形装置。