JP3657136B2

JP3657136B2 - ロータリー式据込み加工装置

Info

Publication number: JP3657136B2
Application number: JP34497198A
Authority: JP
Inventors: 昭三中野; 清和奥野
Original assignee: 株式会社月星製作所
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: JP2000167638A

Description

【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、冷間鍛造加工する装置に係り、より詳しくは上型及び下型からなる金型で据込み加工する場合に下型を所定ピッチづつ移動させて、その移動した位置で、対向する上型によって所望の形状に成形するロータリー式据込み加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
線材や棒材を圧縮成形するものとして据込み加工がよく知られている。その据込み加工するものとしては、ボルトやリベットの頭部の成形を火造り（熱間）鍛造加工から、燐酸皮膜処理法を利用するようになって、冷間鍛造加工が主な生産方法となってきている。この冷間鍛造加工は、もとの素材の形とは全く異なったものとなり、塑性変形に伴う残留応力、異方性、析出硬化、材質改善ができることが大きな特徴であり、自動車部品や機械部品の多くの部品加工に利用されている。
【０００３】
ところで、金型としては、「プレス型設計資料集」（昭和４０年６月１日日本工業技術振興協会発行発売元株式会社オーム社書店第６章冷間圧縮圧造プレス型の設計資料５．製品設計に対する考慮第1９８頁参照）によれば、頭付き部品加工のための工程分割の例として、三度打ち、すなわち図９で示すような線材のビレット（以下、単に素材という）Ｓをダイス５１の孔Ｈに挿入し、ついでパンチ５２ａ、５２ｂ、５２ｃによってＰ方向に荒押し、中押し、仕上げ押しというように、据込み加工されることが開示されている。
【０００４】
図９の図示からも理解できるが、この金型例は、一般的には玉継手として使用されるボールスタッドの球（頭）部を製作されるような場合に適用されている。この場合素材Ｓを孔Ｈに挿入する待機の工程、ついで荒押し、中押し、仕上げ押しの各工程でのダイス５１の据込み部５０は、仕上がり予定の臼のような半球形状になっていて、孔Ｈも一定の直径である。パンチ５２ａは荒押し、パンチ５２ｂは中押し、パンチ５２ｃは仕上げ押しと、その加工目的と据込み比率に準拠して形状を順次球形に、一方向（Ｐで示す方向）に圧縮据込み加工している。そして、その加工は、円盤状のデスク（図示せず）の外周縁に中心から等分された等ピッチで少なくとも材料挿入、荒押し、中押し、仕上げ押しのダイス５１、５１、５１、５１を固定し、それに対向するように荒押し、中押し、仕上げ押しのパンチ５２ａ、５２ｂ、５２ｃをダイホルダー（図示せず）側に固定し、ダイス５１側デスクを前記分割された１ピッチ回転移動する毎にプレス作動して、荒押し、中押し、仕上げ押し、製品排出、素材挿入の工程が繰り返され、夫々を効率よく順次加工されている。
【０００５】
この場合、プレス圧縮加工がダイス５１側のＰ方向に押圧するため、素材Ｓが順次工程を経過するうちにダイス５１の孔Ｈに対して嵌合されるように結合され、該結合は、焼入れした硬い金型を破損させるようなこともあったので、本出願人は特願平１０−２６９２８１号で冷間鍛造用金型として、その改良した金型を出願している。
【０００６】
以下、説明にあたって、図１ないし図９で使用する符号は特願平１０−２６９２８１号と同一部品及び同一機能を有する部分は、同明細書並びに図面に記載した同一符号を用いるものとする。また、図面ではボルト、ねじ部等の固定具は図示を省略するものとする。
【０００７】
すなわち、図７ではプレスが拡開状態の上死点、図８ではプレスが下降した下死点における金型の状態を図示している。上型１はパンチ３を固着したパンチケース４とピストン６とを油圧室７を介して上ホルダー８と連結し、該上ホルダーの中心にパンチガイド１３を先端側に形成したピン受１２を固定し、該先端にはパンチピン５を前記パンチ３の孔３ｈに臨むように組み立ている。下型２では、上ガイド２２，下ガイド２３のテーパー角度と同一とした截頭円錐形状のダイス２１を四つ割型とし、その切断面を押し広げるようにばねを挿入し、該ばねによる拡開によって割ダイス２１が上昇し、前記上型１が下降するとパンチケース４及びパンチ３が割ダイス２１の上面と接触して押し下げ、前記ガイド２２，２３によって該割ダイスは縮小して素材Ｓを把持面２１ｕで狭持して、ついで、パンチケース４からピストン６を通じて油圧室７の作動油を戻し、上型１と下型２との接触状態を保持（ロック）して、その間（プレス下死点に達するまで）にパンチ３が素材Ｓの端部を押圧して据込み部Ａに圧縮据込み加工するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような改良によって、下型２のダイス２１には製品の食いつきがなく、それに伴う金型の破損もなくなり、固く把持され、かつ、製品との分離がされるようになったが、この分離の際に、素材Ｓを支持するカラー２７にしっくりと嵌め込まれていないと、該素材が傾くため、上型１のパンチ３中心と一致しないのでパンチ３の孔３ｈ内に挿入される前に素材を曲げてしまったり、製品を取り出しのときにトラブルを発生するようなことがあった。他方、小型精密プレス（電子部品加工に使用するプレス）のコネクションロッドのような機械部品ではその球（頭）部と軸部との中心が一致していることが最も重要な要件であるため、据込み加工は、中心を一致させることで切削加工ではできない該球（頭）部の形成に適した成形加工であると判断した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、截頭円錐形状で四つ割型としたダイスに、その切断面相互をばねで連係して互いの切断面に対向して付勢され、四つ割りとしたダイスの一つの背面の中心線上で一個のガイドピンを植立し、截頭円錐形状の臼状としたガイドに前記ガイドピンを案内するガイド溝を設け、前記ばねによって連係した割ダイスを押圧して下降することにより該ガイド溝を介して下降し、かつ、該割ダイスを縮小して素材を固く把持し、該割ダイスの押圧を解放することにより該割ダイスは拡開して素材の把持を解くように構成し、据込み工程においては常時前記割ダイスと係合し、また、据込み工程終了時には強制的に係合を解除する手段を設けている。
【００１０】
前記係合手段としては、割ダイス上面に押圧子の先端が突出可能に上ガイドに設け、その押圧子の後方に連結片と該連結片の端にローラーを回動可能に設けるとともに、デスク中央に設置した柱に工程順に基づき等分割設置した上型の同一中心線上に前記ローラーと当接するブロックを固定して、該ブロックと前記ローラーが割ダイスとの確実な係合をして位置決めする係合手段とし、他方、前記柱に、前記ブロックとは反対側に円弧としたレールを固定し、該レールにローラーを案内することにより前記割ダイスと前記押圧子の係合を強制解除するようにしたものであり、さらには、前記押圧子と前記割ダイスとの係合部は互いにテーパー面接触とすることによって、係合（結合）をがたつきのない強固なものとしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、金型の構成では特願平１０−２６９２８１号明細書に記載のものと大差はないので、図７及び図８で上型１と下型２とを該明細書の記載を引用して、図１、図２および図３で本発明に係る下型２の構成を述べ、さらには、図４、図５でその部品の要部と、図６ではロータリー式としたダイセット（金型）の組み合わせ例を詳述することとする。
【００１２】
上型１には、パンチ３を一体に固着したパンチケース４はピストン6と連結され、上ホルダー８と補助ホルダー９を連結するとともに、上ホルダー８のピストン６との嵌合部１６，１７にＯリングまたはパッキングのようなシール部材を設置して、油圧室７を形成している。その油圧室には配管１１によって作動油を供給可能にしてあり、図示していないが、油圧回路にはリリーフ弁やサージタンク及びポンプなどが設置され、油圧室７に一定の作動油を供給し、一定圧以上の圧力がパンチ３またはパンチケース４に作用したときは、その作動油は戻されるように構成してある。また、パンチ３の中央は素材Ｓを案内する孔３ｈがあり、その下端側は大きく面取りしたような広くなった据込み部が形成され、パンチ３及びパンチケース４の外端面は面一に整えてある。さらに、孔３ｈに臨むようにパンチピン５がピン受１２のパンチガイド先端でカラー１４によって固着され、ピン受１２は上ホルダー８の中央になるよう取付板１０にボルト（図示せず）によって固定されている。図中、１５はパンチケース４の摺動のためのストローク空間、４１は下型２の外径４０と嵌め合うための内径である。
【００１３】
下型２は、下ホルダー２４に上ガイド２２、下ガイド２３、受台２５が夫々嵌め合わされて一体化組み立てられ、下部側でノックアウトピン３１の一方端には、素材Ｓを挿入保持するカラー２７を固着し、該素材を安定させるためのシムＪが取り付けてある（図１）。また、２６は高さを調整するためのカラーである。カラー２６（２６ａ）を別体としたのは、素材Ｓの長さが変わったとき、または、この部分で太さを大きくしたいときにカラー２７、場合によってはカラー２６（２６ａ）も設計変更に応じることができるようにしたもので、受台２５と一体に切削加工しても差し支えはない。そして、上ガイド２２と下ガイド２３の穴内面２２ａ、２３ａは截頭円錐形状のテーパーの臼状になっていて、その一箇所に一条のガイド溝２２ｂ、２３ｂを設けてある。また、下ガイド２２の最下位置で、その穴内面２３ａとぴったりと内接して一致する截頭円錐形に切削されたダイス２１を四等分に分割して割ダイス２１（以下、割ダイスを分割する前のダイスと区別することなく、割ダイスと称する）としている。
【００１４】
その割ダイス２１の一個の背面側の中心線上にガイドピン２９を固く打ち込み植立し、また、後述する係合部となるテーパー面Ｔを形成し、さらに四等分にした切断面２１ａ、２１ｂの対称位置に一個のブロック状とした割ダイス２１の夫々に孔２１ｈ、２１ｈを穿孔して、その相対向する孔２１ｈ、２１ｈにばね３０を合計八箇所に挿入し、前記したガイドピン２９をガイド溝２２ｂに嵌まり込むように位置合わせしながら臼状の穴内面２２ａに沿って、割ダイス２１の上面を押えリング２８で押え込み、その押えリングをボルト（図示せず）で固く締め付けて固定する。割ダイス２１は、ばね３０が互いに切断面２１ａ、２１ｂを押圧するように付勢されているから、互いに反発しあってＸ、Ｘ方向に押すからＷ方向に上昇して、押えリング２８と密着した状態で上ガイド２２上方に位置している。四等分した割ダイス２１は縮小して切断面２１ａと２１ｂとが密着することで従来例で説明した据込み部５０と、その下方には把持面２１ｕによって孔Ｈが形成される。
【００１５】
上述上型１において、油圧室７を設け油圧を利用した理由は、油圧は回路調整によって空圧よりも設定圧力を幅広く選定できることにある。また、固定金型２におけるダイス２１を四つ割りとしたのは、分割型とすることにより円筒状の孔内部応力を避けてダイス２１の破損を防止したこと、そしてダイス２１の拡開手段としてばね３０によって相互に対向する切断面２１ａ、２１ｂに互いにその直角方向に付勢できるようにしたこと、及び分割数が多くなるほど把持面２１ｕが幅狭くなるので破損や磨耗の原因になり易い、等が四つ割型とした大きな理由である。そして、ガイドピン２９を割ダイス２１の一箇所とし、ガイド溝２２ｂ、２３ｂの一条としたのは、割ダイス２１が互いにばね３０によって釣合いを保って摺動して縮小、または、拡開するからその作動を円滑にさせるようにしたものである。
【００１６】
また、図７、図８と比較して図２における下ホルダーの高さが高くなっているのは、プレス機械のダイハイトと関係するもので、高さの相違は本発明の要旨とは関係はない。従って、１８、２６ｂ、２６ｃは高さ調整用のカラーであり、２６ｄはバッキングプレートである。２０は、後述する下型２固定用のデスク（回転テーブル）である。さらには、図１ではボルスタープレートＶにはノックアウトピン３１と連通する孔がないが、製品を放出するステージ、例えば、図６に示す第１ステージ（１）製品排出の位置では、プレス機械の下部側に内設されたノックアウト装置（図示せず）と連結されているプレッシャーピンと、前記ノックアウトピン３１とが連接できるようにボルスタープレートＶの孔位置と位置合わせされている。
【００１７】
ついで、図１ないし図３で図示した割ダイス２１と押圧子Ｍとの関係を詳述するに、下ガイド２２の下方で臼状の穴内面２２ａに貫通する孔と座を設けて、ブラケットＭ２をボルトで固定する。このブラケットＭ２の孔及び前記貫通孔とは同一の直径とし、段付きの押圧片Ｍ１をコイルばねＭ４を卷装して収納され、前端はテーパー面Ｔを割ダイス２１に設けたテーパー面Ｔと同一角度に形成してあり、該テーパー面Ｔで接触を保つようになっている。そして、細くなった押圧片Ｍ１の後端軸部端は、接合片Ｍ３とねじ固着され、ピンＭ９を打ち込んで回り止めされ、連接されている。その接合片３にはベアリングのような軸受を装入したローラーＭ６が軸８側でナットＭ７により固定され、該ローラーＭ６は回転自在に保持されている。そしてローラーＭ６は、平常は図３で図示したように軸Ｍ８の位置で割ダイス２１と接触しない位置（図２、図３では押圧片Ｍ１の先端側で一点鎖線で示す位置）が、また、図６で示した第３ステージ（３）では押圧子Ｍと割ダイス２１の係合、すなわち、シリンダー４８を前進させて（矢印方向）ローラーＭ６を押し付けて押圧片Ｍ１を割ダイス２１に係合（結合）させる。なお、押圧子Ｍとガイド溝２２ａ、２３ａとの関係を確実にするためには、図１に図示しているように、キーＫを設けるようにすればよい。
【００１８】
すなわち、図６で示すように、中心に柱４２有するデスク２０に下型２がその外周縁に等分割、等ピッチで配列固定されている。柱４２には、リング４４を２分割して該柱を締め付けるようにボルトで固定し、該リング４４にはブロック取付板４３、レール取付板４５が夫々固着されている。そして、レール取付板４５にはレール４６とシリンダー（油圧又は空気圧によってもよく、シリンダーに代わってカム機構によっても可能）４８及び一個のブロック４７を、さらには、ブロック取付板４３には四個のブロック４７が、前記シリンダー４８に続いて合計五個のブロック４７が下型２と柱４２の中心線上に放射方向に向かって、等分割して固定されている。ちなみに、この図示例では、第１ステージ（１）は製品の排出、第２ステージ（２）は素材Ｓを挿入、第３ステージ（３）はシリンダー４８でローラーＭ６を押し、割ダイス２１を押し下げているプレス下死点で押圧片Ｍ１と割ダイス２１とを係合（結合）させる。第４ステージ（４）から第８ステージ（８）は夫々所定の据込み加工が行われるステージであって、その定位置でブロック４７と下型２２備えた押圧子ＭのローラーＭ６と接触し、押圧片Ｍ１と割ダイス２１との係合を固く保持させ、デスク２０の停止中に上型１が下降し、素材Ｓをそのステージでの設定に基づき成形されるようになっている。従って、本図示例では、第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）の五工程が据込み加工される位置で、その第８ステージ（８）は、従来例での仕上げ押しに相当する。上型１の配列は記載していないが、プレス機械のスライド側に前記第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）の下型２と中心が一致するように固定されている。また、第３ステージ（３）では、割ダイス２１を押込むために、上型１と同様であるがパンチ３を取り外した金型（もしくは、アクチュエーターでもよい）を取付けている。
【００１９】
【実施例】
まず、デスク２０が１ピッチ移動すると各位置でセンサー（図示せず）が位置を確認するとともに、第１ステージ（１）及び第２ステージ（２）ではローラーＭ６がＲ方向（図３参照）にレール４６内に案内されて移動し、押圧片Ｍ１は内装したばねＭ４を圧縮して後退し、割ダイス２１との係合を解き、第１ステージ（１）では仕上げ押し加工が完了した製品が排出（排出・挿入はロボットのような自動搬入出装置で行われるが、図示していない）され、第２ステージ（２）では素材Ｓが挿入される。そして、第３ステージ（３）では、下型２に前記第２ステージ（２）で挿入された素材Ｓが、第４ステージ（４）では素材Ｓが割ダイス２１に把持された状態で、以下、第５ステージ（５）ないし第８ステージ（８）では前ステージの据込み加工された素材Ｓが、夫々の割ダイス２１を押圧片Ｍ１で押圧して把持している。この把持状態を保持できるのは、押圧片Ｍ１を案内する孔と該押圧片Ｍ１先端と割ダイス２１に設けたテーパー面Ｔによって、楔状にしっかりと係合して押し込むため、割ダイス２１の相互に挿入したばね３０の弾性力で割ダイス２１を拡開力が上方向Ｗ（図４参照）に作用し、該楔効果をより高めて係合を強固にさせているからである。そして、ローラーＭ６がブロック４７と接触しているから、該係合はプレス加工中も緩むことはない。
【００２０】
ついで、プレス下降すると、第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）では、夫々下型２と中心を一致させた上型１のパンチ３の孔３ｈに直立状に把持された素材Ｓが挿入され、パンチ３及びパンチケース４が割ダイス２１と接触し、かつ、上ガイド２２の外径４０と補助ホルダー９の内径４１とが噛み合うように嵌め合わされて、ダイセット（金型）の中心が保持され、前記パンチ３及びパンチケース４が割ダイス２１の上面と当接して、直ちにピストン側に負荷が伝達され、油圧室７の設定圧力以上の圧力が伝達されるから作動油は戻され（逃す）、当接状態を保持して割ダイス２１、パンチ３及びパンチケース４とをロック状態にし、さらに、プレス下死点に達するからピン受１２がパンチガイド１３を押圧してパンチピン５に伝達するので、大きなプレス圧力を素材Ｓに加え据込み部Ａに圧縮成形する。他方、この据え込み加工中は、前記油圧室７はダイクッション装置として作用し、該据込み加工における衝撃を緩衝する働きも有している。
【００２１】
この第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）での据込み加工中に、第３ステージ（３）では上型１と同様な金型構成でパンチ３のない状態の金型（もしくは、単なるアクチュエーターでもよい）で割ダイス２１を押し下げ、図３で示すシリンダー４８を矢印方向Ｌに前進させて、押圧子Ｍを前進させ押圧片Ｍ１を割ダイス２１のテーパー面Ｔと係合させる。この係合によって、シリンダー４８の後退後も、前述したように楔効果と同様な効果が得られ、素材Ｓを固く保持させる。
【００２２】
デスク２０は、プレス機械の１ストローク毎に下型２を固定した１ピッチづつ図６の図示例では右方向に回転移動しながら、第１ステージ（１）ではローラーＭ６がレール４６に誘導されて割ダイス２１と押圧片Ｍ１との係合を解き、割ダイス２１が拡開状態になって上昇して、押え板２８と接触して停止し、その停止時に、夫々第１ステージ（１）、第２ステージ（２）での製品排出と素材Ｓの挿入、第３ステージ（３）では素材Ｓの把持、第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）ではブロック４７とローラＭ６との当接による素材Ｓを確実に保持させ、プレス下降すると第３ステージ（３）では素材Ｓを把持し、第４ステージ（４）ないし第８ステージ（８）では据込み加工するように構成している。従って、第３ステージ（３）で素材Ｓを押圧子Ｍと割ダイス２１との係合手段によって把持された後は、第８ステージ（８）が終了して、ローラＭ６がレール４６に誘導されるまでは同一下型２に、その素材Ｓは所望の製品に加工されるまで保持されており、素材Ｓの中心は第４ステージ（４）から第８ステージ（８）へ移動しても同一である。
【００２３】
なお、本発明では据込み加工を五工程としたが、例えば、従来例で説明したように三工程による据込み加工であるときは、上記の第５ステージ（５）、第７ステージ（７）を省略した構成とすれば対応できる。
【００２４】
【発明の効果】
上述のようにダイスは四つ割りとしているから、孔が円筒状のダイスのように加工物が押込まれて外側方向に応力が作用して割れるようなことがなく、しかも截頭円錐形状の臼状のガイドに割ダイスを縮小して素材を把持するから、素材の中心は金型の中心と一致している。そして、その把持において、割ダイスを押圧片の係合によって行い、かつ、その係合はデスクの移動中も保持され、据込み加工する各ステージではブロックとローラーが接触して割ダイスと押圧片との係合を保持しているから、レールがローラーを強制的に誘導するまでは、加工中の素材中心を維持するから、安定した据込み加工ができる。さらには、押圧片と割ダイスはテーパー面接触しているから、押圧子は割ダイスに対して楔効果と同様な固い結合をさせ、把持した素材の中心を据込み加工の終了まで維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金型（下型）の要部を示す。
【図２】本発明の要部を示す断面図。
【図３】図２における一部断面図とした上面図。
【図４】本発明の割ダイスの説明図。
【図５】割ダイスの上面図。
【図６】本発明の下型を配置した全体図。
【図７】本発明における他の実施例における金型（上型・下型）の断面図。
【図８】図７におけるプレス下死点での断面図。
【図９】従来例における金型とその工程図。
【符号の説明】
１上型
２下型
３パンチ
５パンチピン
６ピストン
７油圧室
８上ホルダー
１０取付板
１２ピン受
１３パンチガイド
２０デスク
２１（割）ダイス
２１ａ、２１ｂ切断面
２１ｕ把持面
２２（上）ガイド
２２ｂガイド溝
２３（下）ガイド
２３ｂガイド溝
２８押えリング
２９ガイドピン
３０ばね
４２柱
４６レール
４７ブロック
Ｓ素材
Ａ据込み部
Ｍ押圧子
Ｍ１押圧片
Ｍ６ローラー

Claims

円盤状のデスクの外周縁で等分割された一定ピッチの位置にダイスを有する下型を複数固定し、他方、該下型に対向する位置で工程順に基づくパンチとパンチピンとを具備した上型を上ホルダーに固定して、前記下型を固定したデスクを一定ピッチ移動して停止毎にプレス作動し、前記下型に上型が圧接するプレス下死点近傍で前記パンチ及びダイスの夫々の端部で形成される据込み部に素材を押し込み、順次据込み加工するようにしたロータリー式据込み加工装置において、
前記下型におけるダイスを截頭円錐形状として四つ割型に形成し、その切断面をばねで連係して互いに切断面に対向して付勢され、四つ割りとしたダイスの背面の中心線上で一個のガイドピンを植立するとともに、
截頭円錐形状の臼形としたガイドに前記ガイドピンを案内するガイド溝を設けて、前記ばねによって連係した割ダイスを押圧して下降させ、該ガイド溝にガイドピンは案内されて該割ダイスを縮小して素材を固く把持し、
前記割ダイスの押圧を開放することにより該割ダイスは拡開して素材の把持を解くように構成し、
据込み工程においては常時前記割ダイスと係合する手段を備えて素材を把持し、かつ、
該据込み工程終了時には強制的に係合を解除する手段とを具備したこと、を特徴とする、
ロータリー式据込み加工装置。
プレス作動によって前記割ダイスが押込まれ、かつ、縮小して素材を把持する位置で、該割ダイスの上面に突出する押圧子を上ガイドに設け、
該押圧子の後端にはローラーを回転自在に設けるとともに、前記デスク中央に設けた柱に前記工程順に等分割した上型及び下型の同一中心線上に前記ローラーと当接するブロックを固定して、該ブロックと前記ローラーが当接することで割ダイスと押圧片のテーパー面とが係合して位置決めする手段とし、
他方、前記柱に前記ブロックとは反対側で円弧としたレールを固定して、さらに該レールはローラーを強制的に案内させるような位置に臨ませ、前記割ダイスと前記押圧子の係合を強制的に解除する手段としたこと、を特徴とする、
請求項１記載のロータリー式据込み加工装置。
前記押圧片と割ダイスとの係合部は、互いにテーパー面接触としたこと、を特徴とする、
請求項１及び２記載のロータリー式据込み加工装置。