JP3756375B2 - 鍛造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークを鍛造成形するための鍛造装置に関し、特に、ワークに対する成形速度を調節可能とする鍛造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、鍛造装置によってワークを鍛造成形する場合、金型にワークを載置し、該ワークの上面をパンチによって押圧することにより所定の形状に鍛造成形している。その際、例えば、油圧機構を用いてパンチを移動させる速度(プレス速度)と、パンチがワークを押圧する速度(成形速度)とは略同一である。一方、鍛造は熱間鍛造と冷間鍛造とに分けることができるが、ワークを成形しようとする場合、熱間鍛造と冷間鍛造とでは、前記ワークに対する成形速度が異なる。すなわち、熱間鍛造のパンチの成形速度は、冷間鍛造のパンチの成形速度と比較して略2倍の速度となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の鍛造装置では、プレス速度と成形速度とが略同一のため、熱間鍛造と冷間鍛造とを1台の鍛造装置で行うことができなかった。そのため、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとすると、ワークの成形条件(熱間鍛造又は冷間鍛造)に適合する鍛造装置を複数台設置する必要がある。これにより、設備投資の増大と鍛造装置の設置スペースの拡大化とを招き、装置自体の効率的な運用が困難になるとともに成形品の製造コストの低廉化が達成されない懸念を生じている。
【0004】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、成形速度をワークの成形条件に適合する速度に変化可能に構成し、これによって、1台の鍛造装置で熱間鍛造と冷間鍛造とを行うことができ、このため設備費用の削減と設置スペースの縮小化、さらには鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上するとともに成形品に対する製造コストの低廉化を図ることができる鍛造装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、第1と第2の金型の間に載置したワークを、前記第1と第2の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して該ワークを鍛造成形する鍛造装置において、前記パンチが臨む一方の金型を一端部に固着したピストンを有し、前記ピストンは、前記一方の金型に近接するダイセットに形成されたシリンダ室内に配設され、前記シリンダ室には、第1及び第2の連結孔が設けられるとともに、油を貯蔵するタンクと、油を送給するためのポンプと、前記ポンプに並列に配置される圧力調整弁とを備える油圧機構が連結され、前記油圧機構により前記シリンダ室内が油によって加圧されている状態で、前記パンチが前記シリンダ室内の油圧に抗して前記ワークを押圧した後、このワーク押圧に伴って前記ピストンが押圧した油の圧力が前記圧力調整弁に予め設定された設定圧力以上となったときに前記圧力調整弁が作動することにより前記シリンダ室内の油が前記第1及び第2の連結孔から前記油圧タンクに導出され、前記設定圧力を変更することで前記第1及び第2の連結孔の双方から前記油圧タンクに導出される油の量を変更して前記ピストンの変位速度を変化させることを特徴とする。
【0006】
これにより、圧力調整弁が作動する圧力(作動圧力)を所望の圧力に設定し、その設定圧力値において該圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室内から油圧タンクへと戻される油の量を制御することにより、パンチの作用下に該シリンダ室内を変位するピストンの変位量を決定できる。そして、単位時間当たりの前記ピストンの変位量を算出すれば、該ピストンの変位する速度が求められる。この場合、ピストンが変位する速度(ワークがパンチによって押圧されながら移動するときの速度)が成形速度となるため、圧力調整弁の作動圧力に対応して成形速度が決定される。例えば、プレス速度を熱間鍛造用の速度に設定した場合、ピストンの変位する速度(成形速度)を冷間鍛造用の速度(熱間鍛造用のプレス速度の略半分の速度)となるように圧力調整弁の作動圧力を設定すれば、冷間鍛造の作用下にワークを成形することが可能となる。
【0007】
従って、ワークの成形条件(熱間鍛造又は冷間鍛造)に適合する成形速度で該ワークを成形できるため、1台の鍛造装置で熱間鍛造及び冷間鍛造を行うことが可能となる。しかも、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとき、複数台の鍛造装置を設置する必要がないため、設備費用の削減及び設置スペースの縮小化が可能となるとともに、鍛造装置の運用効率が飛躍的に向上し、さらには製造コストの低廉化を図ることができる。
【0008】
上述の構成を有する鍛造装置において、前記タンクから前記ポンプまでの油通路の直径をd1とし、、該ポンプから前記第1の連結孔までの油通路の直径をd2とし、さらに、前記圧力調整弁が設けられる油通路の直径をd3としたとき、d1=d3>d2の関係を満足すると好適である。圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室内から該圧力調整弁が設けられる油通路を通過して油圧タンクへと戻される油が、ポンプ側に流入しポンプを通過することを防止できるからである。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造装置につき、好適な実施の形態を挙げ、添付の図1〜図4を参照しながら以下詳細に説明する。
【0010】
本実施の形態に係る鍛造装置10は、固定部12と可動部14とを有する。固定部12は、図1に示すように、略中央部にシリンダ室16が形成された下ダイセット18と、該シリンダ室16内に変位自在に配設されたピストン20とを有する。前記シリンダ室16内には油22が充填され、該シリンダ室16は連結孔24a及び24bを介して油圧機構26(図2参照)に連結されている。この油圧機構26の構成については、後で詳述する。
【0011】
前記ピストン20から前記下ダイセット18の上面を貫通してロッド28が延在している。なお、図1中、参照符号30は、油の漏洩を阻止するためのシールリングを示す。
【0012】
前記ロッド28の端面の略中央部には凹部32が形成され、該凹部32に爪部34aを有する下金型34が嵌合し、該爪部34aに該下金型34を鉛直下方向に押止する環状のホルダ36の屈曲部36aが係合している。このホルダ36は、前記下ダイセット18上に固着され、前記ロッド28の外周面と摺接自在である。
【0013】
可動部14は、図1に示すように、略中央部に凹部42が形成された環状の上ダイセット40と、該凹部42内に固着された基台44とを有する。前記凹部42内にあって該基台44の底面の略中心部には、スペーサ46が固定されており、該スペーサ46の外周面には環状の保持部材48が外嵌している。前記上ダイセット40は駆動機構(図示せず)に接続されており、該駆動機構の作用下に可動部14は、図1において鉛直方向に上下動自在である。
【0014】
前記スペーサ46の端面の略中央部には、パンチ50が固着され、該パンチ50の該スペーサ46側にはリング52が外装され、このリング52の一端面には前記パンチ50に外嵌したスリーブ54が固着されている。前記スリーブ54は、図1において、上方が肉厚部54aとして形成され、下方がテーパ部を介して該肉薄部54bとして形成されている。
【0015】
また、前記スリーブ54を囲繞するようにセットプレート56が前記リング52に係合している。このセットプレート56は、前記パンチ50の軸方向と直交する方向と該パンチ50の軸方向と直交する方向から所定角度傾斜する方向に連続して形成される第1の空気通路57を有する。そして、前記スリーブ54と前記セットプレート56との間に、該スリーブ54を周回して前記第1の空気通路57と連通する間隙部58が設けられる。
【0016】
さらに、前記スリーブ54の肉薄部54bの先端外周面に摺接した上金型60が前記セットプレート56に固着され、該上金型60に形成された爪部60aには、前記保持部材48の底面に固着され、前記パンチ50、前記リング52及び該セットプレート56に囲繞するホルダ62に設けられ内方へと突出する爪部62aが係合している。これにより、前記リング52、前記セットプレート56及び前記上金型60が、鉛直上方向へと押止された状態となる。
【0017】
前記ホルダ62には、前記パンチ50の軸方向と該パンチ50の軸方向と直交する方向に連続して形成される第2の空気通路63が設けられ、該第2の空気通路63は圧縮空気供給源(図示せず)に連結されるとともに、前記リング52及び前記セットプレート56と前記ホルダ62との間に設けられる空隙部65に連通する。従って、前記圧縮空気供給源からの圧縮空気の作用下に、前記第2の空気通路63、前記空隙部65及び前記第1の空気通路57を介して前記間隙部58に空気が供給され、それにより、前記スリーブ54が鉛直上方向に押圧されることになる。
【0018】
前記下金型34の先端部、前記パンチ50の先端部及び前記上金型60との間で、ワークWの上面を該パンチ50によって押圧したときに、該ワークWが塑性変化するためのキャビティ64が形成される。
【0019】
次に、油圧機構26の構成について説明する。この油圧機構26は、図2に示すように、油圧タンク66からシリンダ室16へと油22を送給する送給部68と、該シリンダ室16から該油圧タンク66へと該油22を戻す戻り部70とから構成されている。
【0020】
送給部68は、前記油22をシリンダ室16に送給する油圧ポンプ72と、該油圧ポンプ72にクラッチ75を介して連結されるモータ73と、前記油22が該油圧ポンプ72に逆流することを防止するために該油圧ポンプ72の吐出側に設けられる第1の逆止弁74と、該第1の逆止弁74の出口側に配置された可変の第1の絞り弁76と、該油22の通路となる油通路78とを有する。前記第1の絞り弁76の出口側が前記シリンダ室16に形成された連結孔24aに連結され、また、前記油圧ポンプ72と前記第1の逆止弁74とに並列に圧力調整弁80と第2の逆止弁82とが配置されている。この第2の逆止弁82は、前記油22を前記油圧ポンプ72により前記シリンダ室16に送給するときに、前記圧力調整弁80に油22が直接進入することを阻止する機能を有している。
【0021】
なお、図2に示されるように、前記油通路78は、前記油圧ポンプ72の吸込側の吸込通路78aと、該油圧ポンプ72の吐出側から前記連結孔24aまでの吐出通路78bと、前記圧力調整弁80と前記第2の逆止弁82とが設けられる並列通路78cとを含む。この場合、吸込通路78aの直径をd1、吐出通路78bの直径をd2、並列通路78cの直径をd3としたとき、d1=d3>d2の関係を満足するように各通路78a〜78cの直径が設定される。
【0022】
戻り部70は、前記シリンダ室16に形成された連結孔24bと前記油圧タンク66とが第3の逆止弁84と第2の絞り弁85とが設けられた油通路86を介して連結された構成となっている。このとき、前記第3の逆止弁84より前記第2の絞り弁85の方が前記連結孔24b側に配置される。
【0023】
本実施の形態に係る鍛造装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用及び効果について説明する。
【0024】
先ず、図2に示すように、油圧機構26を構成する圧力調整弁80を所望の圧力で作動するように設定し、モータ73の作用下に油圧ポンプ72を作動させてシリンダ室16内に油22を送給するとともに、該シリンダ室16内を加圧する。その際、前記圧力調整弁80の作動圧力は、前記油圧ポンプ72の送給圧力より高い圧力に設定されている。これにより、前記油圧ポンプ72によって前記シリンダ室16内に油22を送給している最中に前記圧力調整弁80が作動することを確実に防止することができる。一方、前記シリンダ室16内に送給される油22は、第1の絞り弁76によってその流量が制御されている。
【0025】
次いで、下金型34にワークWを載置し(図1参照)、上ダイセット40に接続された駆動機構(図示せず)の作用下に可動部14を鉛直下方向に移動させる。その際、前記可動部14を下動させる速度(プレス速度)は、予め所定の速度に設定されている。これにより、スペーサ46に固着されたパンチ50が前記ワークWの上面を押圧することになる(図3参照)。
【0026】
このとき、前記油圧機構26によって加圧された前記シリンダ室16内の圧力は、前記パンチ50によって前記ワークWが押圧される押圧力より小さいため、このシリンダ室16内のピストン20は鉛直下方向に変位することになる(図3参照)。前記ピストン20が前記シリンダ室16内を鉛直下方向に変位すると同時に、該ピストン20によって該シリンダ室16内に充填された油22が押圧されて、該シリンダ室16に形成された連結孔24a及び24bを介して油圧タンク66へと該油22が戻される。
【0027】
この場合、最初は、前記油圧機構26の戻り部70の油通路86のみで前記シリンダ室16から油圧タンク66へと前記油22が戻され(このとき、第2の絞り弁85によって油圧タンク66へ戻される流量が制御されている。)、その後、圧力調整弁80に設定値以上の圧力が付与されて該圧力調整弁80が作動し、それにより該圧力調整弁80と第2の逆止弁82とが設けられる並列通路78cを通過して該油22が該油圧タンク66へと戻されることになる。その際、油圧ポンプ72の吸込側の吸込通路78aの直径d1、シリンダ室16の連結孔24aに連結される吐出通路78bの直径d2及び並列通路78cの直径d3とは、d1=d3>d2の関係を満足するように設定されているため、該シリンダ室16から該並列通路78cを通過して戻される油22が油圧ポンプ72側に流入し該油圧ポンプ72を通過することを防止している。さらに、第1の逆止弁74により、吐出通路78b、第1の絞り弁76を介して流入する油22が油圧ポンプ72に進入することを阻止している。
【0028】
従って、前記ワークWは前記パンチ50によってその上面を押圧されながら鉛直下方向に移動するとともに、前記下金型34、該パンチ50及び前記上金型60との間に形成されたキャビティ64に該ワークWの肉が流動して該ワークWが鍛造成形されるに至る。
【0029】
その後、図4に示すように、駆動機構(図示せず)の作用下に可動部14を鉛直上方向に移動させ、該可動部14を下金型34から離間させる。そして、移動機構(図示せず)の作用下にワークWを下金型34より離型させる。前記下金型34より離型したワークWは、次工程に搬送されて最終的に所定の寸法及び形状に機械加工が施され、製品として完成される。
【0030】
ここで、本実施の形態においては、パンチ50の作用下にピストン20によってシリンダ室16内に充填された油22が押圧され、該シリンダ室16から油圧タンク66へと油22が戻される。この場合、圧力調整弁80が作動した後、送給部68の該圧力調整弁80と第2の逆止弁82とが設けられる並列通路78cと戻り部70の油通路86との両通路とにより前記油22を前記油圧タンク66へと戻す。従って、油通路86のみで油22を油圧タンク66へと戻すとき(圧力調整弁80が作動する前)と比較して、多量の油22を前記シリンダ室16から該油圧タンク66へと戻すことができる。結局、圧力調整弁80が作動した後は、前記シリンダ室16から前記油圧タンク66へと戻される油22の量が増大するため、前記シリンダ室16内で鉛直下方向に変位する前記ピストン20の速度が速くなる。
【0031】
この場合、前記シリンダ室16内を鉛直下方向に変位する前記ピストン20の速度(ワークWがパンチ50によってその上面を押圧されながら鉛直下方向に移動するときの速度)が成形速度であることから、圧力調整弁80が作動した後に、該ピストン20の変位する速度が所望の速度となるように、該圧力調整弁80が作動する圧力(作動圧力)を設定する。具体的には、予め、前記圧力調整弁80の作動圧力と、その圧力で該圧力調整弁80が作動した後に油通路78を流れる油22の量(シリンダ室16からの油圧タンク66へと戻される量)を求め、その後、その油22の量が戻される際のピストン20の変位量を求める。そして、単位時間当たりの前記ピストン変位量を算出すれば、該ピストン20の変位する速度(成形速度)が求められる。
【0032】
これにより、本実施の形態に係る鍛造装置10によれば、例えば、プレス速度を熱間鍛造用の速度に設定した場合、ピストン20の変位する速度(成形速度)を冷間鍛造用の速度(熱間鍛造用のプレス速度の略半分の速度)となるように、圧力調整弁80の作動圧力を設定すれば、冷間鍛造の作用下にワークWを成形することが可能となる。
【0033】
なお、ピストン20の変位する速度(成形速度)を熱間鍛造用の速度となるように、圧力調整弁80の作動圧力を設定すれば、熱間鍛造の作用下にワークWを成形することも可能となる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧力調整弁の作動圧力を所望の圧力に設定し、その設定圧力値において該圧力調整弁が作動した後に、シリンダ室から油圧タンクへと戻される油の量及びそのときのピストンの変位量(ピストンの変位速度)を制御するようにしている。これにより、圧力調整弁の作動圧力に対応してピストンの変位速度(成形速度)が決定されるため、成形速度を所望の値にすることができる。従って、ワークの成形条件(熱間鍛造又は冷間鍛造)に適合する成形速度で該ワークを成形することができるため、熱間鍛造及び冷間鍛造を、1台の鍛造装置で行うことが可能となる。しかも、熱間鍛造と冷間鍛造との両者を行うとき、熱間鍛造用又は冷間鍛造用のそれぞれの専用の鍛造装置を設置する必要がないため設備費用の削減と設置スペースの縮小化を図ることができ、装置自体の運用効率が飛躍的に向上し、さらには成形品に対する製造コストの低廉化を図ることできるという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る鍛造装置を示す一部省略縦断面図である。
【図2】前記鍛造装置における油圧機構の構成例を示すブロック図を含む該鍛造装置の一部省略縦断面図である。
【図3】図1及び図2の鍛造装置において、ワークにパンチを押圧した直後の状態を示す説明図である。
【図4】図1及び図2の鍛造装置において、下金型から可動部が離間した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
10…鍛造装置 16…シリンダ室
18…下ダイセット 20…ピストン
22…油 26…油圧機構
34…下金型 40…上ダイセット
50…パンチ 60…上金型
66…油圧タンク 72…油圧ポンプ
78…油通路 78a…吸込通路
78b…吐出通路 78c…並列通路
80…圧力調整弁 W…ワーク
Claims (2)
- 第1と第2の金型の間に載置したワークを、前記第1と第2の金型のいずれか一方に臨むパンチによって押圧して該ワークを鍛造成形する鍛造装置において、
前記パンチが臨む一方の金型を一端部に固着したピストンを有し、
前記ピストンは、前記一方の金型に近接するダイセットに形成されたシリンダ室内に配設され、
前記シリンダ室には、第1及び第2の連結孔が設けられるとともに、油を貯蔵するタンクと、油を送給するためのポンプと、前記ポンプに並列に配置される圧力調整弁とを備える油圧機構が連結され、
前記油圧機構により前記シリンダ室内が油によって加圧されている状態で、前記パンチが前記シリンダ室内の油圧に抗して前記ワークを押圧した後、このワーク押圧に伴って前記ピストンが押圧した油の圧力が前記圧力調整弁に予め設定された設定圧力以上となったときに前記圧力調整弁が作動することにより前記シリンダ室内の油が前記第1及び第2の連結孔から前記油圧タンクに導出され、
前記設定圧力を変更することで前記第1及び第2の連結孔の双方から前記油圧タンクに導出される油の量を変更して前記ピストンの変位速度を変化させることを特徴とする鍛造装置。 - 請求項1記載の鍛造装置において、
前記タンクから前記ポンプまでの油通路の直径をd1とし、該ポンプから前記第1の連結孔までの油通路の直径をd2とし、さらに、前記圧力調整弁が設けられる油通路の直径をd3としたとき、d1=d3>d2の関係を満足することを特徴とする鍛造装置。
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