JP3760308B2 - 圧造成形機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてパンチとそれに対応するダイスとで金属素材を圧造成形し、粗から精へと連続多段式にボルトやナットその他の金属パーツ類などを圧造成形する圧造成形機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の圧造成形機は、ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されてクランク運動により往復動するラムとを備え、上記パンチとダイにより金属素材を圧造成形するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した圧造成形機にあっては、たとえば金属素材として線材をカッターで所定長さに切断したものを用いる場合、金属素材の切断面にはカッターによる剪断時の傾斜状歪みが生じることから、該素材をパンチとダイにより圧造成形するとき、その圧造成形を行う領域において荷重の偏りが生ずる。このように圧造域において偏荷重が生ずるとラムとフレーム本体との摺動面間のクリアランスにおいて左右や上下方向へのずれが発生してパンチとダイの正確な芯出しが確保できない問題があった。その結果、ダイ表面とパンチとの平行を乱し、金属素材の精密な圧造成形が行なえないし、また、圧造時にダイにかかる圧力やパンチ表面にかかる力を一定させることができず、工具寿命を短くする問題があった。
【0004】
そこで、本発明は圧造域に入る手前でダイとパンチの正確な芯合わせを行うと共に、そのまま圧造域でのラムの軌道を確保して、高精度の成形品を成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる圧造成形機の提供を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項1の発明は、ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されて往復動するラムとを備え、上記パンチと第により金属素材を圧造成形する圧造成形機において、上記ラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計4個所に、該ラムの摺動側面より若干突出する耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの摺動面となる左右内側面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計4個所に、該フレームの摺動内面より若干突出し、かつ上記ラム側の左右ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の左右摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする。
【0006】
また、請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、ラムの上下摺動面となる上下面における前後部の合計4個所に、該ラムの摺動上下面より若干突出する耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの上下摺動面となる上部内面と底面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の上下ガイド部と対向する範囲の合計4個所に、該フレームの上部内面又は底面より若干突出して、上記ラム側の上下ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の上下ガイド部材又は本体フレーム側の上下ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする。
【0007】
また、請求項3の発明は、上記請求項2の構成に加えて、ラム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれ受圧鋼板でなり、本体フレーム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれニードルベアリング付き受圧部でなる一方、各受圧部のリテーナが本体フレームに側に対してラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、リテーナと本体フレーム側との間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネが介装されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、金属素材を粗から精へと連続的に圧造成形する多段式圧造成形機における本体フレーム1とラム2を平面から視た図を示す。本体フレーム1の所定位置には、ダイブロック3が配設されており、該ダイブロック3には粗から精にいたる複数のダイ4…4が一定間隔で並設されている。また、本体フレーム1におけるダイ4…4の前方側には、ラム2が摺動自由に嵌合されている。ラム2の前面には、上記ダイ4…4と同数のパンチ5…5が各ダイとそれぞれ対向するように保持されていると共に、ラム2の後端が駆動用モータ(図示せず)により回転されるフライホイールと一体のクランク軸6に連結部材7を介して連結されることにより、該ラム2がクランク軸6の回転によるクランク運動によりダイブロック3に向かって往復動するようになされている。
【0011】
なお、上記ダイブロック3の側部には、本体フレーム1の一側部後方より導入される線材Aを供給するための供給用クイル8がダイ4…4と並設して設けられていると共に、該クイル8より供給された線材を一定長さに切断するカッター9が設けられている。
【0012】
そして、上記ラム2には、その左右摺動面となる両側面における前後部の総計4個所に凹部2a…2aが設けられ、これら各凹部2a…2aにラム2の左右摺動面より若干突出する耐摩耗性に優れた受圧鋼板11…11が設けられている。また、本体フレーム1には、図2に示すようにその左右内面の摺動面となるライナーが10,10が設けられ、これらのライナー10,10におけるラム2のパンチ5…5とダイ4…4が圧造成形を行う領域の手前Aからその圧造終了位置Bまで移動する際に上記ラム側受圧鋼板11…11と対向する範囲の総計4個所に凹部10a…10aが設けられ、かつ、これら各凹部10a…10aに本体フレーム2の摺動内面より若干突出して上記ラム側受圧鋼板11…11と接して圧造成形を行う領域の左右のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れたニードルベアリング12付き受圧部13…13が設けられている。
【0013】
具体的には、図2及び図3に示すように本体フレーム1には凹溝1aが形成されており、該凹溝1aの左右内側面に相対向する超硬合金製のライナー10,10が設けられている。ラム2は上記凹溝1内に嵌まり込む断面方形状に形成され、かつラム2の左右は、上記ライナー10,10に対してそれぞれ0.1mm以上のクリアランスを有して摺動可能に支持されている。また、ラム2の下面における左右両端には超硬合金製のライナー14,14が、また本体フレーム1の凹溝1aにおける底面の左右両端部には上記ライナー14,14に対面する超硬合金ライナー15,15が設けられている。
【0014】
そして、ラム2にはその両側面の上下方向中間部に、換言すれば、各パンチ5の中心軸を結ぶ線を対称軸として上下方向に所定幅の上記凹部2aが形成され、該凹部2aに方形状の受圧鋼板11が嵌合固定されている。この場合、受圧鋼板11と外側面とは面一となるように固定される。
【0015】
また、本体フレーム側ライナー10,10には、ラム側の受圧鋼板11と対応する高さ位置に上記凹部10aが設けられ、該凹部10aにニードルベアリング12付きの受圧部13が嵌合されている。該受圧部13は上記凹部10aの底部に嵌合され、ニードルベアリング12を受け止める受圧鋼板13aを備えている。また、ニードルベアリング12は、図2〜図4に示されているように複数本のニードル12a…12aを軸受けするリテーナ12bを有していると共に、該リテーナ12bが上記凹所10a内に、ラム2の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつリテーナ12bとライナー10との間に、ニードルベアリング12と受圧鋼板11との干渉時における衝撃を緩和するバネ16,16が介装されている。そして、ラム2の本体フレーム側ライナー10,10との左右クリアランスをゼロにするため、ラム2と上記ライナー10,10との左右摺動面の隙間よりたとえば0.02mmプラス径になるようにニードルベアリング12が上記ライナ10,10に対し突出状に取付けられている。なお、リテーナ12bは、たとえばバネ16,16などにより受圧鋼板13aに沿ってスライドするように支持される。
【0016】
また、図3において17は、本体フレーム1の上面両側に取付けられるラム2の抑え蓋、また18は抑え蓋17の下面に取付けられた超硬合金ライナーである。
【0017】
次に以上のように構成した圧造成形機の作用について説明する。
まず、ラム2が図1に示す後死点位置から前死点位置に往動するに際し、その後死点位置からパンチ5が金属素材をダイ4に打ち込む圧造域の手前位置Aまでの範囲については移動抵抗少なく抑えた状態で移動する。次いで、パンチ5が圧造域の手前位置Aに位置すると、ラム側受圧鋼板11が本体フレーム側受圧部13のニードルベアリング12に接することになる。これにより、圧造域に入る手前で左右摺動面間のクリアランスがゼロになり、圧造域に入る手前でパンチ5とダイ4の左右の芯合わせが行われて、ダイ4表面に対するパンチ5の平行度が正確に確保されることになる。その後も、ラム2にラム側受圧鋼板11と本体フレーム側受圧部13のニードルベアリング12とで横側からの荷重を与えて左右摺動面間のクリアランスをゼロに保ち、図5及び図6に示すようにラム2の軌道を確保したまま前死点位置まで前進して圧造成形を行うことになる。
【0018】
これにより、圧造域に入る手前でダイ4とパンチ5の正確な左右の芯合わせを強制的に行うことができると共に、その位置から圧造が終了する前死点位置までのラム2の軌道を確保して左右へのずれを大幅に軽減することができ、その結果、金属素材の切断面に歪みなどがあっても高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる。また、受圧鋼板11とニードルベアリング付き受圧部13との組合せでゼロクリアランスを保つガイド機構を構成するから、圧造域でのラム2の軌道を確保できながら、圧造域での摺動抵抗も効果的に抑えることが可能となる。
【0019】
その後、ラム2が前死点位置から復動してパンチ5がダイ4との圧造域から後退すると、ラム側受圧鋼板11と本体フレーム側ニードルベアリング12との接合がなくなり、左右のゼロクリアランスが解除される。これにより、圧造域の手前位置から下死点位置間におけるラム2の摺動は摩擦抵抗が少なく抑えられた状態の基でスムースに行われる。
【0020】
また、ライナー10,10に左右ニードルベアリング12,12を取付ける際、ライナー10,10に対し左右ニードルベアリング12,12をラム2の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、ライナー10,10と左右ニードルベアリング12,12のリテーナ12b,12bとの間にバネ16,16が介装されているので、左右ニードルベアリング12,12間への左右受圧鋼板11,11の突入時には、図4の位置から図7に示すように左右ニードルベアリング12,12がバネ16,16に抗してラムの前死点側に移動することにより、その衝撃を効果的に緩和することができる。なお、このように衝撃を緩和できる上記バネ16,16を介装するのが好ましいが、ライナー10,10に左右ニードルベアリング12,12を直接固定する構造とすることも可能である。
【0021】
さらに、ラム2の左右は、上記ライナー10,10に対してそれぞれ0.1mm以上のクリアランスを有して摺動可能に支持された構造となっているので、圧造時に、本体フレーム1にかかる負荷により該フレーム1の長さ方向中間部が内方に歪んで幅狭となる所謂折箱現象が発生することがあっても、本体フレーム側ライナーとラムの側面とが接触するまでには至らず、これにより、ラム2に焼き付きが発生するといった事態を防止できる。
【0022】
図8は別の実施の形態を示すもので、上記した実施の形態の左右摺動面に左右ゼロクリアランスのガイド機構を設けたものに加えて、上下摺動面にも圧造域においてゼロクリアランスのガイド機構を設けたものである。
【0023】
具体的には、ラム2の上下摺動面となる上下面における前後部の総計8個所に凹部2b…2b,2c…2cが設けられ、各凹部2b…2bにラム2の摺動上面より若干突出する耐摩耗性に優れた上方受圧鋼板21…21が設けられ、また、各凹部2c…2cにラム2の摺動下面より若干突出する耐摩耗性に優れた下方ニードルベアリング22付きの受圧部23…23が設けられている。一方、本体フレーム1側の上下摺動面となる底面と抑え蓋17の内面に、上記パンチ5とダイ4が圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム2側の上方受圧鋼板21…21と下方ニードルベアリング付き受圧部23…23と対向する範囲の総計8個所に凹部17a…17a,1b…1bが設けられる。そして、各凹部17a…17aに本体フレーム2の底面より若干突出して上記ラム2側の上方受圧鋼板21…21と接して上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れたニードルベアリング24付きの受圧ケース25…25が設けられ、各凹部1b…1bに本体フレーム2の底面より若干突出して上記ラム2側の下方ニードルベアリング22…22と接して下方摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた下方受圧鋼板26…26が設けられている。
【0024】
また、ラム2又は抑え蓋17にニードルベアリング22,24を取付ける際には、前述した実施の形態の場合と同様の構造で、下方受圧鋼板26,26へのニードルベアリング22,22の突入又はニードルベアリング24,24間への上方受圧鋼板21,21の突入時の衝撃を緩衝するため、図示していないがラム2又は抑え蓋17に対してニードルベアリング22,24がラム2の往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつラム2又は抑え蓋17とニードルベアリング22,24の各リテーナとの間に緩衝用のバネが介装される。
【0025】
なお、左右摺動面へのガイド部材の取付け構造は前述した実施の形態の場合と同様であるので省略する。
【0026】
このように構成した場合には、まず、ラム2が後死点位置から前死点位置に往動するに際し、その後死点位置からパンチ5が金属素材をダイ4に打ち込む圧造域の手前位置までの範囲については移動抵抗少なく抑えた状態の基でスムースに移動する。次いで、パンチ5が圧造域の手前位置に位置すると、ラム側受圧鋼板11,21が本体フレーム側ニードルベアリング12,24に接すると共に、ラム側ニードルベアリング22が本体フレーム側受圧鋼板26に接することになる。これにより、圧造域に入る手前で左右及び上下摺動面間のクリアランスがゼロになり、圧造域に入る手前でパンチ5とダイ4の左右及び上下の芯合わせが行われて、ダイ4表面に対するパンチ5の平行度が正確に確保されることになる。そして、その後もラム側受圧鋼板11,21とニードルベアリング23が本体フレーム側ニードルベアリング12,24と受圧鋼板26に接し続けることで、ラム2に上下左右からの荷重を与えて左右及び上下摺動面間のクリアランスをゼロに保ち、ラム2の軌道を確保したまま前死点位置まで前進して圧造成形を行うことになる。
【0027】
これにより、圧造域に入る手前でダイ4とパンチ5の正確な左右と上下の両芯合わせを行うことができ、しかも、その位置から圧造が終了する前死点位置までのラム2の軌道を確保して左右及び上下へのずれを大幅に軽減することができる。その結果、より高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具寿命を延ばすことができる。
【0028】
また、ラム2が前死点位置から復動してパンチ5がダイ4との圧造域から後退すると、ラム側受圧鋼板11,21と本体フレーム側ニードルベアリング12,24との接合及びラム側ニードルベアリング23の本体フレーム側受圧鋼板26との接合がなくなり、左右及び上下摺動面間のゼロクリアランスが解除される。これにより、圧造域の手前位置から下死点位置間におけるラム2の摺動は摩擦抵抗が少なく抑えられた状態の基でスムースに行われる。
【0029】
以上の実施の形態では、本体フレーム1とラム2に受圧鋼板やニードルベアリング付き受圧部を設ける簡単な構造としたから、たとえば長期の使用などにより、受圧鋼板やニードルベアリングが摩耗して交換するときには、その摩耗した受圧鋼板やニードルベアリングだけを交換すればよいので、その交換がワンタッチで行える。
【0031】
さらに、ニードルベアリング付き受圧部としては、上述した構成とする他、たとえば受圧鋼板に代えて受圧ケース(図示せず)を用いてもよい。その場合、受圧ケースをラム側又は本体フレーム側の凹部に固定すると共に、該受圧ケースにニードルベアリングのリテーナをラムの往復動方向に一定幅移動可能に支持し、かつ、受圧ケースとリテーナとの間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネを介装するのが好ましい。
【0032】
以上のように本発明によれば、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材として、一方に受圧鋼板を用い、他方にラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えたニードルベアリング付き受圧部を用いる構成とする一方、これら受圧鋼板又はニードルベアリング付き受圧部のうち一方をラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計4個所に、また他方を上記本体フレームのパンチとダイが圧造成形を行う領域の手前から圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計4個所に配置するようにしたから、ラム全体の本体フレームに対するサイド合わせを行うことが可能で、これにより圧造域に入る手前から圧造域の範囲でダイとパンチの高精度なサイド合わせを行うことができ、圧造域でのラムの軌道を確保して左右へのずれを大幅に軽減できる。その上、圧造域での摺動抵抗も効果的に抑えることが可能となり、その結果、高精度の成形品を圧造成形でき、かつ工具の寿命を延ばすことができる。
【0034】
また、本体フレーム又はラムに受圧鋼板やニードルベアリング付き受圧部を設けるだけの簡単な構造としたから、たとえば長期の使用などにより、受圧鋼板やニードルベアリングが摩耗したときには、その交換がワンタッチで行うことが可能となる。
【0035】
また、本体フレーム又はラムにニードルベアリングを取付ける際、本体フレーム又はラムに対し左右ニードルベアリングをラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付け、かつ、本体フレーム又はラムとニードルベアリングのリテーナとの間に緩衝用のバネを介装するようにすれば、ニードルベアリング間への受圧鋼板の突入或いは受圧鋼板間へのニードルベアリングの突入時の衝撃をバネにより効果的に緩和できるので好ましい。
【0036】
さらに、受圧鋼板とニードルベアリング付き受圧部との組合せガイド機構を、本体フレームとラムとの左右対向面の所定位置のみならず、上下対向面の所定位置にも配置するようにすれば、圧造域に入る手前でダイとパンチの正確な左右のみならず上下の芯合わせを行うことができ、その結果、圧造域でのラムの軌道を確保して左右のみならず上下へのずれを大幅に軽減でき、高精度の成形品を圧造成形できながら、かつ工具の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の圧造成形機の要部の平面図である。
【図2】 同ガイド機構の拡大横断面図である。
【図3】 同ガイド機構の拡大縦断面図である。
【図4】 ニードルベアリング付き受圧部の取付け状態を示す説明図である。
【図5】 同ラムが前死点位置に進出した状態を示す一部省略平面図である。
【図6】 同状態のガイド機構の拡大横断面図である。
【図7】 同状態のガイド機構の拡大正面図である。
【図8】 別の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 本体フレーム
2 ラム
4 ダイ
5 パンチ
11 受圧鋼板
12 ニードルベアリング
13 受圧部
16 バネ
21 上方受圧鋼板
22 ニードルベアリング
23 受圧部
24 ニードルベアリング
25 受圧部
26 下方受圧鋼板
Claims (3)
- ダイスを有する本体フレームと、ダイスに対応するパンチを有し、本体フレームに摺動自由に嵌合されて往復動するラムとを備え、上記パンチと第により金属素材を圧造成形する圧造成形機において、上記ラムの左右摺動面となる両側面における前後部の合計4個所に、該ラムの摺動側面より若干突出する耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの摺動面となる左右内側面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の左右ガイド部と対向する範囲の合計4個所に、該フレームの摺動内面より若干突出し、かつ上記ラム側の左右ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の左右摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた左右ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の左右ガイド部材と本体フレーム側の左右ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする圧造成形機。
- ラムの上下摺動面となる上下面における前後部の合計4個所に、該ラムの摺動上下面より若干突出する耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられている一方、本体フレームの上下摺動面となる上部内面と底面で、上記パンチとダイが圧造成形を行う領域の手前からその圧造終了位置まで移動する際に上記ラム側の上下ガイド部と対向する範囲の合計4個所に、該フレームの上部内面又は底面より若干突出して、上記ラム側の上下ガイド部材と接して圧造成形を行う領域の上下摺動面間のクリアランスをゼロにする耐摩耗性に優れた上下ガイド部材が設けられ、かつ、ラム側の上下ガイド部材又は本体フレーム側の上下ガイド部材のうち、一方が受圧鋼板でなり、他方がニードルベアリング付き受圧部でなると共に、該受圧部のニードルベアリングがラムの往復動方向と直交する方向に並列支持された複数のニードルを軸受けするリテーナを備えていることを特徴とする請求項1に記載の圧造成形機。
- ラム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれ受圧鋼板でなり、本体フレーム側の上下及び左右ガイド部材がそれぞれニードルベアリング付き受圧部でなる一方、各受圧部のリテーナが本体フレームに側に対してラムの往復動方向に一定幅移動可能に取付けられ、かつ、該リテーナと本体フレーム側との間に、ニードルベアリングと受圧鋼板との干渉時における衝撃を緩和するバネが介装されていることを特徴とする請求項2に記載の圧造成形機。
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