JP3959465B2

JP3959465B2 - 熱間フォーマー

Info

Publication number: JP3959465B2
Application number: JP2002301105A
Authority: JP
Inventors: 芳一阪村
Original assignee: 株式会社阪村機械製作所
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP2004025298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトやナット或いはその他の各種パーツ類を線状素材を用いて粗から精に熱間圧造により成形する熱間フォーマーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の熱間フォーマーは、たとえば特公平１−２２０４５号公報に記載されているように、５００°Ｃ以上に加熱された線状素材を一定寸法づつ間歇的に筒状クイルへ供給する送りロールと、該ロールに同期して作動して供給された素材を一定寸法に切断する移動ナイフと、互い対をなす複数組のダイとパンチとを有し、上記移動ナイフにより切断したブランクを各組のダイとパンチとの間に順次移送して、粗から精へ段階的に圧造成形することにより、所定形状の製品を成形するよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の熱間フォーマーにあっては、素材を拘束状態で支持する筒状クイルに、たとえば１２００°Ｃまで加熱された線状素材を継続的に供給しながら素材の切断動作を行う構成であるから、素材の高熱が筒状クイルに常時伝導されることになる。その結果、素材の伝導熱により筒状クイルが軟化したり或いはヒートクラックが発生し、長期にわたる使用に耐えない問題を有していた。
【０００４】
なお、この問題に対し、筒状クイル及び移動ナイフの素材からの伝導熱による軟化やヒートクラックの発生を防止する手段として、筒状クイル及び移動ナイフを冷却水により冷却することが考えられるが、筒状クイル及び移動ナイフを冷却すると、筒状クイル内に待機する加熱された素材も同時に冷却されることになる。特に細い素材を熱間圧造する場合には素材の冷却作用が顕著に現れ、そのため、十分な冷却が行えない不具合が生じ、上記冷却手段を採用することができなかった。
【０００５】
また、十分な冷却が行えない状態で放熱効果の低い穴刃を有する移動ナイフを用いようとすると、加熱された素材からの伝導熱により該ナイフも高熱化することになり、移動ナイフも軟化したり或いはヒートクラックが発生したりする問題があった。そのため、穴刃を有する移動ナイフではなく、放熱効果の高いＵ字形のオープンナイフを用いているのが現状である。このオープンナイフを用いた場合には、切断時に熱で軟らかくなった素材はその切断部分が刃の開放側に向かって曲がってしまい、直角に切断された高精度のブランクが得られない問題を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点の解決を図るべくなされたもので、５００°Ｃ以上に加熱された素材を筒状クイルと穴刃を有する移動ナイフにて切断して圧造部に移送する際に、筒状クイル及び移動ナイフが素材の伝導熱により軟化したり、ヒートラックすることがなく、その上、直角切断された高精度なブランクが得られる熱間フォーマーの提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本願の請求項１に記載の発明は、５００°Ｃ以上に加熱された線状素材を筒状クイルの先端口へ送り出してそれを素材の供給方向に対し直交方向に往復動して素材の切断を行う穴刃を有する移動ナイフで切断する素材切断機構と、切断されたブランクを移送しパンチとダイで圧造成形する圧造部とを備えた熱間フォーマーにおいて、筒状クイルの直後に素材の温度保持部を設ける一方、温度保持部の後方に、素材を高速にて筒状クイルに入用な所定の長さ供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると高速にて筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその先端部を温度保持部内に待機させる素材供給機構を設けたことを特徴とする。
【０００８】
なお、線状素材とは、一定長さのバー材やコイル状に巻回された線材を含む概念である。
【０００９】
また、本願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱間フォーマーにおいて、素材供給機構が細径の線状素材を１秒以内の高速にて筒状クイルに入用な所定の長さを供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると１秒以内に筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその素材の先端部を加熱ヒータを有する温度保持部に待機させる一方、移動ナイフが切断したブランクを１秒以内にプッシャーステーション又はダイに移送するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本願の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の熱間フォーマーにおいて、筒状クイル及び穴刃を有する移動ナイフは素材径の変化に対応するため拡径可能な分割開閉機構を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【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、この発明の実施に係る熱間フォーマーの要部の横断面図を示すもので、熱間フォーマー１は、５００°Ｃ以上に加熱された線径がたとえば３ｍｍ以下の細径のバー材（線状素材）Ａを筒状クイル２の先端口へ送り出してそれをバー材Ａの供給方向に対し直交方向に往復動してバー材Ａの切断を行う移動ナイフ３で切断する素材切断機構４と、切断されたブランクＢを粗から精へと順次圧造成形する複数組のパンチ５…５とダイ６…６からなる圧造部７とを備えている。
【００１２】
筒状クイル２はバー材Ａを拘束する筒状ブッシュでなり、また、移動ナイフ３はバー材Ａを拘束するブッシュでなる穴刃３ａを有している。また、筒状クイル２の前方位置には、バー材Ａのクイル２の先端口からの突出量を規制するストッパー８を設けている。また、筒状クイル２及び移動ナイフ３は図示しないが冷却水などの既知の冷却手段を備えている。
【００１３】
そして、クイル４の後方にバー材Ａを加熱する加熱ヒータ９を有する温度保持部１０を設ける一方、温度保持部１０の後方に、バー材Ａを１秒以内の高速にて筒状クイル２に入用な所定の長さを供給し、かつ移動ナイフ３にてバー材Ａが切断されると１秒以内の高速にてクイル２より残存するバー材Ａを抜き出し後退させてそのバー材Ａの先端部を温度保持部１０内に待機させるリニアフィード１１を設けたのである。このリニアフィード１１は筒状クイル２及び移動ナイフ３が冷却されるまでバー材Ａを温度保持部１０に待機させてバー材Ａの供給を停止するのであり、その間フォーマー１は連続して稼働され、筒状クイル２及び移動ナイフ３が冷却されたときリニアフィード１１はフォーマー１の稼働に同期した所定のタイミングでバー材Ａの筒状クイル２への供給を開始する。
【００１４】
また、移動ナイフ３は切断したブランクＢを１秒以内に筒状クイル２から該クイル２と圧造部７との間に設けられたプッシャーステーション１２に移送する一方、プッシャーステーション１２のプッシャーロッド１３によりブランクを移動ナイフ３の穴刃３ａから押し出して素材移送用セラミックチャック１４に挟持させ、セラミックチャック１４によりブランクＢを前段のダイ５とパンチ６との間に移送するようになされている。圧造部７に移送されたブランクＢは各組のダイ５とパンチ６との間に順次移送され、粗から精へ段階的に圧造成形されて所定形状の製品に成形される。なお、素材移送用チャック１４はセラミック製のものに限定されるものではない。
【００１５】
次に、上記した構成の動作について説明する。
まず、図１に示す状態のもとで温度保持部１０の加熱ヒータ９により５００°Ｃ以上の所定温度に加熱された細径が３ｍｍ以下のバー材Ａを、図２に示すようにリニアフィード１１の前進移動により１秒以内の高速にて筒状クイル２に供給する。加熱されたバー材Ａを筒状クイル２に供給すると、移動ナイフ３の穴刃３ａを貫通してバー材Ａの先端がストッパー８に当接して切断長さが定められる。バー材Ａの先端がストッパー８に当たり、その供給が停止されたタイミングで、移動ナイフ６を往動させ、図３に示すように筒状クイル２と移動ナイフ３との間で切断を行う。その場合、筒状クイル２の内周面と移動ナイフ３における穴刃３ａの内周面とでバー材Ａはその外周部が拘束された状態のもとで切断されるので、軟らかい熱間域であっても切断部分が直角に切断された高精度のブランクＢが得られる。
【００１６】
そして、切断が終わると筒状クイル２内に残されたバー材Ａを、リニアフィード１１の後退移動により１秒以内の高速にて切断ダイから後退させ、バー材Ａの先端部を温度保持部１０内にて待機させる。ここで線径が細いバー材Ａについてはその温度低下が速いため、温度保持部１０における加熱ヒータ９によりバー材Ａの先端部を再加熱し、所定の温度に保持する。このバー材Ａの後退により、バー材Ａと筒状クイル２及び移動ナイフ３との接触がなくなる。これにより、温度保持部１０の加熱ヒータ９にて細径のバー材Ａの先端部を積極的に再加熱して温度低下を防止しながら、加熱された筒状クイル２を冷却水で十分に冷却することが可能となり、そのうえでバー材Ａの供給開始命令を行うことが可能となる。その結果、筒状クイル２がバー材Ａからの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生するのを防止できる。
【００１７】
一方、移動ナイフ３にて切断されたブランクＢは、図３に示すように移動ナイフ３の往動により１秒以内にプッシャーステーション１２に移送され、プッシャロッド１３の前進移動によりブランクＢは素材移送用セラミックチャック１４に挿入され、セラミックチャック１４により圧造部７における前段のダイ５とパンチ６との間に加熱状態のもとで移送される。圧造部７に移送されたブランクＢは後段側のダイ５とパンチ６との間に順次移送され、粗から精へ段階的に圧造成形されて所定形状の製品に成形される。
【００１８】
また、バー材Ａの筒状クイル２からの後退移動により移動ナイフ３の側面とバー材Ａとの接触もなくなり、これにより、移動ナイフ３の残されたバー材Ａからの熱伝導をなくすことができると共に、ブランクＢの素材移送用セラミックチャック１４への挿入後において移動ナイフ３の冷却水による冷却を十分に図ることが可能となる。その結果、移動ナイフ３についても、バー材Ａからの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生するのを防止できる。
【００１９】
一方、リニアフィード１１は筒状クイル２及び移動ナイフ３が冷却されるまでバー材Ａを温度保持部１０に待機させてバー材Ａの供給を停止するのであり、その間フォーマー１の圧造部７は連続して駆動され、筒状クイル２及び移動ナイフ３が冷却されたとき圧造部７の駆動に同期した所定のタイミングでバー材Ａの筒状クイル２への供給を開始し、上記した一連の切断動作が繰り返し行われることになる。このことは、バー材Ａの温度保持部１０内における待機中については、フォーマー１を無負荷の状態でまわし、その際、圧造部７の各ダイ５…５及びパンチ６…６などの工具についても十分に冷却が行えることから、圧造品の精度向上と各金型の寿命延長が図れ、大きな経済効果も得られる。
【００２０】
以上の実施の形態では、線状素材として一定長さのバー材Ａを用いたものについて説明したけれども、この他コイル状に巻回された線材であってもよく、コイル状線材を引き出しながら素材供給機構に送り込んで使用してもよい。
【００２１】
また、温度保持部１０として、加熱ヒータ９を備えたものについて説明したけれども、線状素材Ａの線径が太径場合には、素材Ａが１秒以内に大きく冷却されることがないので加熱ヒータ９に代えてたとえば図４に示すように保温筒１０ａを有する温度保持部１０′であってもよい。この保温筒１０ａを用いる場合には、素材供給機構１１ａの後方に線状素材Ａを加熱する加熱体１５を有する加熱炉１６を別に設けて、加熱炉１６で線状素材Ａを所定温度に高温加熱した上で素材供給機構１１ａを介して保温筒１０ａに供給するように構成すればよい。また、素材供給機構１１ａとしては、リニアフィードに代えて図４に示すように正逆転可能な送りロールを用いてもよいことは勿論である。
【００２２】
さらに、以上の実施の形態では一体でなるブッシュを備えた筒状クイル２と、一体のブッシュでなる穴刃３ａを備えた移動ナイフ３を用いたものについて説明したけれども、図５に示すように素材径の変化に対応させるため、筒状クイル２のブッシュや移動ナイフ３の穴刃３ａを複数に分割して、両者の穴径が多少拡径できる分割開閉機構を備えた構成としてもよい。
【００２３】
その場合、例えば分割ブッシュ２ａ、２ａ及び分割穴刃３ａ′、３ａ′を常時はエアーや弾機などの開閉機構（図示せず）により縮径側に付勢しておき、線状素材Ａの供給時、開閉機構に抗して多少拡径させながら線状素材Ａの供給を許すようにして、線状素材Ａの供給後分割ブッシュ２ａ、２ａ及び分割穴刃３ａ′、３ａ′でしっかりと線状素材Ａを拘束できるようになされている。また、上記開閉機構に代えて任意のタイミングで分割ブッシュ２ａ、２ａや分割穴刃３ａ′，３ａ′を強制的に縮径及び拡径させる開閉駆動機構（図示せず）を用いてもよいことは勿論である。なお、上記した開閉機構は公知であり、本発明の要旨ではないのでその具体的な説明を省略する。
【００２４】
このように線状素材Ａをしっかりと拘束できる分割構成とした場合、特に筒状クイル２に線状素材Ａの熱が伝わり易くなるが、この場合にも、上記したように移動ナイフ３による素材切断後、筒状クイル２に残された素材Ａを、素材供給機構１１により高速にて筒状クイル２から温度保持部１０に後退させ待機させることができるので、強い拘束力によって一層熱くなる筒状クイル２の冷却を効果的に行うことができる。これにより筒状クイル２及び移動ナイフ３が線状素材Ａからの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生したりするのを防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、熱間フォーマーにおける筒状クイルの直後に５００°Ｃ以上に加熱された素材の温度保持部を設ける一方、温度保持部の後方に、素材を高速にて筒状クイルに入用な所定の長さ供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると高速にて筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその先端部を温度保持部内に待機させる素材供給機構を設けたから、移動ナイフによる素材切断後、筒状クイルに残された素材を、素材供給機構により高速にて筒状クイルから温度保持部内に後退させ待機させることにより、温度保持部内にて素材の先端部の温度を保持しながら、筒状クイル及び移動ナイフの冷却を十分に図ることが可能となる。その結果、筒状クイル及び移動ナイフが素材からの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生したりするのを防止できる。
【００２６】
また、素材送り機構により、細径の線状素材を１秒以内の高速にて筒状クイルに入用な所定の長さを供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると１秒以内に筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその素材の先端部を加熱ヒータを有する温度保持部に待機させる一方、移動ナイフが切断したブランクを１秒以内に筒状クイルからプッシャーステーション又はダイに移送するようにしたことにより、特に冷却の速い細径の素材であっても温度保持部の加熱ヒータにてその先端部を積極的に再加熱して温度低下を防止することができ、これにより、筒状クイル及び移動ナイフの冷却を十分に図り、その後素材の供給開始命令を行うことが可能となる。その結果、筒状クイル及び移動ナイフが素材からの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生したりするのを防止できる。このことは、圧造部の各ダイ及びパンチなどの工具も十分に冷却が行えるため、圧造品の精度向上と各金型の寿命延長が図れ、経済効果が大きい。
【００２７】
さらに、筒状クイル及び穴刃を有する移動ナイフを素材径の変化に対応させてしっかりと拘束できるようにするため、拡径可能な分割開閉機構を備える構成とした場合、特に筒状クイルに線材の熱が伝わり易くなるが、この場合にも移動ナイフによる素材切断後、筒状クイルに残された素材を、素材供給機構により高速にて筒状クイルから温度保持部に後退させ待機させることができるので、強い拘束力によって一層熱くなる筒状クイルの冷却を効果的に図ることが可能となる。これにより筒状クイル及び移動ナイフが素材からの伝導熱により軟化したり、ヒートクラックが発生したりするのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱間フォーマーの要部の横断面図である。
【図２】同クイルへの素材の供給状態を示す説明図である。
【図３】同素材の切断終了時の状態を示す説明図である。
【図４】別の実施の形態を示す説明図である。
【図５】筒状クイルと移動ナイフの別の実施の形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１熱間フォーマー
２筒状クイル
３移動ナイフ
３ａ穴刃
５パンチ
６ダイ
９加熱ヒータ
１０温度保持部
１０ａ保温筒
１１リニアフィード（素材供給機構）
１１ａ送りロール
１２プッシャーステーション
１３プッシャーロッド
Ａ棒状素材
Ｂブランク

Claims

５００°Ｃ以上に加熱された線状素材を筒状クイルの先端口へ送り出してそれを素材の供給方向に対し直交方向に往復動して素材の切断を行う穴刃を有する移動ナイフで切断する素材切断機構と、切断されたブランクを移送しパンチとダイで圧造成形する圧造部とを備えた熱間フォーマーにおいて、筒状クイルの直後に素材の温度保持部を設ける一方、温度保持部の後方に、素材を高速にて筒状クイルに入用な所定の長さ供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると高速にて筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその先端部を温度保持部内に待機させる素材供給機構を設けたことを特徴とする熱間フォーマー。
素材供給機構が素材を１秒以内の高速にて筒状クイルに入用な所定の長さを供給し、かつ移動ナイフにて素材が切断されると１秒以内に筒状クイルより残存する素材を抜き出し後退させてその素材の先端部を加熱ヒーターを有する温度保持部に待機させる一方、移動ナイフが切断したブランクを１秒以内にプッシャーステーション又はダイに移送するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の熱間フォーマー。
筒状クイル及び穴刃を有する移動ナイフは素材径の変化に対応するため拡径可能な分割開閉機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の熱間フォーマー。