JP4073425B2 - 鍛造プレス用ノズル装置 - Google Patents

Description

この発明は、鍛造プレスの金型表面に潤滑剤を噴射する移動ノズルに関するものである。

従来より、鍛造プレスの成形工程においては、上下のダイホルダーに支持されている金型を適宜、冷却、清掃、潤滑することにより、その金型の変形を防止するとともに、鍛造品が金型から離型しやすいようにしている。この冷却、清掃、潤滑は、通常、金型表面に潤滑剤を塗布することにより行われる。

その潤滑剤塗布の手法として、例えば、上部のダイホルダーが上昇して上下金型間のダイスペースが開放されたタイミングに合せて、先端にノズルを設けた支持軸をこの空間へ進出させ、そのノズルから金型表面へと潤滑剤を噴射する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、複雑な表面形状を有する金型に対し、その表面全体にむら無く潤滑剤を塗布するために、ノズルを支持軸の軸回りに回動（揺動）させて、潤滑剤の噴射する向きを変えるようにした技術も開示されている。例えば、特許文献２に記載の移動ノズルは、二本の並列する支持軸が進退自在に取り付けられており、その支持軸の内側には、回転軸が、軸回りに回動可能に設けられて、その二本の支持軸内の回転軸先端にそれぞれノズルが取り付けられている。その一方の回転軸には、リンク機構が設けられており、そのリンク機構は、油圧モータに駆動されて回転するギヤに形成された複数のピン孔のいずれかに嵌められたピンを介して、そのギヤに接続される。

前記一方の回転軸は、このリンク機構及びギヤを介して油圧モータで駆動されるとともに、設定した所定の方位内で軸回り回動して、その一方の回転軸先端のノズル軸が回動するようになっている。また、並列する他方の回転軸は、他のリンク機構を介して前記一方の回転軸と連動して回動するようになっているので、その他方の回転軸先端のノズル軸も連動して回動する（例えば、特許文献２参照）。
特許第２８４５１７１号公報 実公平７−１９６３８号公報

しかし、この回動可能なノズルの回動角度（範囲）を変更するためには、前記リンク機構とギヤとの取付ピン位置を変更しなければならず、また、その変更にはリンク機構の脱着を伴うので簡単には行うことができない。回動角度の変更が簡単にできなければ、異なる形状の金型に変更する際の設定作業に手間がかかり、その間、鍛造の作業を止めることとなるので、作業効率が落ちて好ましくない。

また、上記ノズルは、一対の金型に対してノズルが進退する間に、そのノズルの進退位置に応じたきめ細かな回動角度の設定ができないので、死角の多い複雑な表面形状を有する金型に対しては、必ずしも全体にむら無く塗布されないという問題がある。この死角は、例えば、図５に示すＤ部分のように、その金型表面の凹凸形状や、ダイホルダーの昇降を案内するガイドポストとノズルとの位置関係によっても生じ得る。

さらに、その回動角度を無段階で調整できないので、潤滑剤の要塗布範囲にぴったりと合致する回動角度設定ができないことがある。潤滑剤の塗布範囲（回動角度）に不足が生じれば、その潤滑剤の効果が充分に発揮されず、また、過剰に塗布すれば潤滑剤のロスが大きくなるので、コスト面で不利となり、また、金型が汚れるので製品の品質管理上も好ましくない。

そこで、この発明は、ノズルの回動角度を簡単に、また無段階で設定できるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、進退可能なノズルを軸回り回動可能として、サーボモータ、インバータモータ、又は、アクチュエータのいずれかの駆動手段を介して、その回動を制御できるようにしたのである。

このようにすれば、ノズルは、軸方向へ進退するとともに、その軸方向の任意の位置において、駆動手段の制御により、設定した任意の角度に軸回り回動し得るので、その回動角度を無段階で設定し得る。また、その設定には、部材や機構の脱着を伴わないので、時間や手間を要しない。

この発明は、以上のようにしたので、ノズルの回動角度を簡単に、また無段階で設定し得る。

上記手段の具体的実施形態としては、潤滑剤を噴射するノズルを支持軸に支持して、その支持軸の進退により前記ノズルを鍛造プレスの対向する両金型間に進入させて、その金型表面に潤滑剤を噴射する鍛造プレス用ノズル装置において、前記ノズルを、前記支持軸の軸回りに回動可能とし、そのノズルの回動をサーボモータ、インバータモータ、又はアクチュエータのいずれかの駆動手段を介して行うとともに、その回動を制御できるようにしたものである。サーボモータは、そのモータによって駆動される軸の軸回り回転角度を、命令に従って適宜回転させて変え、任意の角度においてその角度を維持することができるので、そのサーボモータの動作を制御することにより、ノズルは、軸方向の進退位置にかかわらず、任意の角度で軸回りに回動してその軸周り角度を位置決めされるようになる。なお、サーボモータ以外に、その回動を制御可能で、且つ前記ノズルの軸周り角度を位置決めし得るインバータモータ、アクチュエータ等の駆動手段を使用してもよいが、アクチュエータを使用する場合は、直線運動を回転運動に変換し得る周知の駆動機構を介してノズルを回動させるようにすれば足りる。

ノズルを回動可能に取り付ける実施形態としては、例えば、前記支持軸は外軸と内軸とからなり、その内軸は、前記外軸に軸回り回動可能に支持され、且つその外軸とともに軸方向へ進退し、前記ノズルは、前記内軸に取り付けられるようにした構成を採用し得る。このようにすれば、ノズルを支持する支持軸の進退と、そのノズルの軸回り回動とが別々に動作し得るので、その各動作、位置決めを別々に制御し得る。その制御を組み合わせ、動作、位置決めのタイミングを最適に設定すれば、効率的に潤滑剤を塗布できるようになる。

一実施例を図１乃至図４に示す。この実施例のノズル装置は、潤滑剤を鍛造プレス装置Ｐの金型２，３表面に噴射するために、図１に示すように、上部ダイホルダー２２が上昇して上下金型２，３間のダイスペースが開放されたタイミングに合せて、その空間にノズル１を進出させ、金型表面の所定の位置に潤滑剤を噴射する鍛造プレス用ノズル装置４である。

鍛造プレス装置Ｐは、図１に示すように、上部ダイホルダー２２は下部ダイホルダー２３上に昇降可能なスライドに取付けられており、その上部ダイホルダー２２には上部金型２が着脱自在に取り付けられて、下部ダイホルダー２３には下部金型３が着脱自在に取り付けられてボルスタプレート２１上に載置されている。その上部ダイホルダー２２の昇降は、図１及び図２に示す、垂直方向のガイドポスト２０によって案内、誘導されている。

ノズル装置４の構成は、図１及び図２に示すように、フレーム１９内に移動可能に設けたテーブル１６の上にサーボモータＭが固定されており、同じくこのテーブル１６上には、ブロック１８を介して支持軸１０が設けられている。テーブル１６は、その下面から下方へ突出して設けられたねじブッシュ１６ａに、螺旋状のねじ部を有するねじ軸１３が、水平方向に貫通するようにねじ込まれている。このねじ軸１３は、その両端をフレーム１９に取り付けられた軸受１５，１５によって、軸回り回転可能に支持されており、さらに、その一端はフレーム１９外へと延びて、別のサーボモータＭ’の駆動軸とアタッチメント１７を介して同軸に接続されて、ねじ軸１３は、サーボモータＭ’の駆動により軸回り回転するようになっている。

その支持軸１０は、図２に示すように、前記フレーム１９に二本並列して支持されていおり、各支持軸１０，１０は、中空円筒状の外軸１１と、その外軸１１の内側に挿通された内軸１２とから構成されている。内軸１２は、前記外軸１１両端部のアタッチメント５，５を介してその外軸１１に軸回り回動可能に支持され、且つその外軸１１に対しては軸方向へ動かないように固定されて、その外軸１１とともに軸方向へ進退するようになっている。テーブル１６上に固定された前記サーボモータＭの駆動軸には、この内軸１２がギヤ７を介して同軸に接続されており、サーボモータＭの駆動により軸回り回動するようになっている。また、外軸１１は、その先端がフレーム１９のガイド８に支承されており、その根元部は、前記テーブル１６上に固定されたブロック１８に保持されているので、前記ねじ軸１３の回転によりテーブル１６が軸方向へ移動すると、外軸１１は内軸１２とともに軸方向に移動するようになっている。

なお、前記テーブル１６の下面にはガイドブロック１６ｂが設けられているので、このガイドブロック１６ｂがフレーム１９内で水平に配置されたガイドレール１４に嵌って支持、誘導され、テーブル１６は、スムースに軸方向へ移動可能となっている。

潤滑剤を噴射するノズル１は、図１及び図２に示すように、平板状のヘッド１ｂにホースに連通する噴射口１ａがその両面に多数配設されたものであり、このヘッド１ｂが、前記内軸１２の先端にアタッチメント６を介して接続されている。このノズル１は、前記内軸１２の軸回り回動とともに、同軸回りに回動可能となる（図４参照）。なお、潤滑剤をノズル１に供給するホースは、図示を省略している。

この鍛造プレス用ノズル装置４の作用を説明すると、上部ダイホルダー２２が上昇して上下金型２，３間のダイスペースが開放されるタイミングに合わせ、テーブル１６を図１の左方向へ移動させるようにサーボモータＭ’による駆動を制御する。テーブル１６の移動により、前記上下金型２，３間にノズル１が進入する。

このノズル１が前記上下金型２，３間に進入するタイミングに合わせ、前記支持軸１０の内軸１２を軸回りに所定の範囲で回動するように、サーボモータＭによる駆動を制御する。そのサーボモータＭの制御は、図４に示すように、そのノズル１の前記噴射口１ａと上下金型２，３との位置関係によって、潤滑剤を塗布すべき範囲に対応する所定の回動角度が決定されるので、その回動角度の範囲でもってノズル１が回動し、位置決めされるように、サーボモータＭの駆動を制御する。なお、この角度の範囲でもって、所定のタイミングでノズル１が回動するよう、予めサーボモータＭの制御部に指令を入力しておくことにより、常に、適正な潤滑剤の噴射、塗布が図られる。その角度の設定は、制御部への指令の入力で足りるので簡単であり、また、その設定は無段階で可能であるので、きめ細かな塗布範囲を設定し得る。

また、サーボモータＭが、テーブル１６を移動させるサーボモータＭ’とは別に設けられているので、そのサーボモータＭ’の制御によるノズル１の軸方向移動の位置、移動量、タイミングと、サーボモータＭによるノズル１の軸回り角度、回動範囲、タイミングとを別々に制御することができる。このため、最短時間で必要塗布量を必要範囲に噴射できる最適な潤滑剤の塗布が可能となる。また、そのタイミングは、いずれも前記上部ダイホルダー２２の昇降を制御する制御部からの信号を受けて、そのダイホルダー２２の昇降タイミングと連動して制御されるように、予め両サーボモータＭ，Ｍ’の各制御部に指令を入力しておくことにより、常に、同品質で効率的な潤滑剤の噴射、塗布が図られる。

なお、この実施例では、ノズル１の噴射口１ａはヘッド１ｂの表裏両面に設けたが、例えば、前記サーボモータＭの制御により、ノズル１を軸回りに１８０度以上回転させるようにすれば、ヘッド１ｂの一方の面にのみ噴射口１ａを設けた態様のノズル１で、対向する両金型２，３に潤滑剤を塗布することが可能となり、噴射口の数を減らしその向きを一方に集中させることができる。

また、他の実施例として、支持軸１０、及びノズル１の数を変更した態様も可能である。例えば、ノズル１を設けた支持軸１０の本数は、その金型２，３の形状、大きさ等に合わせて１本としてもよいし、また必要に応じて３本以上に設定してもよい。

さらに、内軸１２を設けないようにした態様も考えられる。例えば、ノズル１を支持軸１０の先端に、その軸回りに回動可能に、且つ、軸方向に支持軸１０に対して相対移動しないように取り付け、そのノズル１をギヤ、シャフト等を介して駆動するサ−ボモータＭを、その支持軸１０先端付近、あるいはその駆動力が伝達され得るノズル１近傍に配置したような態様である。このような態様においても、同様の効果を得ることができる。

なお、上記実施例のサーボモータＭに代えて、例えば、サーボモータＭと同様に、そのノズル１の軸周り回動を制御可能なインバータモータ、アクチュエータ等の駆動手段を使用してもよい。インバータモータについては、サーボモータＭの場合と同様、そのモータによって駆動される軸の軸回り回転角度を、命令に従って適宜回転させて変え、任意の角度においてその角度を維持することができるとともに、その回動の加減速時間と回転数を設定できるため、よりきめ細かなノズル１の回動制御が可能となる。

また、アクチュエータについては、例えば、油圧アクチュエータを使用した場合には、前記内軸１２、又はノズル１を回動させ得る回転軸に対し、アクチュエータのロッドの直線的な進退運動を、その内軸１２（又はノズル１の前記回転軸）の軸周り回動運動に変換するための駆動の伝達機構を介在させる。この伝達機構としては、例えば、ラック・ピニオン等を介在させた物が考えられる。そして、油圧アクチュエータに供給される油量をサーボバルブを介してコントロールすることにより、そのロッドの進退量が制御され、また任意の進退位置でロッド制止させることもできるので、そのアクチュエータを制御すれば、ノズル１の回動範囲を任意に設定できる。また、任意の回動角度の位置で制止することもできる。すなわち、そのノズル１を回動させて、その軸周り角度を位置決めすることができる。

一実施例の切断正面図 図１の切断平面図 図１の右側面図 ノズルの回動状況を示す詳細図 潤滑剤塗布の死角を示す説明図

符号の説明

１ ノズル
２ 上部金型
３ 下部金型
４ ノズル装置
５，６，１７ アタッチメント
８ ガイド
１０ 支持軸
１１ 外軸
１２ 内軸
１３ ねじ軸
１４ ガイドレール
１５ 軸受
１６ テーブル
１９ フレーム
２０ ガイドポスト
２２，２３ ダイホルダー
Ｐ 鍛造プレス装置
Ｍ，Ｍ’サーボモータ

Claims (1)

1. 支持軸１０に支持されたノズル１を鍛造プレスの対向する両金型２，３間に進入させて、その金型表面に潤滑剤を噴射する鍛造プレス用ノズル装置において、
   前記支持軸１０をフレーム１９に支持し、前記支持軸１０は中空円筒状の外軸１１とその外軸１１の内側に挿通された内軸１２とからなり、前記外軸１１は前記フレーム１９の前記両金型２，３側に設けたガイド８にその外周が軸方向移動可能に支承されて、前記外軸１１の前記両金型２，３から遠い側の根元部は前記フレーム１９に移動可能に設けたテーブル１６に保持されており、前記内軸１２は、前記外軸１１にその軸回り回動可能に支持され且つその外軸１１とともに軸方向へ進退し、前記ノズル１は、前記ガイド８よりも前記両金型２，３側において前記内軸１２に取り付けられており、
   前記テーブル１６を前記フレーム１９に対して前記両金型２，３側へ移動させることにより、前記支持軸１０が前記ガイド８から前記両金型２，３側に突出して前記ノズル１が前記両金型２，３間に進入し、前記テーブル１６に設けたサーボモータＭ、インバータモータ、又はアクチュエータのいずれかの駆動手段を介して前記内軸１２を前記外軸１１に対して前記軸周り回動させることにより、前記ノズル１を前記軸周りに回動させ、その駆動手段を制御することにより、前記ノズル１の前記軸周り回動角度を決定することを特徴とする鍛造プレス用ノズル装置。

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