JP5021257B2 - 横型鍛造装置用金型 - Google Patents

Description

この発明は、ハブ（ＨＵＢ）の外輪を鍛造する場合のように、ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材を形成する横型鍛造装置によりばり抜きを行うための金型に関する。

ハブの外輪のように、ボス部の外側に複数のリブ部を膨出させた製品を鍛造する場合、ボス部の外側にリブ部間を連続させる環状のばりを有する前工程素材が形成される。

従来、縦型鍛造装置で鍛造する場合、ばり抜きやボス部のセンター穴開けといったせん断加工が最終工程の段階で実施されている（例えば、特許文献１）。

また、上記の前工程素材は、縦型鍛造装置に比して高速生産、大量生産に適した横型鍛造装置により形成されることもある。

横型鍛造装置は、クランクプレスの一種で、モーターによるフライホイールの回転がクランクシャフトを介してラムの往復運動に変えられ、ラムにセットされたパンチと、荷重を受けるダイにより素材に形を転写して成形を行うようになっている。

具体的には、パンチとダイで素材に形を転写された前工程素材は、ノックアウト機構によりダイ内から蹴出され、トランスファーチャックで把持されて次工程のダイの前まで運ばれる。そして、トランスファーチャックが次の工程に前工程素材を運ぶタイミングに合わせて、その工程のパンチが前進してきて成形が加えられる。この動作を繰り返すことで、ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材が形成される。このような横型鍛造装置は、縦型鍛造装置に比して生産効率が高い。

特開２００３−０３３８４４号公報

しかしながら、横型鍛造装置は、縦型鍛造装置と比してプレス回転速度が速くなる分、搬送速度も高くなる。このため、横型鍛造装置でばり抜きを行うには、前工程素材がその中心軸線回りに幾分回転した状態で型にセットされ易く、ばり抜きの位置精度を確保することが困難であること、ばりカスと製品の型外への分離排出が困難であること、さらに、前工程素材の挿入不良が生じ易いことが問題となる。挿入不良のまま鍛造されると、金型の破損を招く。
特に、ボス部のセンター穴開けをばり抜きと同時に行う場合、鍛造品、ばりカス、抜きカスの３つが同時に発生するため、これらの分離排出がより困難になる問題がある。
これらの事情から、横型鍛造装置においては、前工程素材を形成するに留め、別の機外のプレス機でばり抜きが行われている。

上述の事情に鑑み、この発明の課題は、ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材に対して横型鍛造装置で位置決め精度よくばり抜きを行い、製品鍛造の高速化を図ることにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材に対して鍛造を行う横型鍛造装置用金型において、ダイ側から上記前工程素材に向けて進出する第１ホールド軸と、パンチ側から上記前工程素材に向けて進出する第２ホールド軸とを備え、両ホールド軸で上記前工程素材を挟持させて心ずれしないように回り止めし、この挟持状態を保つように両ホールド軸をダイ側に移動させて上記前工程素材をダイに押し当てるようにし、上記ダイと上記パンチでせん断されたばりカスが、上記パンチの外周にくっつき、そのパンチの後退により上記ダイから分離され、その鍛造品の離型と異なる時期に上記パンチの外周から外されるようにした構成を採用したものである。

上記構成によれば、搬送された前工程素材は、第１ホールド軸と第２ホールド軸に挟持されてその中心軸線がダイ及びパンチに対して心ずれしないように、かつその中心軸線回りに回り止めされる。前工程素材は、両ホールド軸により上記の挟持状態が保たれたまま運ばれてダイに押し当てられる。このため、ばり抜きの位置精度が確保される。結果的に、前工程素材のダイへの挿入不良も防止される。
また、環状のばりカスは、パンチの外周にくっつき、上記パンチの後退により上記ダイから分離される。くっついたばりカスは、鍛造品の離型と異なる時期に上記パンチの外周から外される。
したがって、この発明の構成によれば、横型鍛造装置で位置決め精度よくばり抜きを行い、製品鍛造の高速化を図ることができる。

この発明の構成においては、上記ダイと上記パンチのうち、一方の型側に、上記ボス部の穴底中心部に当たる穴開け軸を設け、他方の型側に、上記穴開け軸に対向する凹壁部を設け、上記穴開け軸を上記ボス部の穴底中心部に押し付けてセンター穴開けを行い、その抜きカスが上記凹壁部の内壁にくっつき、上記鍛造品が一方の型側の静止壁面にくっつき、上記抜きカスと上記鍛造品とが相異なる時期にそれぞれの型側からエジェクトされるようにした構成を採用することができる。
この構成によれば、穴開け軸によりボス部の穴底中心部に押し付けられてセンター穴開けが実施されると、その抜きカスは、穴開け軸に対向する凹壁部に入ってその内壁にくっつく。鍛造品は、一方の型側の静止壁面にくっついて離型しない。このため、抜きカスと鍛造品を別々に離型させることができる。
そして、他方の型側の凹壁部にくっつく抜きカスと、ばり抜きされた鍛造品とは、相異なる時期にそれぞれの型側からエジェクトされる。
したがって、この構成によれば、同一金型において、ばり抜きとセンター穴開けを行いつつ、鍛造品と抜きカスを分離排出することができ、より製品鍛造の高速化を図ることができる。

また、「一方の型側の静止壁面」とは、一方の型に対して相対移動しない壁面であり、例えば、ホルダに固定された一方の型の内周部、一方の型に対して相対移動しないように設けた上記穴開け軸の外周部等を静止壁面として利用することができる。

より具体的には、上記ダイの内方に上記穴開け軸を設け、上記パンチの前端中央部に上記凹壁部を設けた構成を採用することができる。この構成によれば、パンチの後退によりその前端中央部の凹壁部にくっついた抜きカスがダイ側の静止壁面にくっつく鍛造品から分離された後にそれぞれエジェクトされる。このため、カス類と鍛造品とが互いに反対側で分離排出されるので、両者の分離搬送が行い易くなる。

また、上記パンチの前端中央部に上記凹壁部を設けた構成を採用した場合、穴開け軸をダイの内方に静止的（すなわち、一方の型に対して相対移動しないように）に設け、パンチの前進を利用して穴開け軸をボス部の穴底中心部に押し付ける構成の採用が可能となり、穴開け軸を動かしてボス部の穴底中心部を打ち抜く構成と比して金型構造の複雑化防止を図ることができる。

また、上記パンチの前端中央部に上記凹壁部を設けた構成を採用した場合、上記第２ホールド軸を上記パンチの内方に通して上記ボス部の穴底中心部に押し付けられるように設け、その第２ホールド軸により上記パンチ側で上記抜きカスがエジェクトされるようにした構成を採用すれば、第２ホールド軸を利用して上記抜きカスを上記凹壁部から排出することができ、パンチ側の構造複雑化を防止することができる。
また、上記第１ホールド軸により上記ダイ側に残る鍛造品がエジェクトされるようにした構成を採用すれば、ダイ側の構造複雑化を防止することができる。

また、同一金型でセンター穴開けとばり抜きを実施する場合、ばりカスと抜きカスが、別々の時期に排出されるようにすれば、これらの分離搬送をより容易に行うことができる。

また、この発明の構成において、上記ばりカス等のくっつきは、例えば、ばり等がパンチ等に対して絞まり嵌め状態になるようにしたり、ばり等のせん断エッジがパンチ等の壁面に食い付くようにしたりすることで実現することが可能である。

また、この発明の構成において、ばりカス、鍛造品等の離型時期は、相異なる時期であればよく、これらの間における前後を問わない。同一金型でセンター穴開けとばり抜きを実施する場合は、ばりカスと抜きカスとを前後に連続させて離型させる方がカス類を続けて搬送することができるため、鍛造品とカス類の分別が行い易くなる。

上述のように、この発明の構成によれば、ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材に対して横型鍛造装置でばり抜きを行い、その結果、機外でのプレスが不要になり、製品鍛造の高速化を図ることができる。

以下、この発明の一実施形態に係る横型鍛造装置用金型を添付図面に基づいて説明する。
先ず、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型で鍛造される前工程素材について述べる。図２に示すように、前工程素材１０は、ボス部１１と、センター穴開けされるボス部１１の穴底中心部１２（図２中に模様を付してその領域を示した）と、ボス部１１の外側に形成された複数のリブ部１３と、ボス部１１の外側において複数のリブ部１３間を連続させる環状のばり１４（図２中に模様を付してその領域を示した）とを有している。穴底中心部１２及びばり１４をせん断されると、前工程素材１０は、ハブの外輪形状が形成された鍛造品となる。

環状のばり１４のせん断に際しては、各リブ部１３に対する位置精度が要求される。したがって、図１に示す前工程素材１０のダイ２０への挿入時の回転防止、及びパンチ側とダイ側に対する心出し精度が必要となる。

ダイ２０は、ダイコンテナ２１の内周に対して位置決めされている。ダイ２０は、その前端部において前工程素材１０のばり１４をそのボス部１１の穴底側から軸方向に受け、その内周がばり抜き後の鍛造品の外周に嵌合するようになっている。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型は、ダイ２０側から前工程素材１０に向けて進出する第１ホールド軸２２を備えている。第１ホールド軸２２は、ダイ２０の内方に進退可能に挿通されており、ダイ２０の中心軸線と同軸上に設けられている。この第１ホールド軸２２は、鍛造品をダイ２０から押し出すエジェクタからなる。

パンチ３０は、その中心軸線がダイ２０の中心軸線と同軸上に位置するように支持されている。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型は、パンチ３０側から前工程素材１０に向けて進出する第２ホールド軸３１を備えている。第２ホールド軸３１は、第１ホールド軸２２と対向するようにパンチ３０の内方に挿通されている。第２ホールド軸３１の後端部３２は、軸方向のガイド溝３３によりパンチ３０の中心軸線回りに回り止めされている。

第２ホールド軸３１の前端部は、搬送された前工程素材１０の穴底中心部１２に接触するように設けられている。

また、第２ホールド軸３１は、前工程素材１０の中心軸線回りの回り止めが可能な適切な圧力で穴底中心部１２を軸方向に押圧できるようになっている。なお、この押圧は、バネ圧、エアー圧等として第２ホールド軸３１に対して付与することができる。

ダイ２０側から前工程素材１０に向けて進出する第１ホールド軸２２とパンチ３０側から前工程素材１０に向けて進出する第２ホールド軸３１とにより、ボス部１１の穴底中心部１２が挟持される。その結果、前工程素材１０は、両ホールド軸２２、３１の圧力をもった挟持により中心軸線回りに回り止めされる。また、ダイ２０の中心軸線と同軸上に設けられた両ホールド軸２２、３１が、前工程素材１０をその中心軸線がダイ２０の中心軸線と同軸上に位置するように挟持するようになっており、前工程素材１０がダイ２０及びパンチ３０に対して心ずれしないように保たれる。

両ホールド軸２２、３１は、上記の挟持状態が保たれるようにダイ２０側に移動することができる。このため、前工程素材１０は、両ホールド軸２２、３１により回り止め及び心ずれを防止されたまま、ばり１４を位置精度よくダイ２０に押し当てることが可能になっている。

パンチ３０の前端外周部３４は、前端中央部よりも前方に突出している。パンチ３０の前端外周部３４の外周縁は、ダイ２０の内周縁と協働してばり１４をせん断するせん断刃となっている。

また、ダイ２０とパンチ３０のうち、一方の型側とされたダイ２０側に、ボス部１１の穴底中心部１２に当てる穴開け軸２３が設けられている。他方の型側とされたパンチ３０側に、穴開け軸２３に対向する凹壁部３５が設けられている。穴開け軸２３及び凹壁部３５は、それぞれ、ダイ２０の中心軸線と同軸上にある。

穴開け軸２３は、ダイ２０の内方に静止的、すなわち、ダイ２０に対して相対移動しないように設けられている。

凹壁部３５は、パンチ３０の前端中央部を凹入させることにより設けられている。

静止している穴開け軸２３は、ばり抜きを行うパンチ３０の前進によりボス部１１の穴底中心部１２に押し付けられるようになっている。

両ホールド軸２２、３１で挟持された前工程素材１０に対して、パンチ３０が前進すると、ダイ２０とパンチ３０の前端外周部３４とでばり抜きが実施される。ばり１４のせん断と略同時に、ダイ２０の内周と穴開け軸２３の外周の間に設けられた空間２４に鍛造品が押し込まれ、第１ホールド軸２２が後退するようになっている。

せん断されたばり１４（以下、ばりカス１４という）は、鍛造品が空間２４に押し込まれる結果、パンチ３０の前端外周部３４がばりカス１４の内周に嵌り、ばりカス１４がパンチ３０の外周に絞まり嵌め状態となってくっつくように設定されている。このため、パンチ３０の後退により、ばりカス１４がダイ２０から分離される。

この実施形態に係る横型鍛造装置用金型は、パンチ３０の外周にくっついたばりカス１４を外すためのストリッパー４０を備えている。ストリッパー４０は、パンチ３０の後退中にばりカス１４のみと接触し、そのばりカス１４の後退のみを阻止してパンチ３０に対して前方に移動させる。その結果、ばりカス１４は、パンチ３０の前端から抜き外されるようになっている。外れたばりカス１４は、金型の下方に配置された搬送コンベアＢに落下するようになっている。

また、空間２４に押し込まれた鍛造品は、ダイ２０の内周に嵌り、両ホールド軸２２、３１で挟持された状態で穴開け軸２３に押し付けられて穴底中心部１２がせん断される。このセンター穴開けは、ばり抜きと略同時に実施されるようになっている。このように、両ホールド軸２２、３１に前工程素材１０が挟持された状態でセンター穴開けが行われるため、センター穴開けの心ずれも防止される。

第２ホールド軸３１は、せん断された穴底中心部１２（以下、抜きカス１２という）を介して穴開け軸２３に押される結果、パンチ３０に対して後退するようになっている。その結果、抜きカス１２の外周が上記凹壁部３５の内壁の内周部に押し込まれてくっつくように設定されている。このとき、鍛造品となった前工程素材１０は、ダイ２０側の静止壁面とされたダイ２０の内周及び穴開け軸２３の外周にくっつくように設定されている。このため、抜きカス１２は、パンチ３０が後退することにより、鍛造品から分離される。

分離された抜きカス１２は、凹壁部３５よりも後方に退避した第２ホールド軸３１の前進により凹壁部３５から押し出されるようになっている。すなわち、第２ホールド軸３１は、パンチ３０側に設けたエジェクタとして構成されている。離型された抜きカス１２は、搬送コンベアＢに落下するようになっている。

次に、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型の動作を図３（ａ）〜（ｈ）に基づいて述べる。
この実施形態に係る横型鍛造装置用金型は、横型鍛造装置の最終工程に設置されている。図３（ａ）に示すように、搬送装置によって運ばれてきた前工程素材１０は、第１ホールド軸２２と第２ホールド軸３１とがそれぞれボス部１１の穴底中心部１２に向けて進出することにより穴底中心部１２を挟持される。このとき、第２ホールド軸３１が軸方向にボス部１１の穴底中心部１２を押圧し、この押圧を第１ホールド軸２２が受ける状態にあり、前工程素材１０の中心軸線回りの回転が適切な圧力によって防止される。結果的に、前工程素材１０の挿入不良も防止される。

次に、図３（ｂ）に示すように、前工程素材１０は、両ホールド軸２２、３１に挟持された状態のまま拘束されてダイ２０に押し当てられる。このとき、穴開け軸２３と凹壁部３５とは、穴底中心部１２を挟んで対向する。前工程素材１０は、その中心軸線がダイ２０、及びパンチ３０の中心軸線と同軸上にあるように両ホールド軸２２、３１で保たれるため、心ずれせず、ダイ２０側とパンチ３０側の芯出し精度が得られる。

次に、図３（ｃ）に示すように、前工程素材１０が挟持された状態でパンチ３０の前端外周部３４がリブ１３に沿って押し付けられた結果、図３（ｄ）に示すように、ばり１４のせん断が実施され、これと同時に、穴底中心部１２のせん断が実施される。せん断された抜きカス１２は、凹壁部３５の内壁にくっつき、せん断されたばりカス１４は、パンチ３０の外周にくっつき、鍛造品となった前工程素材１０は、ダイ２０の内周等にくっついた状態になる。

次に、図３（ｅ）に示すように、パンチ３０が後退することにより、ばりカス１４と抜きカス１２が鍛造品から分離される。

その後、図３（ｆ）に示すように、ばりカス１４は、接触したストリッパー４０により後退を規制されてパンチ３０から外され、図示省略の搬送コンベアＢに落下する。

その後、図３（ｇ）に示すように、抜きカス１２は、第２ホールド軸３１の前進により凹壁部３５から押し出されてパンチ３０からエジェクトされ、図示省略の搬送コンベアＢに落下する。このとき、ばりカス１４（図示省略）は既に金型の下方から運ばれている。

次に、図３（ｈ）に示すように、ダイ２０等にくっついた鍛造品は、パンチ３０に対して前進する第１ホールド軸２２に押し出されることにより、ダイ２０からエジェクトされ、搬送コンベアＢに落下する。このとき、抜きカス１２（図示省略）は、既に金型の下方から運ばれている。

上述のように、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型によれば、搬送された前工程素材１０は、第１ホールド軸２２と第２ホールド軸３１に挟持されてその中心軸線がダイ２０及びパンチ３０に対して心ずれしないように、かつその中心軸線回りに回り止めされる。前工程素材１０は、両ホールド軸２２、３１により上記の挟持状態が保たれたまま運ばれてダイ２０に押し当てられる。この状態が保たれたまま、ばり抜き、センター穴開けが実施され、その位置精度が確保される。
また、環状のばりカス１４は、パンチ３０の外周にくっつき、そのパンチ３０の後退により鍛造品から分離される。くっついたばりカス１４は、鍛造品のダイ２０からの離型と異なる時期にパンチ３０の外周からストリッパー４０により外される。
したがって、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型によれば、前工程素材１０を形成した横型鍛造装置で位置決め精度よくばり抜き及びセンター穴開けを行い、製品鍛造の高速化を図ることができる。その結果、従来必要であった前工程素材１０の機外プレスが不要となり、ひいては、製品のコストダウンが可能である。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型では、前工程素材１０、抜きカス１２が軸方向で異なる位置に落下するため、これらを別々の搬送コンベアで運ぶことも容易に行うことができる。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型は、ばり抜きとセンター穴開けを同一金型で行うようにしたが、別々の金型で行うようにしてもよい。この場合、ばり抜きをセンター穴開けよりも上流で行えばよい。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型では、第１ホールド軸２２、第２ホールド軸３１を鍛造品、抜きカス１２のエジェクタとしたため、金型の複雑化を防止することができる。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型では、両ホールド軸２２、３１による前工程素材１０の挟持に際し、第２ホールド軸３１側から押圧するようにしたが、両ホールド軸２２、３１のそれぞれから押圧し、又は第１ホールド軸２２側から押圧するようにすることもできる。

また、この実施形態に係る横型鍛造装置用金型では、穴開け軸２３によりセンター穴開けを行うようにしたが、第１ホールド軸又は第２ホールド軸によりセンター穴開けを行うようにすることもできる。例えば、第２ホールド軸で穴底中心部を打ち抜くようにし、その抜きカスが第１ホールド軸に型外に連通するように設けた排出口に抜けて鍛造品の離型と異なる時期に落下するようにした構成を採用することもできる。

実施形態に係る横型鍛造装置用金型の全体構成を示す断面図 （ａ）図１の前工程素材の正面図、（ｂ）図２（ａ）のｂ−ｂ線の断面図 図１の両ホールド軸で前工程素材を挟持した状態を示す作用図 図１の両ホールド軸で前工程素材をダイに押し当てた状態を示す作用図 図１のパンチの先端外周部が前工程素材に押し付けられた様子を示す作用図 図１の前工程素材に対するばり抜きとセンター穴開けが行われた様子を示す作用図 図１の前工程素材に対するばり抜きとセンター穴開け後に後退するパンチにくっついたばりカス及び抜きカスの様子を示す作用図 図１のパンチの外周にくっついたばりカスがストリッパーで外された様子を示す作用図 図１のパンチの凹壁部にくっついた抜きカスがエジェクトされた様子を示す作用図 図１のダイ側の静止壁面にくっついた鍛造品がエジェクトされた様子を示す作用図

符号の説明

１０ 前工程素材
１１ ボス部
１２ 穴底中心部（抜きカス）
１４ ばり（ばりカス）
２０ ダイ
２２ 第１ホールド軸
２３ 穴開け軸
３０ パンチ
３１ 第２ホールド軸
３５ 凹壁部
４０ ストリッパー

Claims (4)

1. ボス部の外側に環状のばりを有する前工程素材に対して鍛造を行う横型鍛造装置用金型において、
   ダイ側から上記前工程素材に向けて進出する第１ホールド軸と、パンチ側から上記前工程素材に向けて進出する第２ホールド軸とを備え、
   両ホールド軸で上記前工程素材を挟持させて心ずれしないように回り止めし、この挟持状態を保つように両ホールド軸をダイ側に移動させて上記前工程素材をダイに押し当てるようにし、
   上記パンチの前端外周部の外周縁が、上記ダイの内周縁と協働して上記ばりをせん断するせん断刃となっており、
   上記ダイと上記パンチとでせん断されたばりカスの内周に上記パンチの前端外周部が嵌り、そのばりカスが、上記パンチの外周にくっつき、そのパンチの後退により上記ダイから分離され、ダイ側に残る鍛造品の離型と異なる時期に、上記パンチの後退中に上記ばりカスをパンチに対して前方に移動させるストリッパーにより上記パンチの外周から外されるようにしたことを特徴とする横型鍛造装置用金型。
2. 上記ダイと上記パンチのうち、一方の型側に、上記ボス部の穴底中心部に当る穴開け軸を設け、他方の型側に、上記穴開け軸に対向する凹壁部を設け、
   上記ダイの内方に上記穴開け軸を設け、上記パンチの前端中央部に上記凹壁部を設け、
   上記穴開け軸を上記ボス部の穴底中心部に押し付けてセンター穴開けを行い、その抜きカスが上記凹壁部の内壁にくっつき、上記鍛造品が一方の型側の静止壁面にくっつき、
   上記ダイ側に残る鍛造品を上記ダイから押し出す上記第１ホールド軸又はエジェクタを設け、上記凹壁部から上記抜きカスを排出する上記第２ホールド軸又はパンチ側のエジェクタを設け、上記抜きカスと上記鍛造品とが相異なる時期にそれぞれの型側からエジェクトされるようにした請求項１に記載の横型鍛造装置用金型。
3. 上記第２ホールド軸を上記パンチの内方に通して上記ボス部の穴底中心部に押し付けられるように設け、
   上記第２ホールド軸が上記パンチ側のエジェクタとして構成されている請求項２に記載の横型鍛造装置用金型。
4. 上記第１ホールド軸が、上記ダイ側に残る鍛造品を上記ダイから押し出すエジェクタからなる請求項１から３のいずれか１項に記載の横型鍛造装置用金型。

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