JP5026934B2 - プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、形状の一部が絞り部を有する部材の鍛造成型を行うプレス装置に関するものである。

従来、アンダーカット部や絞り部を有する部材を、プレス装置によって鍛造成型によって製造する方法が行われている。

このような鍛造成型には、分割された複数の割型と下型とパンチとにより、アンダーカット部が設けられた成型品を得ることができる鍛造成型装置が知られている（特許文献１、参照）。
特開２００７−１０５７９３号公報

前述のような割型を備える鍛造成型では、縦置き据付けのプレス装置には有効であるが、パーツ送り装置を備えた多段式パーツフォーマのような横置きの据付けのプレス装置では割型に対応できない。

多段式パーツフォーマは、複数の工程を連続して行うことにより高速で部材を成型できること、プレス圧力を水平方向に加えるため、装置を設置する工場の床面の耐久性を高める必要がないという利点がある。その一方で、閉塞成型となるような絞り部を有する部材の加工が難しいといった問題があった。

本願発明は、このような問題点に鑑み、絞り部を有する部材の鍛造成型を、工程数を増やすことなく行うことができるプレス装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によると、円筒状のパンチ３０と、凹部４８を有するダイ４０と、成型済み部材１１を排出するためのダイエジェクタ４３と、からなり、パンチ３０は、外周に、軸方向に移動可能に構成され、被成型部材の外周の絞り形状に対応するスライドパンチ３２を備え、ダイ４０は、軸方向に移動可能に構成され、成型済み部材１１の外周形状に対応する形状を有するスリーブダイ４６を備え、被成型部材１０を前記凹部４８に挿入し、パンチ３０をダイ４０側へと移動し、スライドパンチ３２をスリーブダイ４６に押し当て、スライドパンチ３２とスリーブダイ４６とを閉塞して、スライドパンチ３２とスリーブダイ４６とによって被成型部材１０の成形空間４８を形成し、パンチ３０をダイ４０側の最押し出し位置まで移動させて、被成型部材１０の鍛造成型し、成型済み部材を排出するときは、ダイエジェクタは、成型済み部材をパンチ側に移動させ、スリーブダイは、成型済み部材とともにパンチ側に移動することにより、成型済み部材がダイよりもパンチ側に移動するまで前記成型済みの部材を保持することを特徴とする。

本発明によると、絞り部を有する被成型部材を鍛造成型工程によって成型することが可能となるので、廃棄部材を削減できると共に、製造にかかる時間を削減することができ、製造のエネルギー効率を高め、製造コストを削減することができる。
また、成型済み部品の排出時に、成型済み部材がダイよりもパンチ側に移動するまで、スリーブダイは、成形済み部品を保持するので、部材送りが失敗することがなく、製造時の歩留りを改善し、製造効率を向上することができる。

まず、本発明の実施の形態のプレス装置１による鍛造成型の工程を図１を用いて説明する。

本発明の実施の形態では、図１（ａ）に示すような凹部１０２を有する円柱状の被成型部材１０から、鍛造成型により、図１（ｂ）に示すような凹部１１２及び絞り部１１０を有する中間成型部材１１を加工するためのプレス装置１（図５参照）について説明する。なお、本願発明のプレス装置１は、部材送り機構を備える多段式パーツフォーマである。

なお、この中間成型部材１１は、その後、機械工程によって、図（ｃ）に示すような円環状のトランスミッションギヤ１２が製造される。

ここで、図１（ｂ）に示すような、絞り部１１０を有する中間成型部材１１を鍛造成型する場合の、従来のプレス装置のパンチ及びダイについて、図２から図４を用いて説明する。

なお、後に説明するように、本発明の実施の形態では、部材送り機構を備えた、横置き設置タイプのプレス装置（パーツフォーマ）を用いる。

絞り部１１０を有する中間成型部材１１を成型するためには、図２（ａ）に示すように、部材を排出するノックアウトピン４２とで平面部を形成するダイ４０とパンチ３０との間に側方側からダイ４１配置し、パンチ３０の金型面に環状の凹溝を設けて前方押出を行うことが考えられる。この場合は、前方押出により、凹溝よりも径が大きい側方側のダイ４１とパンチ３０との間にバリが発生する。バリが発生した場合はバリを取り除く工程が別途必要となる。また、このバリは、部材送り機構にとって障害となるため、バリを発生させないような成型が必要となる。

これに対して、図２（ｂ）に示すように、ダイ４０の側方側に、パンチ３０よりも径が大きいダイ４１を備え、凹溝を備えたパンチ３０によって後方押出を行うことが考えられる。このように構成した場合は、凹溝によりパンチ３０に薄肉部３０１ａが形成されるため、鍛造成型時の押出圧力によってパンチ３０の金型部が破損してしまうという問題がある。具体的には、図２（ｂ）に示すように、薄肉部３０１ａの凹溝底部付近に鍛造成型時の押出圧力が集中し、パンチ３０に亀裂が生じ、最終的にパンチ３０の金型部が破損してしまう。

また、図３に示すように、内径に段差を持つ側方側のダイ４１を用いて前方押出を行うことが考えられる。しかしながら、前方押出では、張出部に欠肉が発生し、製品不良が発生する場合がある。また、押出圧力によってダイ４０側の負荷が高くなるため、ノックアウトピン４２が破損する可能性がある。

そこで、本発明の実施の形態では、以下に説明するような特徴的な構成を備えることによって、絞り部１１０を有する中間成型部材１１の鍛造成型を行うよう構成した。

図４は、本発明の実施の形態のプレス装置１の構成を示す上面断面図である。

前述のように、本発明の実施の形態のプレス装置１は、部材送り機構を備える多段式パーツフォーマである。このプレス装置１は、パンチ３０とダイ４０とが水平方向に設置され、パンチ３０が水平方向に移動することにより鍛造成型が行われる。

プレス装置１は、円筒状のパンチ３０と、被成型部材１０を保持し、前記パンチ３０とで被成型部材１０の鍛造成型を行うダイ４０とによって構成される。プレス装置１は、ダイ４０に被成型部材１０を挿入し、パンチ３０を移動させてダイ４０に密着させることによって鍛造成型を行い、中間成型部材１１を成型する。

パンチ３０は、円筒形状を有し、軸中心部に円柱状のホールディングピン３１が貫通して装着されている。ホールディングピン３１は、図示しないバネ等の弾力によって軸方向にダイ４０側に付勢されている。

パンチ３０の周囲には円環状のスライドパンチ３２が軸方向に摺動可能に装着されている。スライドパンチ３２は、図示しない駆動源によって軸方向に移動可能に構成されている。パンチ３０の外面及びスライドパンチ３２の内面は、スライドパンチ３２が所定位置に係止されるように円環状の張出部３０ｂ及び３２ｂがそれぞれ形成されている。

パンチ３０の金型面３０ａは、被成型部材１０の凹部１１２に対応した形状を有する。また、スライドパンチ３２の金型面３２ａは、中間成型部材１１の絞り部１１０に対応した形状を有する。

スライドパンチ３２は、外周部に切欠部３４が成型されている。切欠部３４は、後述するように、中間成型部材１１のパンチ３０への食付きを検知するために用いられる。

ダイ４０は、基準面から所定距離を隔てて構成され、被成型部材１０の底面を支持する。このダイ４０の周囲には、円環状のセカンドダイ４４が固定されている。また、セカンドダイ４４のパンチ３０側にはリングダイ４５が固定されている。

また、ダイ４０とセカンドダイ４４との間には、スリーブダイ４６がコイルバネ４７を介して摺動可能に装着されている。このスリーブダイ４６は、コイルバネ４７の弾力によって軸方向にパンチ３０側に付勢されている。

また、ダイ４０の軸中心部には、ダイエジェクタ４３が貫通して装着されている。ダイエジェクタ４３は、軸方向に移動可能に構成されている。

ダイ４０は、ダイエジェクタ４３が最戻り状態のときに、ダイ４０とダイエジェクタ４３の上面とが平面を成型して、中間成型部材１１の底面部を保持する。また、鍛造工程終了後は、ダイエジェクタ４３をパンチ３０側に押し出すことによって、中間成型部材１１をパンチ３０側に排出する。

スリーブダイ４６は、その内周面が、中間成型部材１１の外周面１１１に対応した形状を有する。

これらダイ４０、ダイエジェクタ４３、セカンドダイ４４、リングダイ４５及びスリーブダイ４６によって、被成型部材１０を収納するため凹形状空間４８が形成される。

セカンドダイ４４及びリングダイ４５は、ダイ４０に固定状態に装着されており、スリーブダイ４６を外周側から保持する。スリーブダイ４６は、外周に段差４６ａが成型されている。また、リングダイ４５は、その内径がセカンドダイ４４よりも小さく構成されている。スリーブダイ４６は、コイルバネ４７によって付勢され、段差４６ａがリングダイ４５と係合してパンチ３０側への移動が係止される。また、ダイ４０とセカンドダイ４４との間には、スリーブダイ４６が収納される溝部４９が形成されており、スリーブダイ４６がこの溝部４９の底部に突き当て状態のときに、鍛造成型が行われる。

次に、このプレス装置１によって行われる鍛造成型工程を、図４から図８を用いて説明する。なお、図中の一点鎖線は、プレス装置１の基準面を示す。

まず、被成型部材１０を保持する保持工程を行う。

被成型部材１０は、図示しない部材送り機構により前工程から送られて、パンチ３０及びダイ４０の間に、底面を基準面としてセットされる。このとき、ダイ４０のダイエジェクタ４３は、最押し出し状態で停止している。

この状態で、パンチ３０は、ダイ４０側へと前進を開始する。このとき、ホールディングピン３１は最押し出し状態で停止している。そして、パンチ３０の移動により、ホールディングピン３１の先端部が、被成型部材１０をパンチ３０側から押し付ける。

この結果、被成型部材１０が、ホールディングピン３１とダイエジェクタ４３とに挟まれる。これにより、被成型部材１０が、パンチ３０とダイ４０との間に保持される（図４参照）。

次に、パンチ３０及びダイ４０の閉塞工程を行う。

パンチ３０は、さらにダイ４０側へと移動する。このとき、ホールディングピン３１の移動によりダイエジェクタ４３をダイ４０の奥手側に押し込む。これにより、ダイエジェクタ４３及ホールディングピン３１によって保持された被成型部材１０が、ダイ４０とスリーブダイ４６とに囲まれた凹形状空間４８に挿入される。なお、部材送り機構は、被成型部材１０が凹形状空間４８に挿入されるタイミングで、ダイ４０から離れる。

続いて、パンチ３０の外周のスライドパンチ３２が、ダイ４０のスリーブダイ４６に接する（図５（ａ）参照）。そして、スリーブダイ４６のコイルバネ４７が縮むことによってスリーブダイ４６が溝部４９の底部に突き当たると共に、スライドパンチ３２がスリーブダイ４６に密着する。これにより、スライドパンチ３２とスリーブダイ４６との閉塞が完了する。この状態で、スライドパンチ３２及びスリーブダイ４６により閉塞された内周面が、絞り部１１０を有する中間成型部材１１の外周面となる（図５（ｂ）参照）。このとき、パンチ３０が被成型部材１０の凹部１０２に突き当たり、被成型部材１０の位置決めが行われる。

続いて、パンチ３０が最押し出し位置（上死点）まで移動することにより、被成型部材１０を塑性変形させ、絞り部１１０を有する中間成型部材１１を成型する（図６（ａ）参照）。

このように、塑性変形前に、スライドパンチ３２及びスリーブダイ４６により被成型部材の外周を予め閉塞しおくので、被成型部材の塑性変形による周方向へのバリが発生しない。また、塑性変形はパンチ３０の移動によって行い、スライドパンチ３２及びスリーブダイ４６は被成型部材を周方向から支持するのみであるので高負荷とならず、スライドパンチ３２等の破損を防止することができる。

次に、排出工程が行われる。これにより、パンチ３０とダイ４０とによる閉塞を開放すると共に、鍛造成型された中間成型部材１１を排出して、次の工程へと搬送される。

まず、パンチ３０が後退方向に移動を開始し、塑性変形された中間成型部材１１から離れる。このとき、ホールディングピン３１は、中間成型部材１１をパンチ３０側から押さえたまま、パンチ３０の移動に伴って押し出される。このとき、図示しない駆動源によりスライドパンチ３２が後退する。このスライドパンチ３２の後退に伴って、スリーブダイ４６は、コイルバネ４７の弾力によって中間成型部材１１と共にパンチ３０側に移動する（図６（ｂ）参照）。

そして、パンチ３０がダイ４０から離れたときに、部材送り機構がパンチ３０とダイ４０との間に移動する。なお、部材送り機構は、中間成型部材１１を保持するためのグリッパーシュー５１を備えている。

次に、ダイエジェクタ４３が、図示しない駆動源によりパンチ３０側に押し出される。これにより、中間成型部材１１がパンチ３０側に移動する（図７参照）。

続いて、ダイエジェクタ４３の押し出しにより、中間成型部材１１がさらにパンチ３０側に移動する。そして、中間成型部材１１の底面が基準面に近づくと、グリッパーシュー５１によって中間成型部材１１が挟まれる。ダイエジェクタ４３が中間成型部材１１の底面が基準面まで移動したときに、グリッパーシュー５１が中間成型部材１１を保持する。その後、さらなるパンチ３０の後退により、ホールディングピン３１の先端が中間成型部材１１から離れる。ホールディングピン３１が中間成型部材１１から充分に離れたときに、部材送り機構は中間成型部材１１を次の工程に搬送する。

この後、パンチ３０はさらに後退して、最後退位置（下死点）において停止する。

なお、本発明の実施の形態の中間成型部材１１のように、パンチ３０側に絞り部１１０を有する中間成型部材１１を部材送り機構により搬送する場合は、グリッパーシュー５１が、絞り部１１０ではなく最も径の大きい外周部１１１を保持する必要がある。グリッパーシュー５１は、ダイ４０に干渉しない程度に基準面付近に備えられるので、ダイエジェクタ４３によって、グリッパーシュー５１が中間成型部材１１の外周部１１１を保持するまで移動させる必要がある。

このとき、スリーブダイ４６が移動しない構成（例えば、前述の特許文献１に記載の鍛造成型装置を、横置き据付けの多段式パーツフォーマとして構成した場合）では、部材が基準面まで移動する前に最外周面を保持するスリーブダイ４６から外れてしまう。このとき、ダイエジェクタ４３及びホールディングピン３１のみに挟まれた状態となる。この状態では、振動等によって被成型部材が基準面に対して傾いたりセンター部がずれてしまい、グリッパーシュー５１が被成型部材の保持に失敗する可能性がある。

そこで、本発明の実施の形態では、前述のようにダイエジェクタ４３によるノックアウト時に、スリーブダイ４６によって被成型部材を保持したまま基準面まで移動させるように構成した。なお、スリーブダイ４６が最もパンチ３０側に移動したときに、グリッパーシュー５１に干渉しないように、スリーブダイ４６のパンチ３０側の端面の位置が決定される。

次に、パンチフリッカ６１による中間成型部材１１の食付き検知工程が行われる。

食付き検知工程では、パンチ３０が最後退位置（下死点）にて停止した後、パンチフリッカ６１が、パンチ３０の軸方向と直交する方向に移動して、スライドパンチ３２の外周部に設けられた切欠部３４を移動する。

パンチ３０が最後退位置にて停止しているときに、中間成型部材１１が正しく次工程に搬送された場合は、スライドパンチ３２は図示しない駆動源によってダイ４０側に付勢され、張出部３０ｂ及び３２ｂによって係止されている。この状態では、切欠部３４の軸方向の位置が、パンチフリッカ６１が通過する位置と合致し、パンチフリッカ６１がスライドパンチ３２の何れの部分とも接触しない。これにより、中間成型部材１１の食付きが発生しておらず、鍛造成型工程が正常に完了したことが検知される（図８（ａ）参照）。

一方、図８（ｂ）に示すように、中間成型部材１１が、パンチ３０とスライドパンチ３２とに食付いたたまパンチ３０が最後退位置まで移動してしまい、中間成型部材１１がグリッパーシュー５１によって次の工程に搬送されなかった場合は、新たな鍛造成型工程が開始されて、新たに保持された被成型部材１０と、パンチ３０及びスライドパンチ３２に食付いた中間成型部材１１とが衝突し、パンチ３０やダイ４０の破損等の発生に繋がる。そのため、中間成型部材１１が、パンチ３０側へと食付きが発生した場合はこれを検出する必要がある。

中間成型部材１１の食付きが発生した場合は、図８（ｂ）に示すようにパンチ３０が最後退位置に移動しても、スライドパンチ３２は最後退位置に移動できない。このため、スライドパンチ３２の切欠部３４の位置が、パンチフリッカ６１が通過する位置とは異なり、ホルダ３５側に所定位置だけずれた位置となる。この状態でパンチフリッカ６１が移動すると、パンチフリッカ６１がスライドパンチ３２の切欠部３４以外に位置に接触する。これにより、スライドパンチの位置が正常でないことが検知されるので、その結果として、中間成型部材１１の食付きが発生したことが検知される。

なお、中間成型部材１１の食付きが発生した場合は、パンチフリッカ６１に備えられている図示しないスイッチ等からプレス装置１の制御装置に信号が送信される。制御装置はこの信号に従ってプレス装置１の動作を停止する。

以上のように、本発明の実施の形態では、絞り部１１０を有する中間成型部材１１を鍛造成型するプレス装置１において、パンチ３０側に、スライドパンチ３２を備えた。また、ダイ４０側に、コイルバネ４７によってパンチ３０側に付勢されたスリーブダイ４６を備えた。そして、鍛造成型時に、これらスライドパンチ３２及びスリーブダイ４６によって予め絞り部１１０を有する外周面を閉塞した上で、パンチ３０による塑性変形を行うように構成した。

このように構成することにより、絞り部１１０を有する中間成型部材１１を、一度の鍛造成型工程のみで成型することが可能となるので、最終製品に至るまでの廃棄部材を削減できると共に、製造にかかる時間を削減することができる。従って、製造のエネルギー効率を高め、製造コストを削減することができる。

また、スライドパンチ３２及びスリーブダイ４６によって予め絞り部１１０を有する外周面を閉塞するので、これらスライドパンチ３２及びスリーブダイ４６に高負荷がかからず、パンチ３０及びダイ４０の破損を防止することができると共に、鍛造成型時に周方向へのバリが発生しないので、工程数が増加することがなく、部材の廃棄物を削減することができる。

また、中間成型部材１１の排出時に、中間成型部材１１が基準面に移動するまで、スリーブダイ４６は、外周部１１１を保持するので、部材送りが失敗することがなく、製造時の歩留りを改善し、製造効率を向上することができる。

また、スライドパンチ３２は、部材の食付きを検知するパンチフリッカ６１に対応する切欠部３４を設けたので、製造時における安全性を提供すると共に、製造効率を向上することができる。

なお、本発明の実施の形態のパンチ３０及びダイ４０の構成は、従来一般的に用いられている部品に、本願特有の構成及び作用を加えたものであり、プレス装置１の動作や構造を大幅に改変するものではない。そのため、コストを増加させることなく、絞り部１１０を備える中間成型部材１１を形成することが可能となる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

（ａ）本発明の実施形態の被成型部材１０を示す。（ｂ）中間成型部材１１を示す。トランスミッションギヤを示す。 （ａ）従来の鍛造成型の例を示す。（ｂ）従来の鍛造成型の例を示す。 従来の鍛造成型の例を示す。 本発明の実施の形態のプレス装置の断面図である。 本発明の実施の形態のプレス装置の断面図である。 本発明の実施の形態のプレス装置の断面図である。 本発明の実施の形態のプレス装置の断面図である。 本発明の実施の形態のプレス装置の断面図である。

符号の説明

１ プレス装置
１０ 被成型部材
１１ 中間成型部材
１２ トランスミッションギヤ
３０ パンチ
３１ ホールディングピン
３２ スライドパンチ
３４ 切欠部
４０ ダイ
４２ ノックアウトピン
４３ ダイエジェクタ
４４ セカンドダイ
４５ リングダイ
４６ スリーブダイ
４７ コイルバネ
４８ 凹形状空間
４９ 溝部
５１ グリッパーシュー
６１ パンチフリッカ

Claims (3)

1. 円筒状のパンチと、凹部を有するダイと、成型済み部材を排出するためのダイエジェクタと、からなり、
   前記パンチは、外周に、軸方向に移動可能に構成され、被成型部材の外周の絞り形状に対応する形状を有するスライドパンチを備え、
   前記ダイは、軸方向に移動可能に構成され、成型済み部材の外周形状に対応する形状を有するスリーブダイを備え、
   被成型部材を前記凹部に挿入し、前記スライドパンチを前記スリーブダイに押し当てて前記スリーブダイを前記ダイの奥手側に移動させることにより、前記スライドパンチと前記スリーブダイとを閉塞して前記スライドパンチと前記スリーブダイとによって前記被成型部材の成形空間を形成し、前記パンチを前記ダイ側の最押し出し位置まで移動させて、前記成形空間にて前記被成型部材を鍛造成型し、
   前記成型済み部材を排出するときは、
   前記ダイエジェクタは、前記成型済み部材を前記パンチ側に移動させ、
   前記スリーブダイは、前記成型済み部材とともに前記パンチ側に移動することにより、前記成型済み部材が前記ダイよりもパンチ側に移動するまで前記成型済みの部材を保持することを特徴とするプレス装置。
2. 前記スライドパンチは、外周側に切欠部を有し、
   前記スライドパンチの切欠部に挿入されることで前記スライドパンチの前記パンチに対する位置が正常であることを検知し、前記スライドパンチの切欠部以外の位置に接触することで前記スライドパンチの前記パンチに対する位置が異常であることを検知する検知手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
3. 前記スリーブダイは、弾性体により前記パンチ側に付勢されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス装置。

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