JP5137930B2

JP5137930B2 - 鍛造方法

Info

Publication number: JP5137930B2
Application number: JP2009237450A
Authority: JP
Inventors: 英樹柿本; 俊二郎竹内; 剛史有川
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP2011083790A

Description

本発明は、上金型と下金型との間に加熱した素材を装入した上で、上金型及び下金型の少なくとも一方を移動させ所定のプレス内圧で素材をプレスすることで、素材の鍛造を行う鍛造方法に関するものである。

従来より、特許文献１に示すように、上金型と下金型との間に加熱した素材を挟み込み、両金型でプレスを行うことにより自動車等の部品を製造する方法が開発されている。

特開平１−２０２３３４号公報

上述したように、特許文献１に示すような鍛造方法においては、プレス作業を行ったときに、ハンマープレスにおける圧下量などを測定し、この値から上金型と下金型との間の金型隙間を予測して、予測金型隙間が所定値になったときに鍛造を終了していた。
しかしながら、特許文献１に示すような技術では、プレス作業を行ったときに上金型又は下金型が撓むことがあり、ハンマープレスにおける圧下量だけでは金型隙間を正確に把握することは困難であり、金型隙間の調整精度、言い換えれば、素材の加工寸法精度を向上させることが非常に難しいのが実情であった。

そこで、本発明は、プレス作業を行ったときの金型隙間を実測しながらプレス内圧を変化させることにより、金型隙間の調整を容易し、ひいては素材の加工寸法精度の向上を可能とする鍛造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明の手段は、上金型と下金型との間に加熱した素材を装入した上で、上金型及び下金型の少なくとも一方を移動させ所定のプレス内圧で前記素材をプレスすることで、前記素材の鍛造を行う鍛造方法であって、前記素材のプレス時において、前記上金型と下金型との間の金型隙間を実測し、前記金型隙間の実測値が金型隙間の目標値となるように、前記プレス内圧を変化させながら鍛造を行う点にある。

ｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘ未満であるに際しては、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が目標値Ｄｆよりも大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるステップと、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が予め定められた目標値Ｄｆよりも小さい場合に、鍛造を終了するステップとのいずれか一方を実行することが好ましい。

ｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘであるに際しては、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少している場合に、ｉ＋１回目のプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を上限値Ｐｍａｘにするステップと、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少していない場合に、素材に対して再加熱を行うステップと、のいずれか一方を実行することが好ましい。

ｉ回目のプレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）と、ｉ−１回目のプレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）との差である金型隙間変化量の実測値Ｄｃを求めるステップを実行し、前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧と同じに設定するステップと、前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより小さい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるステップとのいずれか一方を実行することが好ましい。

前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きく且つｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）が上限値Ｐｍａｘになっている場合に、素材の温度Ｔｉを測定するステップを実行し、前記素材の温度Ｔｉが予め設定された再加熱温度Ｔｔよりも高い場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をＰｍａｘにして鍛造を行うステップと、前記素材の温度Ｔｉが再加熱温度Ｔｔよりも低い場合に、素材を再加熱するステップと、のいずれか一方を実行することが好ましい。

１回目のプレスにおけるプレス内圧を、上限値Ｐｍａｘより小さい値とすることが好ましい。
ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるに際しては、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を、ｉ回目のプレス内圧Ｐａ（ｉ）の所定倍とすることが好ましい。
本発明の最も好ましい技術的手段は、上金型と下金型との間に加熱した素材を装入した上で、上金型及び下金型の少なくとも一方を移動させ所定のプレス内圧で前記素材をプレスすることで、前記素材の鍛造を行う鍛造方法であって、前記素材のプレス時において、前記上金型と下金型との間の金型隙間を実測し、前記金型隙間の実測値が金型隙間の目標値となるように、前記プレス内圧を変化させながら鍛造を行うこととし、ｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘ未満であるに際しては、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が目標値Ｄｆよりも大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるステップと、前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が予め定められた目標値Ｄｆよりも小さい場合に、鍛造を終了するステップと、のいずれか一方を実行する点にある。

本発明によれば、プレス作業を行ったときの金型隙間を実測しながらプレス内圧を変化させることにより、金型隙間の調整を容易し、ひいては素材の加工寸法精度の向上を可能とすることができる。

ハンマープレス装置の全体構成図である。金型部分の拡大図である。素材の鍛造方法の流れを示したフローチャートを示したものである。素材の鍛造方法の流れの変形例を示したフローチャートを示したものである。

本発明の素材の鍛造方法について説明する。
図１は、本発明の素材（加工材）の鍛造方法を行うハンマープレス装置の構成を示したものである。
図１に示すように、プレス装置（ハンマープレス装置）１は、加熱した加工材２をハンマープレスにすることにより鍛造して、例えば、自動車用や船舶用のクランクシャフト等を製造するものである。このレス装置１は、上金型３と、この上金型３の下方に配置された下金型４とを備えている。

上金型３は、空気圧等により下方に移動することにより圧下を行う圧下装置５の上タップ部６に着脱自在に取り付けられている。下金型４は、当該下金型４の下方に設けられた下タップ部７に着脱自在に取り付けられている。
また、上タップ部６及び下タップ部７は、両者を近接離反させる金型移動装置８に取り付けられている。具体的には、金型移動装置８は、回転自在な一対の回転体９と、一端が上金型３に取り付けられると共に他端が下金型４に取り付けられて回転体９により移動する連結体（例えば、金属ベルト）１０とを備えている。

したがって、金型移動装置８の回転体９を一方向に回転させることにより上金型３と下金型４とは近接する（互いに近づく）と共に、回転体９を他方向に回転させることにより上金型３と下金型４とは離反する（互いに離れる）ようになっている。
このようなハンマープレス装置１において鍛造（熱間鍛造）を行うには、まず、加熱炉１１にて加熱した加工材２を互いに離反した上金型３と下金型４との間に搬送し、その加工材２を下金型４に載置する。

そして、外部から圧下装置５のシリンダ１２に空気を供給することにより、上タップ部６を下降させると共に、上タップ部６の下降により金型移動装置８の回転体９が一方向に回転して上金型３と下金型４とを互いに近接させ、上金型３と下金型４とで加工材２を挟み込む。その後、シリンダ１２内のプレス内部の空気圧（プレス内圧）を変化させながら、加工材２を圧下（プレス）することによって加工材２を熱間鍛造することができる。なお、シリンダ１２内のプレス内圧により上タップ部６が上金型３側へ移動するようになっている。

さて、このような鍛造方法では、プレス時（上金型３と下金型４とを近接させ、素材（加工材２）を圧下している時）において、上金型３と下金型４との間の距離（金型隙間）が予め定められた値（所定値）になったときに、鍛造を終了することにしている。
例えば、従来のハンマープレス装置１においては、鍛造を行ったときに、加工材２を鍛造するに際して圧下量又は上タップ部６のストローク量を測定し、これらの値から金型隙間を予測して、当該金型隙間が所定値になったときに鍛造を終了していた。しかしながら、従来のハンマープレス装置１では、圧下量又は上タップ部６のストローク量から金型隙間を予測していたため、予測した金型隙間は、金型の弾性変形などにより実際の金型隙間とは異なることがあり、精度が低下するという問題があった。

このような問題に鑑み、本発明では、上金型３と下金型４との金型隙間を実測することにより、この金型隙間の精度を向上させている。図２に示すように、具体的には、下金型４の左右両側のそれぞれに計測器（例えば、レーザ変位計）１３が設けられると共に、左右中央部に計測器１３が設けられている。
このように、複数台の計測器１３によって金型隙間を計測することにより、鍛造したときの上金型３又は下金型４の弾性変形（たわみ）も加味できるようにしている。本発明では、例えば、各計測器１３にて計測した金型隙間の平均値が、予め定められた値になったときに鍛造を終了することにしている。

図３は、鍛造方法の流れをフローチャートで示したものである。図３を用いて鍛造方法の流れを説明する。なお、プレスのことをハンマープレスということがある。
素材（加工材２）の鍛造を行うにあたっては、加熱炉１１にて加熱した加工材２加熱し、その後、加工材２を加熱炉１１から取り出してデスケーリングを行い、デスケーリング後の加工材２を上金型３と下金型４との間に搬入する（Ｓ１）。なお、加工材２を搬入する際は、当然に上金型３と下金型４とは離間している。

そして、金型移動装置８により上金型３と下金型４とを近接させ、圧下装置５による圧下（プレス）は行っていない無負荷状態で、上金型３と下金型４との金型隙間を複数の計測器１３により測定し、例えば、各計測器１３の平均値を実際の実測金型隙間（金型隙間の実測値）Ｄ（１）とする（Ｓ２）。
なお、プレスを行っている際には、上金型３と下金型４との距離が徐々に小さくなるのため、上金型３と下金型４との距離が最も近づいたとき（各計測器１３における測定値の最小）の値を、実測金型隙間Ｄに適用するものとする。

この実測金型隙間Ｄ（１）が予め定められた目標金型隙間（金型隙間の目標値）Ｄｆよりも大きいか否かを判定し（Ｓ３）、実測金型隙間Ｄ（１）が目標金型隙間Ｄｆよりも小さければ（Ｓ３、Ｎｏ）、鍛造を終了する（Ｓ４）。
実測金型隙間Ｄ（１）が目標金型隙間Ｄｆよりも大きければ（Ｓ３、Ｙｅｓ）、シリンダ１２内のプレス内圧（シリンダ１２に供給する空気圧）Ｐａ（１）を、鍛造におけるシリンダ１２内のプレス内圧の上限値（Ｐｍａｘ）を超えない範囲で設定する（Ｓ５、プレス内圧初期設定工程）。シリンダ１２内のプレス内圧、即ち、シリンダ１２に供給する空気圧は、コンプレッサーや開閉弁１３の開放時間などにより調整できるようになっていると共に、シリンダ１２内のプレス内圧又はシリンダ１２に供給する空気圧は、図示省略の圧力計測器によって計測できるようになっている。この実施形態では、プレス内圧の調整は、シリンダに接続した開閉弁１３の開閉時間を変化させる開閉時間制御によって行うようになっている。例えば、開閉弁１３の上流側の空気圧を９ｋｇ／ｃｍ²とし、開閉弁１３を開放すると、９×Ｖ１（上流側の体積）＝Ｐ（プレス内圧）×Ｖ２（シリンダにおけるプレス側の体積）によってプレス内圧を求めることができる。そして、ベルヌーイの定理により金型初期速度が決まり、この金型初期速度と位置エネルギーにより加工材２（素材）に与えるエネルギーが決定されることになる。

シリンダ１２内のプレス内圧の初期設定が完了すると鍛造の実施（金型による圧下）を開始する（Ｓ６、鍛造実施工程）。１回目の鍛造実施工程Ｓ６では、シリンダ１２内のプレス内圧をプレス内圧初期設定工程にて設定した圧力Ｐａ（１）にし、これにより、上タップ部６を介して上金型３にて加工材２を圧下する（ハンマープレスする）。
次に、ｉ回目（ｉ＝１，２、３・・・）のＰａ（ｉ）が、シリンダ１２内のプレス内圧の上限値になっていないか否かを判定する（Ｓ７、プレス内圧判定工程）。プレス内圧判定工程Ｓ７において、ｉ回目のＰａ（ｉ）がシリンダ１２内のプレス内圧の上限値Ｐｍａｘ未満である場合、例えば、１回目のハンマープレス（ｉ＝１）では、Ｐａ（１）＜Ｐｍａｘである（Ｓ７、Ｎｏ）ため、金型隙間を測定する工程に進む（Ｓ８、金型隙間測定工程）。

金型隙間測定工程Ｓ８では、加工材２に対して金型による圧下している状態［予め設定したプレス内圧Ｐａ（ｉ）にて上タップ部６に圧力を掛けて上金型３にて加工材２をハンマープレスしている状態］において、複数の計測器１３により上金型３と下金型４との距離（隙間）を測定し、計測器１３の平均値を、ｉ回目のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）とする。

そして、金型隙間測定工程Ｓ８にて測定した実測金型隙間Ｄ（ｉ）が予め定められた目標金型隙間Ｄｆよりも大きいか否かを判定する（Ｓ９、鍛造工程）。実測金型隙間Ｄ（ｉ）が目標金型隙間Ｄｆよりも小さければ（Ｓ９、Ｎｏ）、十分にハンマープレスにより加工材２を鍛造したと考えて鍛造を終了する（Ｓ１０）。目標金型隙間Ｄｆは、例えば、０〜１０ｍｍである。
実測金型隙間Ｄ（１）が目標金型隙間Ｄｆよりも大きければ（Ｓ９、Ｙｅｓ）、再度ハンマープレスを行わなければならないため、次回のハンマープレスにおけるプレス内圧を設定する。具体的には、まず、今回のプレス内圧Ｐａに予め設定された倍率ｆ（ｉ）を掛けることにより次回のプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を求める（Ｓ１１、プレス内圧算出工程）。なお、倍率ｆ（ｉ）は１倍以上としている。
そして、プレス内圧算出工程Ｓ１１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘ以下であるか否かを判定し（Ｓ１２、プレス内圧上限判定工程）、次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘ以下であれば（Ｓ１２、Ｙｅｓ）、プレス内圧算出工程Ｓ１１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を次回プレス内圧に設定する（Ｓ１３）。

一方、プレス内圧算出工程Ｓ１１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘを超えていれば（Ｓ１２、Ｎｏ）、プレス内圧の上限値Ｐｍａｘを次回の空気に設定する［Ｐａ（ｉ＋１）＝Ｐｍａｘ、Ｓ１４］。
その後、Ｓ１２〜Ｓ１４の次回プレス内圧設定工程にて設定したプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）にて、ｉ＋１回目のハンマープレスを行う（ｉ＝１、２、３・・・）。即ち、ｉ回目（ｉ＝２、３、・・・）の鍛造実施工程Ｓ６では、一端、上金型３を加工材２から離間させた後、シリンダ１２内のプレス内圧Ｐａ（ｉ）を次回プレス内圧設定工程Ｓ１２〜Ｓ１４にて設定した次回プレス内圧にし、これにより、上タップ部６を介して上金型３にて加工材２を圧下する（ハンマープレスする）。

このように、Ｓ８〜Ｓ１４においては、加工材２の鍛造を行うに際して、ｉ回目（ｉパス目）のプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値ｍａｘとなっていない場合、次回のパス（ｉ＋１）におけるプレス内圧を上昇させて鍛造を行うこととしている。
次に、加工材２の鍛造を行うに際して、ｉ回目（ｉパス目）のプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値ｍａｘとなった場合について説明する。即ち、プレス内圧判定工程Ｓ７において、ｉ回目のＰａ（ｉ）がシリンダ１２内のプレス内圧の上限値Ｐｍａｘである場合は、シリンダ１２内のプレス内圧を上限値Ｐｍａｘとしてハンマープレスした回数Ｊをカウントする（Ｐｍａｘで圧下した回数Ｊをカウントアップ、上限圧下回数測定工程、Ｓ１５）。

そして、加工材２に対して金型による圧下している状態［予め設定したプレス内圧Ｐａ（ｉ）にて上タップ部６に圧力を掛けて上金型３にて加工材２をハンマープレスしている状態］において、複数の計測器１３により上金型３と下金型４との距離（隙間）を測定し、計測器１３の平均値を、ｉ回目のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）とする（金型隙間測定工程Ｓ１６）。

金型隙間測定工程Ｓ１６にて実測した当該ハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）と、前回（１回前）のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ−１）とを比較し（前後金型隙間比較工程、Ｓ１７）する。そして、前後金型隙間比較工程Ｓ１７において、当該ハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）が前回のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ−１）に比べて減少している場合（Ｓ１７、Ｙｅｓ）は、プレス内圧を上限値にしてハンマープレスを行ったときの効果があると考え、鍛造判定工程Ｓ１８に進む。

鍛造判定工程Ｓ１８では、当該ハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）が予め定められた目標金型隙間Ｄｆよりも大きいか否かを判定し、実測金型隙間Ｄ（ｉ）が目標金型隙間Ｄｆよりも小さければ（Ｓ１８、Ｎｏ）、十分にハンマープレスにより加工材２を鍛造したと考えて鍛造を終了する（Ｓ１９）。
一方、鍛造判定工程Ｓ１８において、実測金型隙間Ｄ（ｉ）が目標金型隙間Ｄｆよりも大きければ（Ｓ１８、Ｙｅｓ）、再度ハンマープレスを行わなければならないため、次回のハンマープレスにおけるプレス内圧を上限値Ｐｍａｘに再び設定して（Ｓ２０）、鍛造実施工程Ｓ６に戻る。

また、前後金型隙間比較工程Ｓ１７において、当該ハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）が前回のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ−１）に比べて変化がない場合（Ｓ１７、Ｎｏ）は、プレス内圧を上限値にしてハンマープレスを行ったときの効果がないと考え、上限圧下判定工程Ｓ２１に進む。
上限圧下判定工程Ｓ２１では、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行った回数Ｊが３回以上であるか否かを判定し、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行った回数Ｊが３回以上であれば（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、再加熱工程Ｓ２２に進む。再加熱工程Ｓ２２では、まず、上金型３と下金型４とを離反させることにより圧下を中断し、加工材２を当該金型から取り出した後、当該加工材２を加熱炉１１へと運搬して再加熱する。

一方、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行った回数Ｊが３回未満であれば（Ｓ２１、Ｎｏ）、再度、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行った場合に加工材が変形する可能性があるため、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘに再び設定して（Ｓ２０）、鍛造実施工程Ｓ６に戻る。
以上のように、前後金型隙間比較工程Ｓ１７では、まず、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘしてハンマープレスしたときの効果、即ち、加工材２がプレスにより圧縮されているか否かを判定している。そして、上限圧下判定工程Ｓ２１及び再加熱工程Ｓ２２では、３回以上プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行ったとしても前後の実測金型隙間が同じであって加工材２が圧下による変形がない場合は、これ以上、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行っても加工材２を変形できないと考え、加工材２を再加熱し、加熱により次回の鍛造において加工材２の変形が起こりやすくしている。

なお、上限圧下判定工程Ｓ２１において、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行った回数Ｊが３回未満であれば、次回のハンマープレスにおいて、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘしてハンマープレスすることにより加工材２を変形させることができると考え、次回のハンマープレスにおけるプレス内圧を上限値Ｐｍａｘに再び設定して鍛造実施工程Ｓ６に戻ることとしている。

図３に示した鍛造方法においては、まず、シリンダ１２内のプレス内圧（シリンダ１２に供給する空気圧）をハンマープレス毎に次第に増加しながらハンマープレスを行っている。また、シリンダ１２内の空気圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行ったときの加工材２の変形度合いを実測金型隙間にて判定し、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行ったときに加工材２が変形している状況下では、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘのままでハンマープレスを繰り返す。一方、プレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行ったときに加工材２が変形していない場合［今回の実測金型隙間（ｉ）＝前回の実測金型隙間（ｉ−１）］は、３回まではプレス内圧を上限値Ｐｍａｘにしてハンマープレスを行うとし、３回以上ハンマープレスしても加工材２が変形しない場合は、その加工材２を加熱炉１１に運搬して加熱し、再び鍛造する際に加工材２が変形し易いようにしている。

即ち、図３の鍛造方法においては、ｉ回目のハンマープレス（プレス）におけるプレス内圧圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘ未満であるに際しては、金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）と目標値Ｄｆとを比較し、金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が目標値Ｄｆよりも大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のハンマープレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させている。また、金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が予め定められた目標値Ｄｆよりも小さい場合には、鍛造を終了している。

また、ｉ回目のハンマープレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘであるに際しては、当該ハンマープレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）と１つ前の金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）とを比較し、当該ハンマープレスにおける実測値Ｄ（ｉ）が１つ前の金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少している場合に、ｉ＋１回目のプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を上限値Ｐｍａｘにしている。一方、当該ハンマープレスにおける実測値Ｄ（ｉ）が１つ前の金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少してない場合に、加工材２に対して再加熱を行うようにしている。

以上、本発明によれば、ハンマープレスを行ったときの金型隙間を実測しながらプレス内圧（空気圧）を変化させているために、金型隙間の調整を容易し、その結果、加工材２の加工寸法精度の向上させることができる。
図４は、鍛造方法の流れの変形例を示したものである。図４を用いて鍛造方法の流れを説明する。図３と同じ部分は、同符号を付して説明を省略する。

シリンダ１２内のプレス内圧の初期設定が完了すると鍛造の実施（金型による圧下）を開始する（Ｓ３０、鍛造実施工程）。１回目の鍛造実施工程Ｓ３０では、シリンダ１２内のプレス内圧をプレス内圧初期設定工程にて設定した圧力Ｐａ（１）にし、これにより、上タップ部６を介して上金型３にて加工材２を圧下する（ハンマープレスする）。
次に、加工材２に対して金型による圧下している状態［予め設定したプレス内圧Ｐａ（ｉ）にて上タップ部６に圧力を掛けて上金型３にて加工材２をハンマープレスしている状態］において、複数の計測器１３により上金型３と下金型４との距離（隙間）を測定し、計測器１３の平均値を、ｉ回目のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）とする（金型隙間測定工程Ｓ３１）。

そして、金型隙間測定工程Ｓ３１にて実測した当該ハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ）と、前回のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ−１）との差である実測金型隙間変化量（金型隙間変化量の実測値）Ｄｃを求める（変化量算出工程、Ｓ３２）。
ｉ回目の実測金型隙間Ｄ（ｉ）が予め定められた目標金型隙間（金型隙間変化量の目標値）Ｄｆよりも大きいか否かを判定し（Ｓ３３）、実測金型隙間Ｄ（ｉ）が目標金型隙間Ｄｆよりも小さければ（Ｓ３３、Ｎｏ）、鍛造を終了する（Ｓ３４）。

鍛造を終了しない場合は、変化量算出工程Ｓ３２で求めた実測金型隙間変化量Ｄｃが、予め設定した規定変化量Ｄｃｔより大きいか否かを判定する（Ｓ３５、変化量判定工程）。規定変化量Ｄｃｔは、例えば、０．１ｍｍ〜２０ｍｍである。変化量判定工程Ｓ３５において、実測金型隙間変化量Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きい場合（Ｓ３５、Ｙｅｓ）は、設定したプレス内圧にて加工材２を圧下したときにおいて十分に加工材２が変化していると考え、次回のプレス内圧を今回のプレス内圧に設定する［Ｐａ（ｉ＋１）＝Ｐａ（ｉ）、次回プレス内圧設定工程Ｓ３６］。

このとき、次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がシリンダ１２内のプレス内圧の上限値Ｐｍａｘになっていないか否かを判定する（Ｓ３７、プレス内圧判定工程）。プレス内圧判定工程Ｓ３７において、ｉ回目のＰａ（ｉ）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘになっていない場合（Ｓ３７、Ｎｏ）は、鍛造実施工程Ｓ３０に戻る。
鍛造実施工程Ｓ３０では、一端、上金型３を加工材２から離間させた後、シリンダ１２内のプレス内圧Ｐａ（ｉ）［ｉ＝２、３・・・］を次回プレス内圧設定工程Ｓ３６にて設定した次回プレス内圧にし、これにより、上タップ部６を介して上金型３にて加工材２を圧下する（ハンマープレスする）。

一方、プレス内圧判定工程Ｓ３７において、次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がシリンダ１２内のプレス内圧の上限値Ｐｍａｘになっている場合（Ｓ３７、Ｙｅｓ）、まず、加工材２の中央部の温度Ｔｉ（例えば、加工材２の表面中央部の温度）を測定する（Ｓ３８、加工材２温度測定工程）。
そして、加工材２温度測定工程Ｓ３８にて測定した加工材２の温度Ｔｉが、予め設定された再加熱温度Ｔｔよりも大きいか否かを判定し（Ｓ３９、温度判定工程）、加工材２の温度Ｔｉが再加熱温度Ｔｔ（例えば、６００℃〜１０００℃）よりも高ければ（Ｓ３９、Ｙｅｓ）、加工材２を加熱しなくてもハンマープレス時に変形すると考え、鍛造実施工程Ｓ３０に戻る。一方、加工材２の温度Ｔｉが再加熱温度Ｔｔよりも低ければ（Ｓ３９、Ｎｏ）、再加熱工程Ｓ４０に進む。再加熱工程Ｓ４０では、まず、上金型３と下金型４とを離反させることにより圧下を中断し、加工材２を当該金型から取り出した後、当該加工材２を加熱炉１１へと運搬して再加熱する。

このように、Ｓ３１〜Ｓ４０においては、加工材２の鍛造を行うに際して、まず、今回の実測金型隙間Ｄ（ｉ）と前回のハンマープレスにおける実測金型隙間Ｄ（ｉ−１）との差である実測金型隙間変化量Ｄｃを測定している。そして、実測金型隙間変化量Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔよりも大きく、ハンマープレスによって加工材２が変形している場合は、今回のハンマープレス時のプレス内圧によって加工材２を変形でき、当該プレス内圧が有効であると考えて、次回のプレス内圧も今回のプレス内圧と同じにしている。ただし、次回のプレス内圧が上限値Ｐｍａｘであるときは、加工材２の温度を測定して、この温度が再加熱を判定する再加熱温度Ｔｔよりも大きければ、次回のプレス内圧も上限値Ｐｍａｘに維持し、そうでなければ、加工材２を加熱することにしている。

次に、加工材２の鍛造を行うに際して、実測金型隙間変化量Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔよりも小さく（Ｓ３５、Ｎｏ）、当該プレス内圧による加工材２の変化が小さいと考えられる場合について説明する。このような場合は、次回のハンマープレスにおけるプレス内圧を増加させる。具体的には、まず、今回のプレス内圧Ｐａに予め設定された倍率ａを掛けることにより次回のプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を求める（Ｓ４１、プレス内圧算出工程）。プレス内圧算出工程Ｓ４１では、ａ＝１．０１以上１．５以下としている。

そして、プレス内圧算出工程Ｓ４１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘ以下であるか否かを判定し（Ｓ４２、プレス内圧上限判定工程）、次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘ以下であれば（Ｓ４２、Ｙｅｓ）、プレス内圧算出工程Ｓ４１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を次回プレス内圧に設定する（Ｓ４３）。一方、プレス内圧算出工程Ｓ４１にて求めた次回プレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘを超えていれば（Ｓ１２、Ｎｏ）、プレス内圧の上限値Ｐｍａｘを次回の空気に設定する［Ｐａ（ｉ＋１）＝Ｐｍａｘ、Ｓ４４］。

このように、次回プレス内圧を設定すると、鍛造実施工程Ｓ３０に戻り、次回プレス内圧設定工程Ｓ４２〜Ｓ４４にて設定した次回プレス内圧にてハンマープレスを行う。
図４に示した鍛造方法においては、ハンマープレスを行った際に、前後のハンマープレスにおける実測金型隙間変化量Ｄｃを求め、この実測金型隙間変化量Ｄｃが予め設定した規定変化量Ｄｃｔよりも大きく、今回のハンマープレスにおけるプレス内圧によって加工材２を十分に変形できるのであれば、次回のプレス内圧も今回のプレス内圧と同じに設定している。このとき、次回のプレス内圧がプレス内圧の上限値Ｐｍａｘよりも小さい場合には、加工材２の温度を測定して再加熱が必要が否かを判定して、再加熱が必要であれば、加工材２を加熱するものとしている。一方、実測金型隙間変化量Ｄｃが予め設定した規定変化量Ｄｃｔよりも小さく、今回のハンマープレスにおけるプレス内圧では、加工材２の変形が十分でない場合には、次回のプレス内圧を増加させてハンマープレスを行うことにしている。

一方、実測金型隙間変化量Ｄｃが予め設定した規定変化量Ｄｃｔよりも小さく、今回のハンマープレスにおけるプレス内圧では、加工材２の変形が十分でない場合には、次回のプレス内圧を増加させてハンマープレスを行うことにしている。
即ち、図４の鍛造方法においては、ｉ回目のハンマープレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）と、ｉ−１回目のハンマープレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）との差である金型隙間変化量の実測値Ｄｃを求めた上で、金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きい場合には、ｉ＋１回目のハンマープレスにおけるプレス内圧をｉ回目のハンマープレスにおけるプレス内圧と同じに設定している。一方、金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより小さい場合には、ｉ＋１回目のハンマープレスにおけるプレス内圧をｉ回目のハンマープレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）よりも増加させている。

また、金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きく且つｉ＋１回目のハンマープレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）が上限値Ｐｍａｘになっている場合には、加工材２の温度Ｔｉを測定し、加工材の温度Ｔｉが予め設定された再加熱温度Ｔｔよりも高い場合には、ｉ＋１回目のハンマープレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を上限値Ｐｍａｘにして鍛造を行っている。一方、加工材２の温度Ｔｉが再加熱温度Ｔｔよりも低い場合には、加工材２を再加熱している。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ハンマープレス装置
２加工材
３上金型
４下金型
５圧下装置
６上タップ部
７下タップ部
８金型移動装置
９回転体
１１加熱炉
１２シリンダ
１３計測器

Claims

上金型と下金型との間に加熱した素材を装入した上で、上金型及び下金型の少なくとも一方を移動させ所定のプレス内圧で前記素材をプレスすることで、前記素材の鍛造を行う鍛造方法であって、
前記素材のプレス時において、前記上金型と下金型との間の金型隙間を実測し、前記金型隙間の実測値が金型隙間の目標値となるように、前記プレス内圧を変化させながら鍛造を行うこととし、
ｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘ未満であるに際しては、
前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が目標値Ｄｆよりも大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるステップと、
前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が予め定められた目標値Ｄｆよりも小さい場合に、鍛造を終了するステップと、
のいずれか一方を実行することを特徴とする鍛造方法。
ｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）が上限値Ｐｍａｘであるに際しては、
前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少している場合に、ｉ＋１回目のプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を上限値Ｐｍａｘにするステップと、
前記金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）が金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）よりも減少していない場合に、素材に対して再加熱を行うステップと、
のいずれか一方を実行することを特徴とする請求項１に記載の鍛造方法。
ｉ回目のプレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ）と、ｉ−１回目のプレスにおける金型隙間の実測値Ｄ（ｉ−１）との差である金型隙間変化量の実測値Ｄｃを求めるステップを実行し、
その後、
前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧と同じに設定するステップと、
前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより小さい場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるステップと、
のいずれか一方を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の鍛造方法。
前記金型隙間変化量の実測値Ｄｃが規定変化量Ｄｃｔより大きく且つｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）が上限値Ｐｍａｘになっている場合に、素材の温度Ｔｉを測定するステップを実行し、
その後、
前記素材の温度Ｔｉが予め設定された再加熱温度Ｔｔよりも高い場合に、ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）と同じにして鍛造を行うステップと、
前記素材の温度Ｔｉが再加熱温度Ｔｔよりも低い場合に、素材を再加熱するステップと、
のいずれか一方を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鍛造方法。
１回目のプレスにおけるプレス内圧を、上限値Ｐｍａｘより小さい値とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鍛造方法。
ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）をｉ回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ）より増加させるに際しては、
ｉ＋１回目のプレスにおけるプレス内圧Ｐａ（ｉ＋１）を、ｉ回目のプレス内圧Ｐａ（ｉ）の所定倍とすることを特徴とする請求項１又は３に記載の鍛造方法。