JP5240467B2

JP5240467B2 - プレス成形方法

Info

Publication number: JP5240467B2
Application number: JP2009066651A
Authority: JP
Inventors: 玉樹猪口; 裕哉綿貫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP2010214456A

Description

本発明は、プレス成形方法に関するもので、特に、鍛造クランクシャフトの素材を予備成形する方法に関する。

一般に、鍛造クランクシャフトを製造する場合、先端部等の他の部分と比較して細く成形される部分を素材の段階で予備成形する。これにより、投入する素材を軽量化して材料費を削減することができる。従来、予備成形工程では、まず、プレス成形装置のラムの第１ストロークで、予備成形の対象部分（以下、被成形部という）を上型と下型とにより上下方向へ加圧して、次に、素材を軸心回りに９０°回転させた後、ラムの第２ストロークで、当該被成形部を同じ上型と下型とにより上下方向へ加圧する。このように素材の被成形部を２方向に加圧して、被成形部を他の部分よりも細く成形する。しかしながら、上述した予備成形工程では、ラムの第１ストロークと第２ストロークとの間に素材を回転させる必要があるので、サイクルタイムが延びて生産性が低下する。また、素材を回転させる機構が装置を複雑化して設備コストを増大させる。

そこで、例えば、特許文献１には、素材を回転させることなく２方向（幅方向および厚み方向）に交互に加圧する製造設備が開示されているが、この製造設備は、幅圧下金型と厚み圧下金型とを交互に駆動する双方向駆動装置を備えており、この双方向駆動装置は、幅圧下金型と厚み下金型とを偏心運動させる４つの偏心駆動軸と、これら偏心駆動軸を位相をずらして同期させる同期機構と、該同期機構を駆動する駆動装置と、を有して、構造が極めて複雑で設備コストが増大すると共に装置の小型化が困難である。

特開２００４−９００１５号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、工数の削減と設備コストの抑制とを両立するプレス成形方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のプレス成形方法は、鍛造クランクシャフトの素材を予備成形する方法であって、前記素材の被成形部の上下に対向して配置される一対の上型および下型と、前記被成形部の左右に対向して配置される一対の左型および右型と、ラムを駆動するメインシリンダ装置と、前記ラムに固定された上部ボルスタに設けられて前記上型を駆動する上型駆動シリンダと、ベッドに固定された下部ボルスタに設けられて前記下型を駆動する下型駆動シリンダと、前記下部ボルスタまたは前記ベッドに設けられたポストによって支持されて前記左型を駆動する左型駆動シリンダと、前記下部ボルスタまたは前記ベッドに設けられたポストによって支持されて前記右型駆動シリンダを駆動する右型駆動シリンダと、一端が前記ラムに接続されて他端が前記ベッドに接続されるサブシリンダ装置と、を含むプレス成形装置の前記ラムを一連の動作で２ストロークさせて、前記ラムの第１ストロークでは、前記ラムの上死点からの下降に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧を前記上型駆動シリンダおよび前記下型駆動シリンダへ供給することにより、前記上型を前記上部ボルスタに対して進出させるとともに前記下型を前記下部ボルスタに対して進出させるステップと、進出させた前記上型と前記下型とにより前記被成形部を上下方向へ加圧して成形するステップと、前記ラムの下死点からの上昇に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧によって前記上型駆動シリンダおよび前記下型駆動シリンダから作動液を排出することにより、前記上型を前記上部ボルスタに対して退避させるとともに前記下型を前記下部ボルスタに対して退避させるステップと、が順次実行されて、前記ラムの第２ストロークでは、前記ラムの上死点からの下降に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧を前記左型駆動シリンダおよび前記右型駆動シリンダへ供給することにより、前記左型および前記右型を前進させるステップと、前進させた前記左型と前記右型とにより前記被成形部を左右方向へ加圧して成形するステップと、前記ラムの下死点からの上昇に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧によって前記左型駆動シリンダおよび前記右型駆動シリンダから作動液を排出することにより、前記左型と前記右型とを後退させるステップと、が順次実行されることを特徴とする。

工数の削減と設備コストの抑制とを両立するプレス成形方法を提供することができる。

本実施形態のプレス成形方法に使用されるプレス成形装置の概念図である。本実施形態のプレス成形方法のラムのストローク線図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図２のストローク線図におけるＡの時点のプレス成形装置を示す図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図３の状態からラムの下降により上型と下型とが進出した状態を示す図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図２のストローク線図におけるＢの時点のプレス成形装置を示す図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図２のストローク線図におけるＣの時点のプレス成形装置を示す図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図２のストローク線図におけるＤの時点のプレス成形装置を示す図である。本実施形態のプレス成形方法の説明図であり、図２のストローク線図におけるＥの時点のプレス成形装置を示す図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１に示されるのは、鍛造クランクシャフトの素材の予備成形に使用されるプレス成形装置１の概念図である。この図に示されるように、プレス成形装置１は、メインフレームに取り付けられるベッド２と、メインフレームにより支持されて油圧シリンダからなるメインシリンダ装置の駆動により上下動するラム３と、を有する。また、プレス成形装置１は、油圧シリンダからなるサブシリンダ装置４（液圧シリンダ装置）を有する。該サブシリンダ装置４は、シリンダ５の基部（他端）がベッド２に接続されてピストンロッド６の先端（一端）がラム３に接続される。

上述した構成により、ラム３が下降されることにより、サブシリンダ装置４のピストンロッド６が縮長される。これにより、後述する油圧回路７に、サブシリンダ装置４に外力が作用していない状態の圧力を基準とする正圧（以下、単に正圧という）が発生する。また、ラム３が上昇されることにより、サブシリンダ装置４のピストンロッド６が伸長される。これにより、油圧回路７に、外力が作用していない状態の圧力を基準とする負圧（以下、単に負圧という）が発生する。また、プレス成形装置１は、素材の被成形部８の上下に配置される一対の上型９および下型１０と、当該被成形部８の左右に配置される一対の左型１１および右型１２と、を有する。

上型９は、ラム３に固定された上部ボルスタ１３に設けられて、油圧シリンダからなる上型駆動シリンダ１５の駆動により進出（下降）／退避（上昇）される。下型１０は、ベッド２に固定された下部ボルスタ１４に設けられて、油圧シリンダからなる下型駆動シリンダ１６の駆動により進出（上昇）／退避（下降）される。左型１１および右型１２は、下部ボルスタ１４の幅方向（図１における左右方向）に設けられた各ポスト１７，１８により支持されて、油圧シリンダからなる型駆動シリンダ１９，２０の駆動により前進（加圧）／後退（解放）される。上述した油圧回路７は、サブシリンダ装置４の内部の油圧室に接続される油圧経路２１を有する。該油圧経路２１は、分岐点２２で油圧経路２３と油圧経路２４に分岐される。

油圧経路２３は、上下型駆動バルブ２５を介して油圧経路２６に接続される。該油圧経路２６は、分岐点２７で上型駆動シリンダ１５に接続される油圧経路２８と下型駆動シリンダ１６に接続される油圧経路２９とに分岐される。他方、油圧経路２４は、左右型駆動バルブ３０を介して油圧経路３１に接続される。該油圧経路３１は、分岐点３２で左型駆動シリンダ１９に接続される油圧経路３３と右型駆動シリンダ２０に接続される油圧経路３４とに分岐される。なお、プレス成形装置１は、図２に示されるラム３のストローク線図（横軸：時間、縦軸：ラム３の位置）に基づいて各型駆動バルブ２５，３０の開閉を制御する制御装置を有する。また、プレス成形装置１は、被成形部８を上型９と下型１０との間に保持すると同時に左型１１と右型１２との間に保持しながら素材を支持する支持台を有する。

次に、本実施形態の作用を図２に示されるプレス成形装置１のストローク線図に基づき説明する。
（ラム３の第１ストローク）
ストローク線図におけるＡの時点では、プレス成形装置１は、図３に示される状態にある。すなわち、ラム３は上死点、上型９および下型１０は退避位置（基部がボルスタ１３および１４に収容された状態）、左型１１および右型１２は後退位置、上下型駆動バルブ２５は開弁位置および左右型駆動バルブ３０は閉弁位置にあり、規定温度に加熱された素材は支持台にセットされている。この状態でプレス成形装置１のスタートボタンが操作されると、メインシリンダ装置の駆動によりラム３が下降を開始する。

ラム３の上死点からの下降に伴い、ピストンロッド６が縮長されることでサブシリンダ装置４（液圧シリンダ装置）に発生する液圧（正圧）が油圧回路７を介して各型駆動シリンダ１５，１６へ供給される。これにより、図４に示されるように、上型９および下型１０は、各型駆動シリンダ１５，１６の駆動力により進出する（各ボルスタ１３，１４に対して突出する）。なお、上型９および下型１０の進出は、素材の被成形部８に成形圧力が付与されるよりも前に完了する。そして、ストローク線図におけるＢの時点、すなわち、ラム３が下死点に到達すると、図５に示されるように、素材の被成形部８は、上型９と下型１０とにより上下方向へ加圧されて塑性変形される。

次に、ラム３の下死点からの上昇に伴い、ピストンロッド６が伸長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（負圧）により、各型駆動シリンダ１５，１６から作動油が排出される。これにより、図６に示されるように、上型９および下型１０は退避する。なお、上型９および下型１０の退避は、ラム３が上死点に到達する時点（ストローク線図におけるＣの時点）よりも前に完了する。

（ラム３の第２ストローク）
ストローク線図におけるＣの時点、すなわち、ラム３が上死点に到達してラム３が第１ストロークを完了すると共に第２ストロークを開始する時点で、上下型駆動バルブ２５を閉弁させると同時に、左右型駆動バルブ３０を開弁させる。この状態で、ラム３が下降を開始すると、ラム３の上死点から下降に伴い、ピストンロッド６が縮長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（正圧）が油圧回路７を介して各型駆動シリンダ１９，２０へ供給されて、左型１１および右型１２は、各型駆動シリンダ１９，２０の駆動力により前進する。そして、ストローク線図におけるＤの時点、すなわち、ラム３が下死点に到達すると、図７に示されるように、素材の被成形部８は、左型１１と右型１２とにより左右方向へ加圧されて塑性変形される。

次に、ラム３の下死点からの上昇に伴い、ピストンロッド６が伸長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（負圧）により、各型駆動シリンダ１９，２０から作動油が排出される。これにより、左型１１および右型１２は後退する。なお、上型９および下型１０の退避は、ストローク線図におけるＥの時点、すなわち、ラム３が上死点に到達するよりも前に完了する。そして、ストローク線図におけるＥの時点、すなわち、ラム３が上死点に到達してラム３の第２ストロークが完了した時点で、ラム３の駆動が停止される。このように、本実施形態では、ラム３の連続する２ストロークにより素材の被成形部８が２方向（図８における上下方向および左右方向）へ加圧されて、図８に示されるように、断面が略四角形状の被成形部が形成された素材を得ることができる。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、サブシリンダ装置４（液圧シリンダ装置）のシリンダ５（一端）をベッド２に接続すると共にピストンロッド６（他端）をラム３に接続してプレス成形装置１を構成して、ラム３の第１ストロークでは、ラム３の上死点からの下降に伴いピストンロッド６が縮長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（正圧）の駆動により上型９と下型１０とを進出させて、進出させた上型９と下型１０とにより素材の被成形部８を上下方向へ加圧する。そして、ラム３の下死点からの上昇に伴いピストンロッド６が伸長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（負圧）の駆動により上型９と下型１１とを退避させる。さらに、ラム３の第１ストロークに連続して、第２ストロークでは、ラム３の上死点からの下降に伴いピストンロッド６が縮長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（正圧）の駆動により左型１１と右型１２とを前進させて、この左型１１と右型１２とにより素材の被成形部８を左右方向へ加圧する。そして、ラム３の下死点からの上昇に伴いピストンロッド６が伸長されることでサブシリンダ装置４に発生する液圧（負圧）の駆動により左型１１と右型１２とを後退させる。
このように、本実施形態では、ラム３の上下動（運動エネルギー）を利用して左右の型１１，１２を駆動することにより素材の被成形部８を左右方向へ加圧するので、ラム３の第１ストロークと第２ストロークとの間に素材を軸心回りに９０°回転させる工程を設定する必要がなく、工数を削減することができる。また、ラム３の上下動によりサブシリンダ装置４を伸長／縮長させて得られた液圧（油圧）で左型１１および右型１２を駆動することができ、従来技術のような複雑な動力伝達機構を使用しないので、プレス成形装置１が簡素化されて設備コストを抑制することができ、さらにプレス成形装置１を小型化することができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施形態では、各ポスト１７，１８を下部ボルスタ１４に設けたが、各ポスト１７，１８をベッド２上に設けてプレス成形装置１を構成してもよい。

１プレス成形装置、２ベッド、３ラム、４サブシリンダ装置（液圧シリンダ装置）、８被成形部、９上型、１０下型、１１左型、１２右型

Claims

鍛造クランクシャフトの素材を予備成形する方法であって、
前記素材の被成形部の上下に対向して配置される一対の上型および下型と、前記被成形部の左右に対向して配置される一対の左型および右型と、ラムを駆動するメインシリンダ装置と、前記ラムに固定された上部ボルスタに設けられて前記上型を駆動する上型駆動シリンダと、ベッドに固定された下部ボルスタに設けられて前記下型を駆動する下型駆動シリンダと、前記下部ボルスタまたは前記ベッドに設けられたポストによって支持されて前記左型を駆動する左型駆動シリンダと、前記下部ボルスタまたは前記ベッドに設けられたポストによって支持されて前記右型駆動シリンダを駆動する右型駆動シリンダと、一端が前記ラムに接続されて他端が前記ベッドに接続されるサブシリンダ装置と、を含むプレス成形装置の前記ラムを一連の動作で２ストロークさせて、
前記ラムの第１ストロークでは、前記ラムの上死点からの下降に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧を前記上型駆動シリンダおよび前記下型駆動シリンダへ供給することにより、前記上型を前記上部ボルスタに対して進出させるとともに前記下型を前記下部ボルスタに対して進出させるステップと、進出させた前記上型と前記下型とにより前記被成形部を上下方向へ加圧して成形するステップと、前記ラムの下死点からの上昇に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧によって前記上型駆動シリンダおよび前記下型駆動シリンダから作動液を排出することにより、前記上型を前記上部ボルスタに対して退避させるとともに前記下型を前記下部ボルスタに対して退避させるステップと、が順次実行されて、
前記ラムの第２ストロークでは、前記ラムの上死点からの下降に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧を前記左型駆動シリンダおよび前記右型駆動シリンダへ供給することにより、前記左型および前記右型を前進させるステップと、前進させた前記左型と前記右型とにより前記被成形部を左右方向へ加圧して成形するステップと、前記ラムの下死点からの上昇に伴い前記サブシリンダ装置に発生する液圧によって前記左型駆動シリンダおよび前記右型駆動シリンダから作動液を排出することにより、前記左型と前記右型とを後退させるステップと、が順次実行されることを特徴とするプレス成形方法。