JP5240467B2 - プレス成形方法 - Google Patents

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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 (1)

  1. 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。
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