JP5330601B2 - 船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、スラスト軸の鍛造装置に関し、より詳細には、船舶用軸系装置の付属品の一つであるスラスト軸を製作するための水平式鍛造装置に関する。
スラスト軸100は、軸系装置に用いられる付属品の一つであり、図1に示されたように、軸間の連結又は支持のために所定間隔離間して配置されたフランジ101,102が一体に成形されている。
このようなスラスト軸100は、軸の強度を確保すべく、一般に金型内でビレットB(billet、予備成形体)を鍛造して製作されている。
図2は、従来のスラスト軸の鍛造装置及びその作業状態を示す図である。図2に示されたスラスト軸の鍛造装置は、直立しているビレットBの上下部を支持する上下部金型1、2と、上下部金型1,2の間に配置される第1及び第2の側部金型3,4と、第1及び第2の側部金型3,4の間に配置されるインサート金型5と、下部金型2から第1及び第2の側部金型3,4及びインサート金型5を必要に応じて持ち上げるフローティング金型7を含む。
すなわち、このような従来のスラスト軸の鍛造装置は、下部金型2の上にビレットBを直立配置した後、フローティング金型7によってインサート金型5及び第1及び第2の側部金型3,4を持ち上げた状態で、上方にある上部金型1を下方へ加圧することで、インサート金型5、第1側部金型3及び上部金型1を用いてビレット(B)の上段に第1のフランジ101を先に成形する。次に、フローティング金型7を除去し、フローティング金型7の除去によって残された距離を、再度上部金型1を下方へ加圧することで、インサート金型5、第2の側部金型4及び下部金型2によって第1のフランジ101から所定間隔離間して配置される第2のフランジ102を成形する。
上述したように、垂直式鍛造工法を適用した従来のスラスト軸の鍛造装置は、第1及び第2のフランジ101,102を成形するために、フローティング金型7を設けた状態において1回加圧し、その後、フローティング金型7を除去した状態で再度金型を加圧するという、2回の加圧工程が必要なため、鍛造工程全体の作業時間が長かった。
また、このように、先に第1のフランジ101を成形した後、再度上下部金型1,2を加圧することで第2のフランジ102を成形する場合は、予め成形された第1のフランジ101と第2のフランジ102とに加えられる加圧力が不均一になり、最終鍛造工程の終了後フランジ成形部の不良発生率が高かった。
一方、スラスト軸のフランジ成形不良を鑑み、フランジに余剰素材を形成し、鍛造工程後、別途の仕上げ加工を行うことがあったが、これも全般的なスラスト軸の製作に多大な時間と費用がかかるという問題点があった。
さらに、金型内でビレットが直立した状態で上部及び下部から垂直方向へ加圧力を加える従来の垂直式鍛造工法は、予め所定温度に加熱されたビレットを金型の上部から下部へ装入する工程や、最終成形の完了したスラスト軸を金型から離脱させる工程は、作業の高さの差によって相当な不便をもたらすとともに、前後工程ラインとの作業の互換性が劣るという問題点もあった。
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するために工夫したものであり、1回の加圧工程により2箇所のフランジを有するスラスト軸を簡単に成形することができる船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置を提供することを課題とする。
本発明は、垂直加圧力を両側の2つの水平加圧力へ均等に分配することで、所定間隔離間した2箇所のフランジ成形物の品質精密度を一層向上させることができる船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置を提供することを他の課題とする。
本発明は、ビレットを金型へ水平方向に装入させ、あるいは、成形完了後のスラスト軸を金型から水平方向に離脱させることができる船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置を実現し、前後工程ラインとの作業の互換性をより向上させることを更に他の課題とする。
上記の課題を解決するための本発明の一つの特徴による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、ビレットが貫通する装入孔が形成されたリング状金型と、中央に配置された前記リング状金型に向かって対向して近接移動し、相互対向する面に前記装入孔に対応する装入溝、及びフランジ成形のための成形空間が形成された左右スライド金型と、前記左右スライド金型を移動させる垂直加圧金型と、前記垂直加圧金型の垂直加圧力を前記左右スライド金型の水平移動へ切り替える動力伝達手段と、を有する。
本発明の他の特徴による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、前記リング状金型は、前記左右スライド金型の相互対向する面に各々形成されたガイド溝に挿入され、前記左右スライド金型の水平移動をガイドするガイド棒を有する。
本発明の更に他の特徴による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、前記左右スライド金型には、前記ガイド溝とガイド棒との間の空間へ油圧を加え、前記左右スライド金型の間に配置された前記リング状金型の位置を調整する間隔調整用油圧チャネルが形成される。
本発明の更に他の特徴による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、前記動力伝達手段は、外部の作動圧によって前記左右スライド金型の移動方向に垂直な方向へ移動する垂直加圧金型に回転可能に設けられる左右トグルレバーと、前記左右スライド金型に各々結合され、前記左右トグルレバーが各々装着されるガイド溝が形成され、前記垂直加圧金型の垂直移動と連動して回転する前記トグルレバーの回転力によって左右スライド金型を相互対向して近接移動させる左右金型連結部材と、を有する。
本発明の更に他の特徴による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、前記左右金型連結部材は、前記左右スライド金型の外周の一部を囲む形態であり、前記左右スライド金型の外周に形成されたリング状溝にその内面が挿入される。
上記した手段から、本発明は、加圧金型から加わる垂直加圧力を2つの左右スライド金型へ均等に配分し、水平状態のビレットの両端を加圧して2箇所のフランジを1回の加圧工程により成形することで、完成したスラスト軸のフランジ成形部の品質を向上させるとともに、鍛造工程における作業量を減らし、スラスト軸の製作時間を全体的に短縮させることができる。
また、本発明は、水平方向への鍛造加圧力を実現するだけでなく、ビレットを金型へ水平方向に装入させ、あるいは、成形完了後のスラスト軸を金型から水平方向に離脱させることができる水平式鍛造装置を実現することで、鍛造装置の前後工程ラインとの作業の互換性を一層向上させることができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明について詳細に説明する。
図1は、予備成形体であるビレット及びこれから鍛造成形されるスラスト軸の例示図であり、図3の(a)は、本発明による水平式鍛造装置の断面斜視図、図3の(b)は、背面斜視図であり、図4は、本発明による水平式鍛造装置を示す他の断面斜視図であり、図5は、本発明による水平式鍛造装置にビレットが装入された状態を示す他の断面斜視図であり、図6は、本発明による水平式鍛造装置によりスラスト軸の成形が完了した状態を示す他の断面斜視図である。
本発明による船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置は、リング状金型10、左右スライド金型21,22、垂直加圧金型30、及び垂直加圧金型30と左右スライド金型21,22とを連結する動力伝達手段40を含む。
本発明による水平式鍛造装置は、リング状金型10及び左右スライド金型21,22によって所定間隔離間する2つのフランジ101,102を有するスラスト軸100を鍛造成形する。
また、本発明による水平式鍛造装置は、中央にあるリング状金型10に向かって左右スライド金型21,22を対向させ同時に1回移動させることで所定間隔離間する2つのフランジ101,102を有するスラスト軸100を鍛造成形する。
より具体的に、リング状金型10は、ビレットBが貫通する装入孔11が中央に形成されており、リング状を維持している。リング状金型10は、その後成形されるスラスト軸100の第1及び第2のフランジ101,102の間に挟まれる構造となっている。
左右スライド金型21,22は、リング状金型10と共に、スラスト軸100の外形を成形するものである。左右スライド金型21,22の相互対向する面には、リング状金型10に形成された装入孔11に対応するように、ビレットBの両端が装着される装入溝201が形成される。左右スライド金型21,22の端部には、リング状金型10に密着してフランジ101,102を各々成形するための成形空間202が設けられる。
このような左右スライド金型21,22は、中央にあるリング状金型10に向かって近接し、あるいは、遠ざかるように水平移動する構造である。リング状金型10から離間した状態で、水平線上に位置するリング状金型10の装入孔11及び左右スライド金型21,22の装入溝201にビレットBを装入させ、左右スライド金型21,22を相互対向して近接移動させる。これによって、所定温度に加熱されたビレットBは、水平方向(軸方向)へ圧縮され、圧縮と同時に左右スライド金型21,22の成形空間202内に充填される。左右スライド金型21,22が近接移動し、リング状金型10の両側に左右スライド金型21,22が最終的に密着することで、第1及び第2のフランジ101,102の成形が完了する。
図示されたように、リング状金型10には、左右スライド金型21,22の相互対向する面に形成されたガイド溝205に挿入され、両側から近接し、あるいは、遠ざかる左右スライド金型21,22の水平移動をガイドする複数のガイド棒12が設けられる。
また、左右スライド金型21,22には、ガイド溝205とガイド棒12との間の空間へ油圧を加えるために、間隔調整用油圧チャネル207が設けられる。
間隔調整用油圧チャネル207は、左右スライド金型21,22の間に配置されるリング状金型10の左右位置を調整するためのものであり、これによって、ビレットBが装入された状態で第1及び第2のフランジ101,102の成形位置を調整することができる。
一方、円筒状であるビレットBの装入及びスラスト軸100の成形物の離脱のために、リング状金型10は、上下部金型10’,10”に分離構成され、左右スライド金型21,22は、上下部スライド金型21’、21”、22’、22”に分離構成されており、上方に配置される垂直加圧金型30と下方に設置されるベース板9に各々結合する(図9参照)。
また、垂直加圧金型30の垂直方向への加圧力によって、左右スライド金型21,22は、中央にあるリング状金型10に向かって同じ加圧力により水平移動する。
このために、垂直加圧金型30と左右スライド金型21,22は、垂直加圧金型30の垂直方向への加圧力を左右スライド金型21,22の水平方向への加圧力に切り替えるトグル継手(toggle joint)方式の動力伝達手段40によって連結される。
動力伝達手段40は、外部の作動圧(油圧)により左右スライド金型21,22の移動方向に垂直な方向(図面において下方)へ移動する垂直加圧金型30に一端が回転可能に設置される左右トグルレバー41,42と、左右スライド金型21,22に各々結合され、左右トグルレバー41,42の各々が装着されるガイド溝451,461(図7参照)が形成されており、垂直加圧金型30の垂直移動と連動して回転するトグルレバーの回転力によって左右スライド金型21,22を相互対向して近接移動させる左右金型連結部材45,46を有する。
つまり、左右トグルレバー41,42は、外部の作動圧によって下方へ垂直移動する加圧金型30と連動して、各回転点(回転軸)を中心に相互対向して回転する。また、左右トグルレバー41,42と各々ガイド溝451,461によって締結された左右金型連結部材45,46は、トグルレバー41,42の回転角度だけ相互対向して水平移動する。また、左右金型連結部材45,46は、左右スライド金型21,22の外周の一部を囲む形態であり、左右スライド金型21,22の外周に形成されたリング状溝206に挿入された状態を維持する。結局、左右トグルレバー41,42の回転力によって水平移動される左右金型連結部材45,46は、中央リング状金型10のガイド棒12に沿って左右スライド金型21,22の水平移動を実現する。
図7の(a)は、本発明による水平式鍛造装置の成形準備状態を示す背面例示図、図7の(b)は、断面例示図であり、図8の(a)は、本発明による水平式鍛造装置の成形完了状態を示す背面例示図、図8の(b)は、断面例示図であり、図9は、本発明による水平式鍛造装置によるスラスト軸の成形段階を示す概略図である。次に、この図面を参照し、本発明による水平式鍛造装置を用いたスラスト軸の鍛造過程を説明する。
図9の(a)に示されたように、上下部リング状金型10’,10”と、上下部スライド金型21’、21”、22’、22”とを分離した状態で、装入溝201に予備成形体として所定温度に加熱されたビレットBを装入する。
次に、垂直加圧金型30、垂直加圧金型30に結合された上部リング状金型10’及び上部スライド金型21’,22’を下方へ移動させ、下部リング状金型10”及び下部スライド金型21”,22”に各々密着させる。
次に、図9の(b)に示されたように、鍛造作業を開始する前に、左右スライド金型21,22の間に配置されたリング状金型10の位置を確認し、左右スライド金型21,22に形成された油圧チャネル207を通じてガイド溝205内へ油圧を加えることで、リング状金型10の位置を正確に調整し設定する。
このように内部に装入したビレットBに対するリング状金型10及び左右スライド金型21,22の位置の調整及び設定を完了した後、図7、図8及び図9の(c)に示されたように、外部の作動圧(油圧)を利用して垂直加圧金型30を下方へ加圧する。すると、垂直加圧金型30及び一方が回転軸に結合された左右トグルレバー41,42は、回転軸を中心に相互対向して回転運動(角運動)する。この際、左右トグルレバー41,42とガイド溝451,461によって締結された左右金型連結部材45,46は、トグルレバー41,42の回転運動により相互対向して水平移動し、左右金型連結部材45,46に各々結合された左右スライド金型21,22は、中央リング状金型10のガイド棒12に沿って相互対向して水平移動する。
このように相互対向して水平移動する左右スライド金型21,22は、ビレットBの両側を同じ加圧力で加圧してビレットBを圧縮させ、第1及び第2のフランジ101,102を成形するための成形空間202を充填する。また、更なる垂直加圧金型30の垂直方向移動と連動して左右スライド金型21,22が中央リング状金型10の両側面に密着して移動が完了し、スラスト軸100の第1及び第2のフランジ101,102の成形が完了する。
次に、図9の(d)に示されたように、垂直加圧金型30、上部リング状金型10’及び上部スライド金型21’,22’を上昇させ、クレーン等の巻揚装置を利用して成形完了されたスラスト軸100を離脱させる。
以上、本発明について例示的な実施形態に基づいて説明したが、本発明の技術分野に属する通常の知識を有する者であれば、本発明の範囲及び要旨を外れずに種々の変形及び変更が可能であることは自明である。
10:リング状金型
11:装入孔
12:ガイド棒
21,22:(左右)スライド金型
30:垂直加圧金型
40:動力伝達手段
41,42:(左右)トグルレバー
45,46:(左右)金型連結部材
100:スラスト軸
101:第1のフランジ
102:第2フランジ
201:装入溝
202:成形空間
205:ガイド溝
206:リング状溝
207:間隔調整用油圧チャネル
451,461:ガイド溝
B:ビレット
11:装入孔
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100:スラスト軸
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205:ガイド溝
206:リング状溝
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451,461:ガイド溝
B:ビレット
Claims (5)
- ビレットが貫通する装入孔が形成されたリング状金型10と、
中央に配置された前記リング状金型に向かって対向して近接移動し、相互対向する面に前記装入孔に対応する装入溝、及びフランジ成形のための成形空間が形成された左右スライド金型21,22と、
前記左右スライド金型を移動させる垂直加圧金型30と、
前記垂直加圧金型の垂直加圧力を前記左右スライド金型の水平移動へ切り替える動力伝達手段40と、
を有することを特徴とする船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置。 - 前記リング状金型10は、前記左右スライド金型の相互対向する面に各々形成されたガイド溝205に挿入され、前記左右スライド金型の水平移動をガイドするガイド棒12を有することを特徴とする請求項1に記載の船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置。
- 前記左右スライド金型21,22には、前記ガイド溝205とガイド棒12との間の空間へ油圧を加え、前記左右スライド金型21,22の間に配置された前記リング状金型の位置を調整する間隔調整用油圧チャネル207が形成されることを特徴とする請求項2に記載の船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置。
- 前記動力伝達手段40は、
外部の作動圧によって前記左右スライド金型21,22の移動方向に垂直な方向へ移動する垂直加圧金型30に回転可能に設けられる左右トグルレバー41,42と、
前記左右スライド金型21,22に各々結合され、前記左右トグルレバー41,42が各々装着されるガイド溝451,461が形成され、前記垂直加圧金型30の垂直移動と連動して回転する前記トグルレバー41,42の回転力によって左右スライド金型21,22を相互対向して近接移動させる左右金型連結部材45,46と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置。 - 前記左右金型連結部材45,46は、前記左右スライド金型21,22の外周の一部を囲む形態であり、前記左右スライド金型21,22の外周に形成されたリング状溝206にその内面が挿入されることを特徴とする請求項4に記載の船舶用スラスト軸の水平式鍛造装置。
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