JP5445760B2

JP5445760B2 - クランクシャフト鍛造装置

Info

Publication number: JP5445760B2
Application number: JP2009279410A
Authority: JP
Inventors: 尚仁大野; 玉樹猪口; 崇青木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP2011121077A

Description

本発明は、ノックアウト機構を有するクランクシャフト鍛造装置に関する。

一般に、クランクシャフトの熱間鍛造工程では、予備成形された素材からクランクシャフトの素地（以下、クランクシャフト素地という）がクランクシャフト鍛造装置により成形される。該クランクシャフト鍛造装置は、成形後のクランクシャフト素地を下型（固定型）から離型させるノックアウト機構を有する。多くの場合、ノックアウト機構は、複数本のノックアウトピンを各ノックアウトピンに対応させた各油圧シリンダにより駆動する。ノックアウト機構は、下型に嵌ったクランクシャフト素地を各ノックアウトピンにより離型方向（一般に、上方向）へ押圧する。クランクシャフト素地は、下型から離型された後、軸方向（クランク軸方向）の両端部が搬送装置により支持されて次工程（トリミング等）へ搬送される。

ところで、上記搬送装置は、クランクシャフト素地が下型（固定型）から正常に離型されたか否かを認識することができないため、クランクシャフト素地が下型の成形面に張り付く等、離型性に起因してクランクシャフト素地が下型から正常に離型されなかった場合、クランクシャフト素地に当該クランクシャフト素地を搬送するために前進した搬送装置が干渉し、搬送装置を破損してしまう。この場合、復旧に多大な時間を要するため、生産性が著しく低下する。したがって、このような事態を回避するため、ノックアウト機構に異常が発生したことを検出する、ならびに、ノックアウト機構に異常が発生することを予知することが要望されていた。

そこで、特許文献１では、ノックアウト時、すなわち、鍛造品（クランクシャフト素地）を鍛造型から離型させる時の、鍛造品からノックアウトピンへ作用するノックアウト荷重の反力を検出する反力検出手段を備え、該反力検出手段の検出結果に基づき成形状況を判断し、該成形状況に基づき成形異常の発生を予見するように構成した。しかしながら、特許文献１では、ノックアウト荷重の反力を検出するための機構、すなわち、プッシュロッド、シリンダ等が必要であり、装置が煩雑化して既存設備への後付けが難しく、製造コストも増大するといった問題がある。また、特許文献１には、ノックアウト荷重の変動を解析することにより成形異常が発生するタイミングを予測判断するとの記載があるが、ノックアウト荷重の変動がどのような状態である時に成形異常が発生するタイミングであるのかについては、具体的な説明が皆無である。

例えば、リニアスケールセンサによりノックアウト機構の各ノックアウトピンのストローク量を検出し、該リニアスケールセンサの検出結果に基づき、各ノックアウトピンが正常に動作しているか否かを判定することにより、クランクシャフト素地（鍛造品）が正常に離型したか否かを判定することもできるが、リニアスケールセンサが晒される環境（熱、スケール、オイル等の影響）やリニアスケールセンサの取り付けスペースの問題で実施が困難である。

特開２００４−２８３９０１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、設備コストが安価で、かつ生産性が確保されるクランクシャフト鍛造装置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、本発明のクランクシャフト鍛造装置は、クランクシャフトの素地を成形する熱間鍛造工程に配置され、ノックアウトピンを油圧シリンダにより駆動するノックアウト機構を備えるクランクシャフト鍛造装置であって、離型時の前記油圧シリンダが発生するノックアウト圧力を測定するノックアウト圧力測定手段と、該ノックアウト圧力測定手段の測定データと可動型を駆動するラムの位置情報とを関連させてノックアウト圧力線図を作成するノックアウト圧力線図作成手段と、該ノックアウト圧力線図作成手段により作成された前記ノックアウト圧力線図に基づき、前記ノックアウト機構が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記クランクシャフトの素地が固定型から離型した時に前記ノックアウト圧力線図に表れる前記ノックアウト圧力の圧力低下が、前記ラムが下死点に位置している時の位相を基点として既定時間内に発生したか否かに基づき、前記ノックアウト機構が正常に動作しているか否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、設備コストが安価で、かつ生産性が確保されるクランクシャフト鍛造装置を提供することができる。

本実施形態のクランクシャフト鍛造装置のノックアウト機構の概略構造を示す説明図である。本実施形態のクランクシャフト鍛造装置のノックアウト機構の異常を検出するための構成を示すブロック図である。ノックアウト機構により離型が正常に行われた場合のノックアウト圧力線図作成部により作成されたノックアウト圧力線図である。ノックアウト機構により離型が正常に行われなかった場合のノックアウト圧力線図作成部により作成されたノックアウト圧力線図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、本実施形態のクランクシャフト鍛造装置は、上型（可動型）が取り付けられるラムと、ボルスタを介して下型（固定型）が取り付けられるベッドとを備え、ラムの駆動により上型と下型とを衝合させる鍛造装置としての基本構造が従来技術の鍛造装置と同一であるので、以下の説明では、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、従来技術の鍛造装置と構成が同一である部分については、その詳細な説明を省略する。

図１に示されるように、クランクシャフト鍛造装置は、成形されたクランクシャフト素地５を下型２から離型させるノックアウト機構１を有する。該ノックアウト機構１は、下型２を軸方向へ移動可能に貫通する複数本（本実施形態では４本）のノックアウトピン３と、各ノックアウトピン３に対応させて設けられて油圧発生源から圧送される作動油圧が供給されることによりノックアウト圧力を発生する複数個の油圧シリンダ４とを有する。そして、ノックアウト機構１は、成形時のラムが下死点に到達したタイミングで各油圧シリンダ４に作動油圧が供給されると、各油圧シリンダ４の駆動により各ノックアウトピン３が前進、すなわち、図１における上方向へ移動される。これにより、下型２に嵌り込んだクランクシャフト素地５にノックアウト圧力を付与させ、クランクシャフト素地５を下型２から離型させることができる。

クランクシャフト鍛造装置は、ノックアウト機構１の油圧回路、より詳しくは、各油圧シリンダ４と各油圧シリンダ４への作動油圧の給排を制御するソレノイドバルブとの間の油圧配管に配置され、ノックアウト機構１（油圧シリンダ４）が発生するノックアウト圧力を測定する油圧センサ６（ノックアウト圧力測定手段）を備える。また、クランクシャフト鍛造装置は、該油圧センサ６の測定データと本体側の制御装置から出力されるラムの位置情報（位相）とを関連させてノックアウト圧力線図（図３、図４参照）を作成するノックアウト圧力線図作成部７（ノックアウト圧力線図作成手段）を備える。さらに、クランクシャフト鍛造装置は、ノックアウト圧力線図作成部７により作成されたノックアウト圧力線図に基づき、ノックアウト機構１が正常に動作しているか否かを判定する判定部８（判定手段）を備える。

ここで、図３は、ノックアウト圧力線図作成部７により作成されたノックアウト圧力線図の一例を示す。この図に示されるように、ラムの下死点で各油圧シリンダ４に作動油圧が供給されると、ノックアウト圧力が立ち上がる。該ノックアウト圧力は、既定圧力に達すると安定するが、離型（ノックアウト）時に一時的に低下することがわかる（図３、図４のＡの部分）。判定部８は、ラムが下死点に位置している時の位相を基点t0として、図３に示されるように、ノックアウト圧力の圧力低下が発生した時間t2が既定時間t1（閾値）以下であった場合（t2＜t1）、ノックアウト機構が正常に動作していると判定し、また、図４に示されるように、ノックアウト圧力の圧力低下が発生した時間t2が既定時間t1（閾値）を超えた場合（t2＞t1）、ノックアウト機構１が正常に動作していない、すなわち、クランクシャフト素地５の張り付きが発生しているか、あるいは、張り付きの兆候が表れていると判定する。

なお、判定部８により、異常あり、すなわち、ノックアウト機構１が正常に動作していないと判定された場合、クランクシャフト鍛造装置およびクランクシャフト素地５を搬出するための搬送装置をサイクルストップして当該搬送装置とクランクシャフト素地５との干渉を回避するとともに、操作パネルにアラームを表示する。また、上述したノックアウト圧力線図作成部７（ノックアウト圧力線図作成手段）、判定部８（判定手段）は、クランクシャフト鍛造装置の制御部９（演算装置）に組み込まれた演算回路により構成される。さらに、閾値t1は、任意に設定可能なパラメータである。

次に、本実施形態の作用を説明する。まず、前工程で予備成形された素材が当該クランクシャフト鍛造装置の上型（可動型）と下型２（固定型）との間にセットされると、サイクルスタートによりラムの下降が開始される。そして、ラムが下死点に位置している時の位相を基点t0として所定時間が経過すると、ノックアウト圧力線図作成部７（ノックアウト圧力線図作成手段）は、圧力センサ６（ノックアウト圧力測定手段）の測定データと本体側の制御装置から出力されるラムの位置情報（位相）とを関連させたノックアウト圧力線図（図３、図４参照）を作成する。さらに、判定部８（判定手段）は、ノックアウト圧力線図作成部７により作成されたノックアウト圧力線図に基づき、ラムが下死点に位置している時の位相を基点t0として、既定時間t1（閾値）内にノックアウト圧力の圧力低下（図３、図４にＡで示される部分）が発生しているか否かを判定する。

そして、判定部８は、ノックアウト圧力の圧力低下が既定時間t1（閾値）内に発生していると判定した場合（t2＜t1、図３参照）、ノックアウト（離型）が正常に行われたと判定する。他方、判定部８は、ノックアウト圧力の圧力低下が既定時間t1（閾値）内に発生していないと判定した場合（t2＞t1、図４参照）、異常、すなわち、離型（ノックアウト）が正常に行われなかったと判定し、クランクシャフト鍛造装置および搬送装置をサイクルストップさせるとともに、アラームを発生させる。

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、ノックアウト機構１（油圧シリンダ４）が発生するノックアウト圧力を測定する油圧センサ６（ノックアウト圧力測定手段）と、該油圧センサ６の測定データとラムの位置情報（位相）とを関連させてノックアウト圧力線図を作成するノックアウト圧力線図作成部７（ノックアウト圧力線図作成手段）と、ノックアウト圧力線図作成部７により作成された線図データ（圧力波形）に基づき、ラムが下死点に位置している時の位相を基点t0として、既定時間t1（閾値）内にノックアウト圧力の圧力低下（図３、図４にＡで示される部分）が発生しているか否かを判定する判定部８（判定手段）と、を備え、判定部８は、ノックアウト圧力の圧力低下が既定時間t1（閾値）内に発生していると判定した場合に、離型（ノックアウト）が正常に行われたと判定し、ノックアウト圧力の圧力低下が既定時間t1（閾値）内に発生していないと判定した場合に、異常、すなわち、離型（ノックアウト）が正常に行われなかったと判定し、クランクシャフト鍛造装置および搬送装置をサイクルストップさせるとともに、アラームを発生させる。
したがって、ノックアウト機構の異常、すなわち、離型（ノックアウト）時におけるクランクシャフト素地５の張り付き、あるいは張り付きの兆候が表れていることを確実に検出することができ、離型に失敗したクランクシャフト素地５に搬送装置が干渉した場合の復帰に多大な時間を要してしまうことで生産性が著しく低下するような事態を回避することができる。また、機構的な改造は油圧センサ６の追加だけで済むので、既存設備に簡単かつ低コストに採用することができる。

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、各油圧シリンダ４と各油圧シリンダ４への作動油圧の給排を制御するソレノイドバルブとの間の油圧配管に油圧センサ６を配置したが、油圧センサ６の配置は必要に応じて選択することができる。例えば、各油圧シリンダ４が発生するノックアウト圧力を測定するように各圧力シリンダ４に対応させて圧力センサ６を設け、各圧力シリンダ４毎に異常があるか否かを判定するように構成することもできる。
本実施形態では、ラムが下死点に位置している時の位相を基点t0として所定時間が経過した時点で、ノックアウト圧力線図を作成するようにノックアウト圧力線図作成部７（ノックアウト圧力線図作成手段）を構成したが、これは一例であり、例えば、ノックアウト圧力線図作成部７により常時ノックアウト圧力線図を作成し、所定のタイミングで、基点t0から所定時間までのノックアウト圧力線図を抽出し、該抽出されたノックアウト圧力線図に基づき、判定部８（判定手段）による判定を行うように構成することもできる。

１ノックアウト機構、２下型（固定型）、３ノックアウトピン、４油圧シリンダ、５クランクシャフト素地、６油圧センサ（ノックアウト圧力測定手段）、７ノックアウト圧力線図作成部（ノックアウト圧力線図作成手段）、８判定部（判定手段）

Claims

クランクシャフトの素地を成形する熱間鍛造工程に配置され、ノックアウトピンを油圧シリンダにより駆動するノックアウト機構を備えるクランクシャフト鍛造装置であって、
離型時の前記油圧シリンダが発生するノックアウト圧力を測定するノックアウト圧力測定手段と、該ノックアウト圧力測定手段の測定データと可動型を駆動するラムの位置情報とを関連させてノックアウト圧力線図を作成するノックアウト圧力線図作成手段と、該ノックアウト圧力線図作成手段により作成された前記ノックアウト圧力線図に基づき、前記ノックアウト機構が正常に動作しているか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段は、前記クランクシャフトの素地が固定型から離型した時に前記ノックアウト圧力線図に表れる前記ノックアウト圧力の圧力低下が、前記ラムが下死点に位置している時の位相を基点として既定時間内に発生したか否かに基づき、前記ノックアウト機構が正常に動作しているか否かを判定することを特徴とするクランクシャフト鍛造装置。