JP6095477B2 - 鍛造装置、および、鍛造方法 - Google Patents
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Description
また、金属製の板材から、絞りしごき加工により、有底筒体を作製する装置が知られている。絞り加工とは、板材などの周部を中央によせて容器形状に加工法である。しごき加工とは、板材の肉厚を多少薄くしながら、その表面をなめらかにする加工法である。絞り・しごき加工は、材料を絞りながら、しごき加工を同時に行う複合加工法である。
また、上述した絞り・しごき加工装置では、絞り・しごき加工の後、中間トリム工程、仕上げトリム工程などを行うことを要し、材料の重量に対する製品重量の比率である材料利用率が約50%程度であり、低い材料利用率となっている。
また、本発明によれば、高い材料利用率の加工を行うことができる鍛造装置及びその鍛造方法を提供することができる。
上型12は、ストリッパー12a、上ホルダ12b、上プレート12c、などを有する。下型14は、可動下ダイ14a(下ストリッパー)、下ホルダ14b、下プレート14c、などを有する。
また、図1、図2に示したように、鍛造装置100は、制御部110(CPU)と、操作入力部120と、表示部130と、記憶部140と、位置検出部150と、駆動部160(160a、160b、160c、160d,160e)と、などを有する。
本実施形態では、台座20は、プレスボルスター201と、そのプレスボルスター201上に配置された下ダイセット202と、を有する。スライド部材21は、プレススライド211と、そのプレススライド211の下部に設けられた上ダイセット212と、を有する。
詳細には、ロッド22の外周部には、スプリングなどの付勢部材25が設けられている。付勢部材25は、下端部が台座20の上面に設けられた突起部20aの上端に当接し、上端部がスライド部材21の下面に設けられた突起部21aに当接するように構成されている。つまり、付勢部材25は、上ダイセット212を上方に向かって付勢するように構成されている。
駆動部160aがクランク軸165を回転駆動した場合、クランク軸165にコネクティングロッド166を介して接続されたスライド部材21(上ダイセット212およびプレススライド211)が上下方向に移動するように構成されている。
上型12は、略中央部に孔部12dが設けられ、その孔部12dに、上パンチ11が摺動自在に貫通するように構成されている。詳細には、ストリッパー12a、上ホルダ12bの略中央部に孔部12dが設けられ、上パンチ11の上端部が上プレート12cに接続され、且つ、固定された構造となっている。つまり、上プレート12cは、上パンチ11の上端部に当接するように配置され、上パンチ11の力を受ける部材である。上ホルダ12bは、上パンチ11を納める板部材である。
ストリッパー12aは、鍛造加工された材料を上型12からはがすように構成されている。また、ストリッパー12aは、鍛造対象の素材5を鍛造加工中に、鍛造対象の素材5を押えるように構成されている。駆動部(160b、160c)にバネを使用している場合、そのバネと押え板31bとが接続した構造を有する。
つまり、上型12が、スライド部材21に近づく方向に移動した場合、上パンチ11の下端部が上型12の下端よりも突出するように構成されている。
つまり、下プレート14cは、下パンチ13の下端部に当接するように配置され、下パンチ13の力を受ける板である。
駆動制御部は、第1の型12のストリッパー12a、及び、第2の型14の可動下ダイ14aを駆動制御し、且つ、第1のパンチ11、及び/又は、第2のパンチ13を駆動制御する。
図4は、本発明の実施形態に係る鍛造装置100の動作の一例を示す断面図である。また、図4(a)は素材5を上型12と下型14、上パンチ11および下パンチ13で挟圧した状態の一例を示す断面図であり、図4(b)は塑性流動させた素材5の一例を示す断面図である。図5は鍛造装置100で成形された素材5から上パンチ11を離間した状態の一例を示す図である。
鍛造装置100は、上述したように、板材などの素材5の加工時、素材5の加工部位以外の部分が加工部位に引き込まれたりしない、加工部位から素材の材料がはみ出さない、素材の板形状部分に影響を与えないように成形を行うことができる。このため、図9に示した鍛造装置100は、板材などの素材5に、連続的に密接して筒形状部を加工成形することができる。
図9(a)に示したように、鍛造装置100の制御部110は、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより板材などの素材5を挟圧し、且つ、複数の上パンチ11と下パンチ13により、素材5を挟圧する。
ここで、据え込み加工とは、材料を長さ方向に圧縮してその長さの一部または全部の断面を大きくする加工法である。
また、鍛造装置100は、例えば、図13(c)に示したように、素材5の板材に、材料送り方向と直交する方向に複数個の筒形状体5tが並ぶように、一列ずつ、加工場所をずらして複数回加工することにより、素材5に複数の筒形状体5tをマトリクス状に成形するように構成されていてもよい。
また、鍛造装置100は、例えば、図13(d)に示したように、素材5の板材に、材料送り方向と直交する方向に複数個の筒形状体5tが並ぶように、3列など複数列ずつ、加工場所をずらして複数回加工することにより、素材5に複数の筒形状体5tをマトリクス状に成形するように構成されていてもよい。
下型14の可動下ダイ14aに形成された第2の孔部14dは、第1のパンチ11(上パンチ)に対応した位置に形成され、且つ、第1のパンチ11(上パンチ)の端部の外径よりも大きい内径に形成されている。
駆動制御部(制御部110、駆動部160)は、第1のパンチ11(上パンチ)および第2のパンチ13(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、第1のパンチ11(上パンチ)、および、第2のパンチ13(下パンチ)を駆動制御した場合、第1のパンチ11(上パンチ)と第2のパンチ13(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより挟圧される素材部分を、上型12のストリッパー12a側に移動させ、且つ、第1のパンチ11(上パンチ)と第2の孔部14dの隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行う。
こうすることで、簡単な駆動制御により、簡単に、素材5である板材を成形して筒状部5pを形成することができる。
また、駆動制御部(制御部110、駆動部160)は、素材5の材料流動により、上パンチ11に沿ってはみ出したり、上パンチ11と孔部14dに沿って引き込まれたりしないように鍛造加工を行うことで、簡単に、有底筒形状体を成形することができる。
例えば、鍛造装置100は、上パンチ11と下パンチ13により板材などの素材5を挟圧した状態で、且つ、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより素材5を挟圧した状態(固定)で、上パンチ11と下パンチ13により挟圧した板材部分を下方に移動するように構成してもよい。
また、鍛造装置100は、上パンチ11と下パンチ13により素材5を挟圧した状態で、且つ、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより素材5を挟圧した状態で、上パンチ11と下パンチ13により挟圧した板材部分を、上型12のストリッパー12aと下型14の可動下ダイ14aにより挟圧した板材部分から離れる方向に移動するように構成してもよい。
図14は本発明の他の実施形態に係る鍛造装置の一例を示す図である。
図14に示した鍛造装置100は、プレス機に駆動装置(駆動部)が組み込まれた構造を有する。
詳細には、図14に示した鍛造装置は、第1のパンチ11(上パンチ)と、第2のパンチ13(下パンチ)と、上型12と、下型14と、などを有する。
上型12は、ストリッパー12a、上ホルダ12b、上プレート12c、などを有する。下型14は、可動下ダイ14a(下ストリッパー)、下ホルダ14b、下プレート14c、などを有する。また、本実施形態の鍛造装置は、制御部110(CPU)と、操作入力部120と、表示部130と、記憶部140と、位置検出部150と、駆動部160(160a、160b、160c、160d,160e)と、などを有する(不図示)。
[付記1]
鍛造の素材を成形する鍛造装置であって、
前記素材を挟圧する第1の型(上型)および第2の型(下型)と、
前記第1の型(上型)に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチ(上パンチ)と、
前記第2の型(下型)に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチ(下パンチ)と、
前記第1の型(上型)、および、前記第2の型(下型)、且つ、前記第1のパンチ(上パンチ)、および/または、前記第2のパンチ(下パンチ)を駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型(下型)に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチ(上パンチ)に対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチ(上パンチ)の端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成され、
前記駆動制御部は、前記第1のパンチ(上パンチ)および前記第2のパンチ(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第1のパンチ(上パンチ)、および/または、前記第2のパンチ(下パンチ)を駆動制御した場合、前記第1のパンチ(上パンチ)と前記第2のパンチ(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型(上型)と前記第2の型(下型)により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型(上型)と第2の型(下型)により挟圧される素材部分を、前記第1の型(上型)側に移動させ、且つ、前記第1のパンチ(上パンチ)と前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うことを特徴とする
鍛造装置。
[付記2]
前記駆動制御部は、前記第1のパンチ、第2のパンチによる素材部分の厚みの減少量(体積減少量)と、第1のパンチ(上パンチ)と前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部の増加量(体積増加量)とが同じ、または、略同じとなるように、前記第1の型(上型)と第2の型(下型)により挟圧される素材部分を、前記第1の型(上型)側に移動させる駆動制御を行うことを特徴とする付記1に記載の鍛造装置。
[付記3]
前記駆動制御部は、前記第1の型(上型)に、前記第1のパンチにかかる力とは独立した第1の拘束力を加え、且つ、前記第2の型(下型)に、前記第1のパンチにかかる力とは独立した第2の拘束力を加えるように駆動制御を行い、
前記第2の拘束力は、前記第1の拘束力よりも大きいことを特徴とする付記1または付記2に記載の鍛造装置。
[付記4]
前記素材を成形して形成される成形物は、少なくとも、有底の四角筒形状体、有底の多角筒形状体、有底の円筒形状体のいずれかであることを特徴とする付記1から付記3のいずれかに記載の鍛造装置。
[付記5]
鍛造素材である素材を成形する鍛造装置の鍛造方法であって、
前記鍛造装置は、前記素材を挟圧する第1の型(上型)および第2の型(下型)と、前記第1の型(上型)に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチ(上パンチ)と、前記第2の型(下型)に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチ(下パンチ)と、前記第1の型(上型)、及び、前記第2の型(下型)、前記第1のパンチ(上パンチ)、および/または、前記第2のパンチ(下パンチ)を駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型(下型)に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチ(上パンチ)に対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチ(上パンチ)の端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成されており、
前記駆動制御部は、前記第1の型(上型)および前記第2の型(下型)により前記素材を挟圧するステップと、
前記第1のパンチ(上パンチ)および前記第2のパンチ(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第1のパンチ(上パンチ)、および、前記第2のパンチ(下パンチ)を駆動制御した場合、前記第1のパンチ(上パンチ)と前記第2のパンチ(下パンチ)により挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型(上型)と前記第2の型(下型)により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型(上型)と第2の型(下型)により挟圧される素材部分を、前記第1の型(上型)側に移動させ、且つ、前記第1のパンチ(上パンチ)と前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うステップと、
を有することを特徴とする鍛造方法。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
5a ストリッパーにより挟圧される素材(板材)部分
5b 上パンチと下パンチにより挟圧される素材(板材)部分
5d 素材(板材)の厚み(鍛造加工前の素材の厚み、上型と下型により挟圧される素材部分の厚み)
5e 素材(板材)の厚み(鍛造加工により、上パンチと下パンチにより挟圧される素材部分の厚み)
5ed 減少部分
5p 筒状部
5pd 増加部分
5t 筒形状体
11 上パンチ(第1のパンチ)
11L 上パンチの外形寸法
12 上型(第1の型:ストリッパー)
12a ストリッパー
12b 上ホルダ
12c 上プレート
12d 孔部
13 下パンチ(第2のパンチ)
14 下型(第2の型:可動下ダイ)
14a 可動下ダイ(下ストリッパー)
14b 下ホルダ
14c 下プレート
14d 孔部
20 台座(下ダイセットおよびプレスボルスター)
21 スライド部材(プレススライドおよび上ダイセット)
22 ロッド(スライドガイド)
25 付勢部材(スプリング)
31 上ブロック
32 下ブロック
100 鍛造装置
110 制御部(CPU)
120 操作入力部
130 表示部
140 記憶部
150 位置検出部(センサ)
160 駆動部
201 プレスボルスター
202 下ダイセット
211 プレススライド
212 上ダイセット
Claims (6)
- 鍛造の素材を成形する鍛造装置であって、
前記素材を挟圧する第1の型および第2の型と、
前記第1の型に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチと、
前記第2の型に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチと、
前記第1の型、および、前記第2の型を駆動制御し、且つ、前記第1のパンチ、および/または、前記第2のパンチを駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチに対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチの端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成され、
前記第1のパンチは、前記第1の孔部に摺動自在に貫通するように前記第1の孔部の内形寸法と同程度の外形寸法に形成されるとともに、前記第1の孔部に摺接する部分から第2のパンチ側の端部まで同じ外形寸法に形成され、前記第2の孔部は、前記第1の孔部の内形寸法よりも大きい内形寸法に形成され、
前記駆動制御部は、前記第1のパンチおよび前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第1のパンチ、および/または、前記第2のパンチを駆動制御した場合、前記第1のパンチと前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型と前記第2の型により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型および前記第2の型とこれらにより挟圧される素材部分を、前記第1の型側に移動させ、且つ、前記第1のパンチと前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うことを特徴とする鍛造装置。 - 鍛造の素材を鍛造装置により成形する鍛造方法であって、
鍛造装置は、前記素材を挟圧する第1の型および第2の型と、前記第1の型に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチと、前記第2の型に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチと、前記第1の型、および、前記第2の型を駆動制御し、且つ、前記第1のパンチ、および/または、前記第2のパンチを駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチに対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチの端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成されており、
前記第1のパンチは、前記第1の孔部に摺動自在に貫通するように前記第1の孔部の内形寸法と同程度の外形寸法に形成されるとともに、前記第1の孔部に摺接する部分から第2のパンチ側の端部まで同じ外形寸法に形成され、前記第2の孔部は、前記第1の孔部の内形寸法よりも大きい内形寸法に形成され、
前記駆動制御部は、前記第1の型および前記第2の型により前記素材を挟圧するステップと、
前記第1のパンチおよび前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第1のパンチ、および/または、前記第2のパンチを駆動制御した場合、前記第1のパンチと前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型と前記第2の型により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型および前記第2の型とこれらにより挟圧される素材部分を、前記第1の型側に移動させ、且つ、前記第1のパンチと前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うステップと、を有することを特徴とする鍛造方法。 - 鍛造の素材を成形する鍛造装置であって、
前記素材を挟圧する第1の型および第2の型と、
前記第1の型に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチと、
前記第2の型に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチと、
前記第1の型、前記第2の型および前記第1のパンチを駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチに対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチの端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成され、
前記駆動制御部は、前記第1のパンチおよび前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第2のパンチを移動せずに前記第1のパンチを第2のパンチ側へ移動した場合に、前記第1のパンチと前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型と前記第2の型により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型および前記第2の型とこれらにより挟圧される素材部分を、前記第1の型側に移動させ、且つ、前記第1のパンチと前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うように構成され、
前記駆動制御部は、前記第1の型および前記第2の型がその間に前記素材を挟んで第2のパンチ側へ一定量移動した後、前記第1のパンチの第2のパンチ側への移動と、前記第1の型および前記第2の型の逆方向への移動とを、前記第1のパンチと前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みが所定寸法になる時点まで同時進行し、この後、前記第1の型および前記第2の型の移動を停止して、前記第1のパンチを第1の型側へ移動させることを特徴とする鍛造装置。 - 鍛造の素材を成形する鍛造装置であって、
前記素材を挟圧する第1の型および第2の型と、
前記第1の型に形成された第1の孔部に貫通自在に設けられた第1のパンチと、
前記第2の型に形成された第2の孔部に貫通自在に設けられた第2のパンチと、
前記第1の型、前記第2の型および前記第1のパンチを駆動制御する駆動制御部と、を有し、
前記第2の型に形成された前記第2の孔部は、前記第1のパンチに対応した位置に形成され、且つ、前記第1のパンチの端部の外形寸法よりも大きい内形寸法となるように形成され、
前記駆動制御部は、前記第1のパンチおよび前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みを減少させるように、前記第2のパンチを移動せずに前記第1のパンチを第2のパンチ側へ移動した場合に、前記第1のパンチと前記第2のパンチにより挟圧した素材部分の厚みの減少量に応じて、前記第1の型と前記第2の型により挟圧した素材部分の厚みを略保った状態で、前記第1の型および前記第2の型とこれらにより挟圧される素材部分を、前記第1の型側に移動させ、且つ、前記第1のパンチと前記第2の孔部の隙間に材料流動させることにより形成される筒状部を増加させる駆動制御を行うように構成され、
前記第1のパンチおよび前記第1の型は、前記第2のパンチおよび前記第2の型よりも上側に設けられ、
前記第1のパンチおよび前記第1の型の上方側には、上下方向へ移動自在なスライド部材が設けられ、
前記第1のパンチは、前記スライド部材に固定され、
前記第1の型は、前記スライド部材との間の距離を調整可能にする駆動部を介して、前記スライド部材に接続され、
前記スライド部材は、回転駆動するクランク軸の回転により上下方向へ移動するように、前記クランク軸の偏心部分にコネクティングロッドを介して接続されていることを特徴とする鍛造装置。 - 前記第2のパンチおよび前記第2の型の下方側には、台座が設けられ、
前記第2のパンチは、前記台座に固定され、
前記第2の型は、前記台座との間の距離を調整可能にする駆動部を介して、前記台座に接続されていることを特徴とする請求項4記載の鍛造装置。 - 前記台座と前記スライド部材との間に、前記スライド部材の上下方向へのスライドを案内するロッドと、前記スライド部材を上方へ付勢する付勢部材とを設けたことを特徴とする請求項5記載の鍛造装置。
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