JPH02137637A

JPH02137637A - 塑性加工方法及びその装置

Info

Publication number: JPH02137637A
Application number: JP63293194A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Sato; 佐藤　剛明; Yoshihiro Kojima; 小嶋　良博; Kunio Hirota; 廣田　邦雄
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1990-05-25
Also published as: EP0369789A3; US4984443A; EP0369789A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は塑性加工方法及びその装置に関し、特に加工型
の旋回運動とともに該加工型に被加工物に対する往復運
動を合成して被加工物の材料の流動性を一層高めて加工
型内への充填性を向上させるようにしたものである。

「従来の技術」従来、被加工物に対して、所定の傾斜角度をもった加工
上型を旋回して塑性加工を施すいわゆる回転鍛造加工に
おいては、前記所定の傾斜角度の旋回運動若しくは、所
定の傾斜角度間の揺動運動を加工上型に与えることがで
きるのみであった。

「発明が解決しようとする課題」回転鍛造加工のみならず一般の鍛造加工においては、被
加工物の材料の流動性を高め、被加工物を支持する加工
下型内での該材料の充填率を高めることが極めて重要で
ある。

しかしながら、従来の回転鍛造加工は、前記したように
所定の傾斜角度の旋回運動若しくは所定の傾斜角度間の
揺動運動により、被加工物に対して塑性加工を施すのみ
であったので、被加工物の材料が平坦に伸び広げられる
ことはあっても、加工下型への充填は必ずしも満足すべ
きものではなく、特に中央部に突部を有するような形状
を加工する場合には材料の充填が不充分で部分的に欠肉
を生じる等の問題点がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、加工型の旋回運動とともに該加工型に被加工物に対す
る往復運動を合成して、被加工物の材料の流動性を向上
させ、型形状に応じた精密な塑性加工を行うことができ
る塑性加工方法及び装置を提供することを目的とするも
のである。

「課題を解決するための手段］前記目的を達成するための具体的手段である塑性加工方
法は、被加工物上の所定位置を中心とし、その所定位置
を通る軸線に対して所定の傾斜角度をもって加工型を旋
回させるとともに、前記傾斜角度を変更することにより
、該加工型に前記軸線に沿う往復動を生じさせて、塑性
加工を行うことを特徴とするものであり、また、前記塑性加工方法を実施するための具体的手段で
ある塑性加工装置は、装置本体の中心軸線にほぼ直交す
る被加工物支持面と、装置本体に設けられた外側回動体
と該外側回動体の偏心孔に嵌まって回動するとともに、
偏心位置に支承部を形成した内側回動体と、外側及び内
側回動体の回動をそれぞれ制御する回動制御手段とから
なる２重偏心回動機構と、基端が前記２重偏心同動ｍ１
ｓｔの内側回動体の支承部に対して、また、先端の加工
型装着部の外側が装置本体に対して、それぞれ回動及び
傾動自在に支承された加工型ホルダと、該加工型ホルダ
の加工型装着部に装着して、前記被加工物支持面に支持
される被加工物に対して塑性加工を施すための加工型と
、前記中心軸線上で一端を装置本体に、他端を前記加工
型ホルダにそれぞれ回動及び傾動自在に支承したリンク
とを設けるとともに、該リンクと加工型ホルダとにより
トグル機構を構成したことを特徴とするものである。

「作用」前記塑性加工装置によれば、２重偏心回動機構の外側及
び内側回動体の回動が、所定の制御モードに従ってそれ
ぞれ制御され、加工型ホルダの基端を回動及び傾動自在
に支承する内側回動体の偏心位置が、中心軸線に対して
変化するとその偏心量の変化に対応して該加工型ホルダ
の旋回傾斜角が変化し、加工型ホルダの加工型装着部が
中心軸線方向に往復動する。また、加工型ホルダは先端
の加工型装着部の外側を、装置本体に対して回動及び傾
動自在に支承され、さらに装置本体に一端を回動及び傾
動自在に支承されて位置決めされるリンクの他端と、回
動及び傾動自在に支承されているので、装置本体とリン
ク及び加工型ホルダの三者によりトグル機構が構成され
る。従って、加工型ホルダの旋回傾斜角が変化して小さ
くなり、加工型ホルダとリンクとが垂直姿勢に近づくと
、トグル作用により加工型ホルダに装着される加工型に
、被加工物支持面に支持される被加工物に対する大きな
押圧力が発生し、該彼方Ｌ［物を中心軸方向に押圧する
。

「実施例」本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の塑性加工装置たる回転鍛造加工装置
の全体構成を示す断面図である。

回転鍛造加工装置１は、加工上型旋回駆動部へと上下動
可能な加工下型支持部Ｂとから構成され、それぞれの中
心軸線ＣＬを共通させて対向状に配置する。

加工上型旋回駆動部（以下本体駆動部という）Ａの円筒
状ケーシング２には、その上端部において中心孔３を拡
径した嵌装孔４を形成する。嵌装孔４には２重偏心回動
機構６を回動自由に嵌装する。

嵌装孔４に嵌装される２重偏心回動機構６の外側回動体
７の外周には、歯車８を形成し前記嵌装孔４の拡径段部
５の環状１５ａに嵌めた球状連結鎖９により支持する。

外側回動体７の偏心孔１０には、内側回動体１１を回動
自由に嵌装する。内側回動体１１の外周には歯車】２を
形成するとともに、自己の回動中心に対する偏心量が前
記偏心孔１０の偏心量と等しい偏心孔１３を設ける。さ
らに、リング状歯車１４を前記外側回動体７の上面に配
置し、リング状歯車１４の内歯１５と前記内側回動体１
１の歯車１２とを噛み合わせる。リング状歯車１４の外
周に形成した外歯１６の歯数及び外径は、前記外側回動
体７に形成した歯車８の歯数及び外径と等しくする。円
筒状ケーシング２の上端開口部は、該ケーシング２に固
定される上蓋１７により塞ぎ、該−上蓋１７とリング状
歯車１４との間にはそれぞれ同心同径で対向状に形成し
た環状溝１．７ａ、１４ａに嵌まって挟持される球状連
結鎖１８を配置し、リング状歯車１４の回転を滑らかに
するとともに、半径方向の移動を阻止する。また上蓋１
７に形成した環状溝１．７　ｂに嵌まる球状連結＃￥１
９を内側回動体１１の上面に当接する。

円筒状ケーシング２の下端部には、同じく中心孔３を拡
径した拡径孔２１を形成して、２重偏心回動機構２２を
配置する。

２重偏心回動機横２２は、前記の２重偏心回動機Ｐａ６
と同一構成であり、外側回動体２３の外周には歯車２４
を形成し、偏心孔２５を設ける。該偏心孔２５には内側
回動体２６を回動自由に嵌装する。内側回動体２６の外
周には歯車２７を形成するとともに、自己の回動中心に
対する偏心量が前記偏心孔２５の偏心量と等しい偏心量
の偏心孔２８を設ける。リング状歯車２９を外側回動体
２３の上面に配置し、リング状歯車２９の内歯３０と前
記内側回動体２６の歯車２７と噛み合わせる。リング状
歯車２９の外歯３１の歯数及び外径は前記外側回動体２
３の歯車２４の歯数及び外径と等しくする。円筒状ケー
シング２の下端開口部には下蓋３２を嵌め、該下蓋３２
に形成した嵌装孔３３に前記２重偏心回動機構２２の外
側回動体２３を下方から回動自由に嵌装し、該下蓋３２
の上面の環状溝３２ａに嵌めた球状連結＠３４により外
側回動体２３の歯車２４の部分を支持する。

前記拡径孔２１の拡径段部２１ａとリング状歯車２９と
には、それぞれ同心同径の環状溝２１ｂ。

２９＆を対向状に形成し、該渭に嵌まる球状連結鎖３５
により回転を滑らかにするとともに、リング状歯車２９
の半径方向の移動を阻止する。さらに前記拡径段部２１
ａに形成した環状７１Ｉ２１　ｃに嵌まる球状連結鎖３
６を内側回動体２６の上面に当接する。

円筒状ケーシング２に嵌装支持した２重偏心回動機構６
の内側回動体１１の偏心孔１３には、軸受３７を摺動可
能に装着しその内面の軸受部を球状凹面３７ａとする。

また下方の２重偏心回動機構２２の内側回動体２６の偏
心孔２８には、前記中心軸線ＣＬに沿って上下に摺動可
能な摺動体３８を嵌装し、その摺動体３８に形成した軸
受３９の内面の軸受部を球状凹面３９ａとする。

前記軸受３７の球状凹面３７ａにより、加ニー＋二型ホ
ルダ４０の上端の球状軸部４１を回動及び傾動自在に支
承し、下端の型装着部４２の外周に形成した球状軸部４
３を前記軸受３９の球状凹面３９ａにより回動及び傾動
自在に支承する。加工上型ホルダ４０の型装着部４２に
は、所定形状の加工上型４４を装着固定する。

加工上型ホルダ４０は、上半部を筒状としその底部に球
状凹面４５を形成する。また前記上蓋１７の内側中央部
には同様に形状凹面４６を形成し、その両球状凹面４５
．４６間で、加圧リンク体４７の両端に形成した球状軸
部４８．４９を回動及び傾動自在に支承する。これによ
り、該加圧リンク体４７と前記加工上型ホルダ４０とは
、上端部をそれぞれ球状凹面３７ａと固定支承部である
上蓋１７の球状凹面４６により位置決めされ、加工上型
ホルダ４０の下端部が摺動可能に支承されていることか
ら、加工上型ホルダ４０の傾斜角を小さくすることによ
り加工上型ホルダ４０及び加圧リンク体４７が垂直姿勢
となって下向きに大きな力を発生するトグル機構５０を
構成する。

また、前記二組の２重偏心回動機構６．２２のリング状
歯車１４．２９及び外側回動体７，２３の外周に形成し
た歯車８，２４には、それぞれの駆動モータ５１〜５４
より各個に駆動される駆動歯車５５〜５８を噛み合わせ
る。

加工下型支持部Ｂは、前記本体装置Ａの下側でそれぞれ
の中心軸線ＣＬを共通させて対向状に配置したもので、
該軸線ＣＬにほぼ直交する被加工物支持面Ｓたる加工下
型支持台６１の上面に型装着部６２を設けて加工下型６
３を装着する。加工下型６３内には被加工物Ｗを支持す
る。加工下型支持台６１は、中心軸線ＣＬ左方向穿設し
た案内孔６４に嵌装され、駆動モータ６５に駆動される
レバークランク機構６６のレバー６７に連結されるリン
ク６８により上下動する。加工下型６３の加工上型４４
に対する位置制御は、加工下型支持台６１の上面に配設
した位置検出センサ６９の検出信号により、前記駆動モ
ータ６５の駆動を制御することにより行う。位置検出セ
ンサ６９には各種近接センサを用いることができる。

本実施例の回転鍛造加工装置１の概略の制御回路図を第
３図に示す。

中央処理装置（以下ＣＰＵという）７１は、プログラム
メモリ（ＲＯＭ＞７２及び作業用メモリ（ＲＡＭ＞７３
を備える。プログラムメモリ（ＲＯＭ）７２には、上下
の加工型４４．６３の相対的な」１下位置、２重偏心回
動機構６．２２の外側及び内側回動体７，１１及び２３
．２６の偏心量の調整及び回動制御等を行って、所定の
塑性加工を行うための各種の制御モードが記憶されてい
る。またＣＰＵ７１には、データ入力とか前記制御モー
ドを指定する操作パネル７４及び位置検出センサ６９が
接続される。さらにモータドライバ７５を介して、前記
した２重偏心回動機１１１６，２２の各歯車に噛み合う
各駆動歯車５５〜５８を駆動する駆動モータ５１〜５４
及び前記レバークランク機構６６を駆動する駆動モータ
６５が接続される。

前記のように構成された回転鍛造加工装置１について、
その作動を以下に説明する。

本体駆動部Ａにおける２重偏心回動機Ｗｉ６の外側回動
体７と内側回動体１１の回動は、ＣＰＵ７１の制御信号
を受けるモータドライバ７５の指令によって駆動される
駆動モータ５１，５３により独立して制御される。従っ
て、所定の制御モードの選択により一定の偏心量に設定
して、即ち旋回中心を通る垂直軸線に対して一定の傾斜
角で加工上型ホルダ４０を旋回させること、旋回駆動と
ともに設定した偏心量を連続的に所定範囲で任意に変化
させること、また外側及び内側回動体７゜１１を互いに
同期をとって同速で逆回動させれば、中心軸線ＣＬを通
る平面内で加工上型ホルダ４０を所定の揺動角で揺動さ
せること等が可能となる。

また、加工上型ホルダ４０の型装着部の外側を回動及び
傾動自在に支承する摺動体３８を、内側の偏心回動体２
６で支承する２重偏心回動機構２２は、駆動モータ５２
，５４により外側及び内側回動体２３，２６の回動を個
々別々に制御することにより、偏心量を所定範囲で任意
に調整し、被加工物Ｗに当接して旋回する加工上型４４
の旋回中心を移動させることができる。

一方、加工下型支持部Ｂは、駆動モータ６５によりレバ
ークランク機構６６を駆動するとともに、位置検出セン
サ６９の検出信号により、加工下型支持台６１を案内孔
６４内の所定位置で停止させ、加工下型６３内に支持さ
れる被加工物Ｗを加工上型４４に一定圧力で当接する。

或いは、レバークランク機構６６の連続駆動により、一
定の塑性加工時間、加工下型支持台６１を上昇させ加工
上型４４に対する加工下型６３の圧接力を徐々に増加さ
せることもできる。

前記本体駆動部Ａと加工下型支持部Ｂとの協働作動によ
り、加工上型４４を被加工物Ｗ上の旋回中心を中心とし
て旋回させる回転鍛造加工とともに、２重偏心回動機構
６の中心軸線ＣＬに対する偏心量を変化して、加工上型
ホルダ４０の旋回傾斜角θを小さくすると、加工上型ホ
ルダ４０と押圧リンク体４７が垂直姿勢に近づき、第４
図に示ずように加工上型ホルダ４ｏと押圧リンク体４７
及び摺動体３８とから構成されるトグル機構５０の倍力
作用により、被加工物Ｗに当接して旋回する加工上型に
大きな押圧力を発生させることができる。

このように、回転鍛造加工とともに被加工物Ｗに押圧力
を加える塑性加工の加工上型ホルダ４゜の動作モードと
しては、第５図（ａ）〜（Ｃ）に例示する旋回速度に対
する偏心量の変化が小さいモードと同図（ｄ）、（ｅ）
に例示する大きなモードが挙げられる。

尚、同図においてＰは加工上型ホルダ４０の上端部の偏
心回動軌跡、Ｑは加工上型ホルダ４０に装着された加工
上型４４の旋回中心の回動軌跡を示す。

第５図（ａ＞は、前記旋回中心Ｑを中心軸線ＣＬに一致
固定させ、２重偏心回動機構６の外側及び内側回動体７
．１１の回動をそれぞれ制御することにより、加工上型
ホルダ４０の中心軸線ＣＬに対する旋回傾斜角を、旋回
とともに徐々に小さくしたもので、この時の１〕の回動
軌跡は外周から中心に向かう渦巻状の軌跡となる。旋回
傾斜角の漸減により、被加工物Ｗに対する加工上型４４
の押圧力が漸増する。

第５図（ｂ）は、前記（ａ）の場合において、２重偏心
回動機構２２の偏心量を調整して、旋回中心であるＱ点
を中心軸線ＣＬ上がらずらしたもので、旋回傾斜角の漸
減により前記押圧力を漸増することができる。

また第５図（ｃ）は、前記（ｂ）の場合において、旋回
中心であるＱ点を一定偏心量を保持して旋回させたもの
である。

第５図（ｄ）は、最初の１／４旋回で偏心量を１／２と
し、続く１／４旋回で偏心量を０とするように偏心量の
変化を急激に生じさぜなもので、被加工物Ｗに対する押
圧力は最初の１／２旋回で急増する。従って、押圧力の
作用する領域が片寄ることになるから、旋回開始位置Ｓ
を８１．Ｓ２のように順次移動させ、被加工物Ｗに対し
、万遍無く押圧力を作用させる。

また、第５図（ｅ）は、遍心量の変化の割合を前記の場
合の２倍としたもので、最初の１／４旋回で遍心量をＯ
に変化させるもので、押圧力の作用は最初の１／４旋回
と２／４〜３／４旋回時に増加する。この場合も旋回開
始位ＭＳを順次移動させることにより、被加工物Ｗに対
し、万逼無く押圧力を作用させることができる。

このように、遍心量の変化（旋回傾斜角θの変化）と旋
回速度の関係は、２重偏心回動機構６の外側及び内側回
動体７，１１の回動を個々に制御することにより任意に
調整できる。従って、前記押圧力を漸増させたり、急激
に増加させることが自由にできる。

前記したように、回転鍛造とともに、加工上型ホルダ４
０の旋回傾斜角を小さくすることにより、被加工物Ｗに
対する押圧力を与えることができ、被加工物Ｗの材料を
中央に押し寄せる作用を生じ、加工下型内への充填率を
高め得るとともに、材料の盛り上げ率を向上させ型形状
に正確に応じ、欠肉を生じない製品を加工できる。

尚、２重偏心回動機構６の外側及び内側回動体７．１１
の偏心量は、各回動体の回動がそれぞれ制御されるから
、必ずしも同一の偏心量とする必要はない。

「発明の効果」本発明方法は、前記したように被加工物上の旋回中心を
通る軸線に対して、所定の傾斜角度をもって旋回する加
工型の旋回傾斜角を変更することにより、該加工型に前
記軸線に沿う往復動を生じさせて、塑性加工を行うもの
で、被加工物に対して押圧力を与えることにより、被加
工物材料を中央に向かって押し寄せ、材料の盛り上げ率
を向上させ流動性及び充填性を高めて、中央部にボスを
有する歯車の如き複雑な形状の場合にも欠肉の生じない
製品を加工することができる。

また本発明装置は、前記具体的構成及び作用の説明で明
らかにしたように、２重偏心回動機構の中心軸線に対す
る偏心量の変化により旋回傾斜角を変化させて、加工型
に往復動を与えるとともに、装置本体と加工上型ホルダ
及びリンクとにより構成したトグル機構のトグル作用に
より、偏心量が変化して０に近づき、加工上型ホルダと
リンクが垂直姿勢になると大きな押圧力が発生するので
、前記塑性加工方法を極めて効果的に実施することがで
きる。

、駆動モータ、　５５〜５８．、、駆動歯車、　６３゜
１．加工下型、　Ａｏｌ、加工上型旋回駆動部（本体駆
動部）、　Ｂ１１．加工下型支持部、　ＣＬ、、、中心
軸線、　Ｓ１１．被加工物支持面、　Ｗｌｌ、被加工物
。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明装置
の全体構成を示す断面図、第２図は第１図１−１線断面
図、第３図は概略の制御回路図、第４図はトグル作用を
説明した説明図、第５図は加工上型ホルダ４０の動作モ
ードを示した説明図である。１０２１回転鍛造加工装置、　６．、．２重偏心回動機
構、　７００．外側回動体、　８０１．歯車、　１０゜
１．偏心孔、　１１　、、、内側回動体、　１３．、、
偏心孔、　１４　、、、リング状歯車、　１５．、、内
歯、１６、、、外歯、　４０　、、、加工上型ホルダ、
　４２゜１．型装着部、　４４　、、、加工上型、　４
７　、、、押圧リンク体、　５０．、、）グル機構、　
５１〜５４．５特許出願人　　ブラザー工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被加工物上の所定位置を中心とし、その所定位置
を通る軸線に対して所定の傾斜角度をもって加工型を旋
回させるとともに、前記傾斜角度を変更することにより
、該加工型に前記軸線に沿う往復動を生じさせて、塑性
加工を行うことを特徴とする塑性加工方法。
（２）装置本体の中心軸線にほぼ直交する被加工物支持
面と、装置本体に設けられた外側回動体と該外側回動体
の偏心孔に嵌まって回動するとともに、偏心位置に支承
部を形成した内側回動体と、外側及び内側回動体の回動
をそれぞれ制御する回動制御手段とからなる２重偏心回
動機構と、基端が前記２重偏心回動機構の内側回動体の
支承部に対して、また、先端の加工型装着部の外側が装
置本体に対して、それぞれ回動及び傾動自在に支承され
た加工型ホルダと、該加工型ホルダの加工型装着部に装
着して、前記被加工物支持面に支持される被加工物に対
して塑性加工を施すための加工型と、前記中心軸線上で
一端を装置本体に、他端を前記加工型ホルダにそれぞれ
回動及び傾動自在に支承したリンクとを設けるとともに
、該リンクと加工型ホルダとによりトグル機構を構成し
たことを特徴とする塑性加工装置。