JPH05348A

JPH05348A - 鍛造装置

Info

Publication number: JPH05348A
Application number: JP15329691A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shinohara; 孝至篠原; Kohei Segawa; 幸平瀬川
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】鍛造型の上型及び下型の相対変位を検知し、変
位が所定値を越えたときに警報を発する鍛造装置を提供
すること。【構成】鍛造型６には突片状のＸ検知子７、Ｙ検知子
８、Ｚ検知子９が固定されている。Ｚ変位検知手段、Ｙ
変位検知手段及びＺ変位検知手段は、それぞれ、レーザ
発振器１２とポリゴンミラー１３とロータリーエンコー
ダ１５と平行レーザ光をつくる投光レンズ１６と受光レ
ンズ１８と受光素子１９とをもつ。鍛造型６で金属素材
を鍛造した際に、Ｘ検知子７のＸ方向、Ｙ検知子８のＹ
方向、Ｚ検知子９のＺ方向の変位をレーザで検知する。
変位が所定値を越えたときに警報手段は警報を発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鍛造型の型ずれ変位及び
鍛造品の寸法変位を検知する検知機構をもつ鍛造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられている鍛造装置は、一
般的に、上ボルスタ部と下ボルスタ部とからなるボルス
タと、上ボルスタ部の型設置面に保持され鍛造成形用の
上型面をもつ上型と下ボルスタ部の型設置面に保持され
鍛造成形用の下型面をもつ下型からなる鍛造型とで構成
されている。

【０００３】そして、鍛造型の上型面と下型面との間に
金属素材を配置した状態で、上型と下型とを型締めし、
上型の上型面及び下型の下型面で金属素材を強圧して鍛
造する。ところで、鍛造工程において上型及び下型は、
Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれかに変位することが
ある。この場合、従来では、変位が発見されぬまま鍛造
が行なわれ、不良品が鍛造成形される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した事情
に鑑み開発されたものであり、その目的は、鍛造型の上
型及び下型の相対変位を検知し、変位が所定値を越えた
ときに警報を発する鍛造装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の鍛造装置は、そ
れぞれ型設置面をもつ上型保持部と下型保持部とからな
る型保持機構と、型保持機構の上型保持部の型設置面に
保持され鍛造成形用の上型面をもつ上型と下型保持部の
型設置面に保持され鍛造成形用の下型面をもつ下型から
なる鍛造型と、鍛造型及び型保持機構の少なくとも一方
に装備された被検知部と、鍛造型の上型面と下型面との
間に金属素材を配置した状態で上型の上型面及び下型の
下型面で金属素材を強圧して鍛造し、鍛造した際におけ
る被検知部のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち少なくと
も一方向における相対変位を検知する変位検知手段と、
変位検知手段の検知による変位が所定値を越えたときに
警報を発する警報手段とで構成されていることを特徴と
するものである。

【０００６】被検知部は、鍛造型及び型保持機構の少な
くとも一方に装備されている。型保持機構は例えばボル
スタとすることができる。被検知部は、鍛造型自体や型
保持機構自体であっても、あるいは、鍛造型や型保持機
構に取りつけた突出子であってよい。変位検知手段は、
鍛造型や型保持機構が変位したときにおける電極間の静
電容量の変位を検知する静電容量タイプの近接センサ方
式、鍛造型や型保持機構に強磁性体や磁気センサを装備
し、鍛造型や型保持機構が変位したときにおける磁力線
の変位を検知する磁気センサ方式、投光部から発した光
を遮断または反射させて鍛造型や型保持機構の変位を検
知する光電スイッチ方式、レーザ光を利用して鍛造型や
型保持機構の変位を検知するレーザ光方式等、各種の接
触式あるいは非接触式の方式を採用できる。

【０００７】ところで、鍛造の際には熱影響、衝撃が大
きい場合、塵埃が発生する場合、金属素材が赤熱状態の
場合があるので、これらの影響を回避するために、変位
検知手段はこれらを考慮して選択する必要がある。ま
た、鍛造の際には熱影響、衝撃、赤熱状態の影響を回避
するために、遮熱機構、冷却機構、遮光機構、防振機
構、吸振機構を変位検知手段や被検知部等に装備するこ
とも好ましい。

【０００８】ところで、鍛造装置では、上型の上型面及
び下型の下型面で金属素材を強圧して鍛造した後に、直
ちに上型及び下型が型開きするので、型が閉じている時
間は短く、例えばせいぜい１〜４秒である。そのため、
変位検知手段は、短時間に正確に検知を行い得るものが
好ましい。かかる意味ではレーザ光方式が好ましい。但
し、熱間鍛造のときには、高温状態の金属素材は赤熱
色、赤外線を発するために、赤熱色、赤外線の影響を回
避し得るレーザ発振器、例えば緑色レーザ発振器を選択
することができる。

【０００９】警報手段は、ランプ方式、ブザー方式、あ
るいは、鍛造成形プレス装置の駆動を停止させることに
より警報を発する方式でも良い。本発明において、適用
できるブロック図の一例を図１１に示す。図１１に示す
様に、レーザ発振手段がレーザ発振器を発振制御し、レ
ーザ光を受光した受光手段の信号は演算手段に送られ、
演算手段で型のずれつまり変位が演算される。

【００１０】また鍛造型の種類に応じて、また、鍛造品
の種類に応じて、型ずれの許容値が異なるため、使用者
は許容値設定手段で最適な許容値を適宜設定し、記憶手
段に記憶させることができる。前記した演算手段におけ
る演算結果は比較手段に送られ、比較手段で許容値と比
較され、演算結果であるＸ方向における相対変位がＸ方
向用の許容値よりも大きいときには、警報制御手段によ
り制御されたＸ警報手段が警報を発する。また、演算結
果であるＹ方向における相対変位がＹ方向用の許容値よ
りも大きいときには、警報制御手段により制御されたＹ
警報手段が警報を発する。また、演算結果であるＺ方向
における相対変位がＺ方向用の許容値よりも大きいとき
には、警報制御手段により制御されたＺ警報手段が警報
を発する。

【００１１】本発明では、図１１から理解できる様に、
変位検知手段が熱影響を受けることを回避するために、
変位検知手段の温度を検知する温度検知手段を設け、温
度検知手段の信号を制御手段に送り、制御手段は定温化
手段を作動させて変位検知手段を冷却する。この場合、
液冷方式、空冷方式のいずれでも良い。また本発明で
は、図１１から理解できる様に、上型と下型の型開き及
び型締めに対する型開き検知手段と型締め検知手段とを
設けることもできる。この場合、型開き検知手段と型締
め検知手段との信号を制御手段に送り、制御手段は清掃
手段を適宜作動させ、被検知部に溜まった塵埃等を清掃
し、変位検知の良好化を図る。

【００１２】

【作用】本発明では、鍛造した際における上型及び下型
のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち少なくとも一方向に
おける相対変位は、変位検知手段で検知される。変位検
知手段の検知による変位が所定値を越えたときには、警
報手段は警報を発する。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を説明する。図１に示す様
にこの鍛造装置は、それぞれ型設置面１ａ、２ａをもつ
型保持機構として機能する上ボルスタ部１と下ボルスタ
部２とからなるボルスタ３と、上ボルスタ部１の型設置
面１ａに保持され鍛造成形用の上型面４ａをもつ上型４
と下ボルスタ部２の型設置面２ａに保持され鍛造成形用
の下型面５ａをもつ下型５からなる鍛造型６とで構成さ
れている。

【００１４】図１、図３、図４に示す様に、鍛造型６に
は、被検知部として機能する突片状のＸ検知子７、Ｙ検
知子８及びＺ検知子９が固定されている。Ｘ検知子７
は、上型４及び下型５の水平方向つまりＸ方向における
相対変位を検知するためのものである。Ｙ検知子８は、
上型４及び下型５のＸ方向と直交する水平方向つまりＹ
方向における相対変位を検知するためのものである。Ｚ
検知子９は、上型４及び下型５の高さ方向つまりＺ方向
における相対変位を検知するためのものである。本実施
例では、Ｘ検知子７、Ｙ検知子８及びＺ検知子９を清掃
する圧縮空気を吹き出すブロアに接続されたノズル１０
がレーザ光の邪魔にならない様に装備されている。

【００１５】図１に示す様に、Ｚ変位検知手段１１は、
レーザ発振器１２とポリゴンミラー１３とポリゴンミラ
ー１３を回転させる駆動モータ１４とポリゴンミラー１
３の回転角度を検知するロータリーエンコーダ１５と平
行レーザ光をつくる投光レンズ１６とを装備した投光系
ハウジング１７と、平行レーザ光を受ける受光レンズ１
８と受光素子１９とを装備した受光系ハウジング２０と
からなる。また図３に示す様に、Ｘ変位検知手段２１
は、同様にレーザ発振器１２とポリゴンミラー１３とポ
リゴンミラー１３を回転させる駆動モータ１４とポリゴ
ンミラー１３の回転角度を検知するロータリーエンコー
ダ１５と平行レーザ光をつくる投光レンズ１６とを装備
した投光系ハウジング１７と、平行レーザ光を受ける受
光レンズ１８と受光素子１９とを装備した受光系ハウジ
ング２０とからなる。また、図４に示す様に、Ｙ変位検
知手段２２は、レーザ発振器１２とポリゴンミラー１３
とポリゴンミラー１３を回転させる駆動モータ１４とポ
リゴンミラー１３の回転角度を検知するロータリーエン
コーダ１５と平行レーザ光をつくる投光レンズ１６とを
装備した投光系ハウジング１７と、平行レーザ光を受け
る受光レンズ１８と受光素子１９とを装備した受光系ハ
ウジング２０とからなる。ここで、Ｘ変位検知手段２
１、Ｙ変位検知手段２２、Ｚ変位検知手段１１の投光系
ハウジング１７及び受光系ハウジング２０にはそれぞ
れ、投光系ハウジング１７及び受光系ハウジング２０の
温度を検知する温度センサ２５、投光系ハウジング１７
及び受光系ハウジング２０内を冷却する冷却液を供給す
る供給パイプ２６、供給パイプ２６を開閉する開閉バル
ブ２７が装備されている。

【００１６】更に図１に示す様に、上型４と下型５との
型開き状態を検知する型開きセンサ２８、上型４と下型
５との型締め状態を検知する型締めセンサ２９が装備さ
れている。図５に電気回路を示す。マイクロコンピュー
タ３０の入力インターフエースには、ロータリエンコー
ダ１５、温度センサ２５、型開きセンサ２８、型締めセ
ンサ２９からの信号が入力される。更に、型変位を検知
する際の許容値を鍛造型６の種類に応じて設定できる許
容値設定キー３３が接続されている。そして、マイクロ
コンピュータ３０の出力インターフエースには、ポリゴ
ンミラー駆動回路１３ａを介して各ポリゴンミラー１３
が接続され、レーザ発振器駆動回路１２ａを介して各レ
ーザ発振器１２が接続され、ランプ駆動回路３４を介し
てＸ警報ランプ３５、Ｙ警報ランプ３６、Ｚ警報ランプ
３７が接続されており、ブロア駆動回路を介してブロア
が接続され、バルブ駆動回路２７ａを介して各開閉バル
ブ２７が接続されている。なおＸ警報ランプ３５はＸ方
向における変位が発生したときに警報するランプであ
る。Ｙ警報ランプ３６はＹ方向における変位が発生した
ときに警報するランプである。Ｚ警報ランプ３７はＺ方
向における変位が発生したときに警報するランプであ
る。

【００１７】さて使用する場合について説明する。そし
て、鍛造型６の上型面４ａと下型面５ａとの間に金属素
材Ｗを配置した状態で鍛造成形プレス装置が駆動し、赤
熱状態に加熱された金属素材Ｗ（例えば材質４５Ｃ）を
上型４の上型面４ａ及び下型５の下型面５ａで強圧して
熱間鍛造する。熱間鍛造した際において、図２に示す様
に、ポリゴンミラー１３を回転させつつレーザ発振器１
２からレーザ光を発振させる。すると図２（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）に示す様に、レーザ光はポリゴンミラー１３で反
射した後、投光レンズ１６に入射して平行レーザ光に変
えられ、平行レーザ光のまま受光レンズ１８に入射し、
受光レンズ１８で集束し、受光素子１９の受光面に受光
される。なお、得られる平行レーザ光の幅は図１のＴで
示される。

【００１８】ところで、図１において、Ｚ検知子９の距
離ＬＺが平行レーザ光を遮ることにより距離ＬＺは検知
される。即ち、Ｚ検知子９の距離ＬＺで平行レーザ光が
遮られている間、ポリゴンミラー１３の回転角度をロー
タリーエンコーダ１５で測定すれば、Ｚ検知子９の距離
ＬＺは測定される。従って、上型４と下型５とがＺ方向
において相対変位していた場合には、距離ＬＺはＺ方向
において変動するので、上型４と下型５とのＺ方向にお
ける相対変位は検知される。同様に、図３において、Ｘ
検知子７の距離ＬＸが平行レーザ光を遮ることにより距
離ＬＸは検知される。従って、上型４と下型５とがＸ方
向において相対変位していた場合には、距離ＬＸはＸ方
向において変動するので、上型４と下型５とのＸ方向に
おける相対変位は検知される。同様に、図４において、
Ｙ検知子８の距離ＬＹが平行レーザ光を遮ることにより
距離ＬＹは検知される。従って、上型４と下型５とがＹ
方向において相対変位していた場合には、距離ＬＹはＹ
方向において変動するので、上型４と下型５とのＹ方向
における相対変位は検知される。

【００１９】図６に本実施例のマイクロコンピュータ３
０が実行するプログラムのメインルーチンのフローチャ
ートを示す。図６に示す様に、電源投入によりスタート
し、ステップＳ１００で各種レジスタ等を初期設定す
る。ステップＳ２００で内部タイマをスタートさせ、ス
テップＳ３００で変位検知処理サブルーチンを実行し、
ステップＳ４００で清掃処理サブルーチンを実行し、ス
テップＳ５００で定温化処理サブルーチンを実行し、ス
テップＳ６００でその他の処理サブルーチンを実行し、
ステップＳ７００で内部タイマの終了をまってステップ
Ｓ２００に戻る。

【００２０】図７に変位処理サブルーチンのフローチャ
ートを示す。図７に示す様に、ステップＳ３０１で上型
４と下型５とが型締め状態か判定する。型締め状態であ
れば、鍛造しているとみなし、ステップＳ３０３でＬタ
イマをスタートさせ、ステップＳ３０５で所定時間経過
していたら、鍛造衝撃時の微小振動が減衰されたものと
みなす。そして、ステップＳ３０７でレーザ発振器１２
からレーザを発振し、ステップＳ３０９で受光素子１９
及びロータリーエンコーダ１５の出力値をメモリに記憶
し、ステップＳ３１１でサンプリング数を１インクリメ
ントし、ステップＳ３１３でサンプリング数が所定値に
達したら、レーザ発振器１２を停止し、ステップＳ３１
７でデータ処理し、Ｘ方向の相対変位、Ｙ方向の相対変
位及びＺ方向の相対変位を演算する。ステップＳ３１９
でＸ方向の相対変位がＸ方向用の第１許容値未満か判定
し、未満であれば、ステップＳ３２２でＹ方向の相対変
位がＹ方向用の第１許容値未満か判定し、未満であれ
ば、ステップＳ３２６でＺ方向の相対変位がＺ方向用の
第１許容値未満か判定し、未満であれば、ステップＳ３
３０でＯＫ信号を出力し、メインルーチンにリターンす
る。ステップＳ３１９での判定の結果、Ｘ方向の相対変
位がＸ方向用の第１許容値以上であれば、ステップＳ３
２０でＸ方向の相対変位が軽度であることを示すＸ信号
をＸ警報ランプ３５に出力し、また、ステップＳ３２２
での判定の結果、Ｙ方向の相対変位がＹ方向用の第１許
容値以上であれば、ステップＳ３２４でＹ方向の相対変
位が軽度であることを示すＹ信号をＹ警報ランプ３６に
出力し、また、ステップＳ３２６での判定の結果、Ｚ方
向の相対変位がＺ方向用の第１許容値以上であれば、ス
テップＳ３２８でＺ方向の相対変位が軽度であることを
示すＺ信号をＺ警報ランプ３７に出力する。更に、ステ
ップＳ３３２でＸ方向の相対変位がＸ方向用の第２許容
値未満か判定し、未満であれば、ステップＳ３３６でＹ
方向の相対変位がＹ方向用の第２許容値（第２許容値＞
第１許容値）未満か判定し、未満であれば、ステップＳ
３４０でＺ方向の相対変位がＺ方向用の第２許容値未満
か判定し、未満であれば、ステップＳ３４４で上型４と
下型５との相対変位が小さいことを示す『変位小信号』
を出力し、メインルーチンにリターンする。また、ステ
ップＳ３２２での判定の結果、Ｘ方向の相対変位が第２
許容値以上であれば、ステップＳ３３４でＸ方向の相対
変位が重度であることを示すＸ信号をＸ警報ランプ３５
に出力し、ステップＳ３３６での判定の結果、Ｙ方向の
相対変位がＹ方向用の第２許容値以上であれば、ステッ
プＳ３３８でＹ方向の相対変位が重度であることを示す
Ｙ信号をＹ警報ランプ３６に出力し、またステップＳ３
４０の判定の結果、ステップＳ３４０でＺ方向の相対変
位が重度であることを示すＺ信号をＺ警報ランプ３７に
出力し、ステップＳ３４６で上型４と下型５との相対変
位が大きいことを示す『変位大信号』を出力し、メイン
ルーチンにリターンする。

【００２１】図８に清掃処理サブルーチンのフローチャ
ートを示す。清掃処理サブルーチンはＸ検知子７、Ｙ検
知子８及びＺ検知子９を清掃するためのものである。図
８に示す様にステップＳ４０１で上型４と下型５とが型
開き状態か判定し、型開き状態であれば、ステップＳ４
０３でＣタイマをスタートし、ステップＳ４０５、４０
７でノズル１０用のバルブを所定時間開放させて圧縮空
気をＸ検知子７、Ｙ検知子８及びＺ検知子９に吹きつけ
て清掃し、ステップＳ４０９でノズル１０用のバルブを
閉じて清掃を終える。

【００２２】図９に定温化処理サブルーチンのフローチ
ャートを示す。定温化処理サブルーチンはＸ変位検知手
段２１、Ｙ変位検知手段２２、Ｚ変位検知手段１１の高
温化を防止するためのものである。図９に示す様にステ
ップＳ５０１でＸ変位検知手段２１、Ｙ変位検知手段２
２、Ｚ変位検知手段１１の温度がＴ１を越えているか判
定し、温度がＴ１を越えていれば、開閉バルブ２７をオ
ンして開放し、冷却液を流し、投光系ハウジング１７内
や受光系ハウジング２０内を冷やす。ステップＳ５０１
で判定した結果、温度がＴ１（Ｔ１＞Ｔ２）を越えてい
なければ、ステップＳ５０５でＸ変位検知手段２１、Ｙ
変位検知手段２２、Ｚ変位検知手段１１の温度がＴ２を
越えているか判定し、温度がＴ２を越えていれば、ステ
ップＳ５０７で開閉バルブ２７をオフし、冷却液の供給
を停止し、メインルーチンにリターンする。また、温度
がＴ２を越えていなくても、ステップＳ５０９で開閉バ
ルブ２７をオフとする。

【００２３】（他の実施例）図１０は他の実施例を示
す。この例では、Ｘ検知子４０、Ｙ検知子４１及びＺ検
知子４２は鋼よりも磁性の強い強磁性体で構成されてお
り、上型４に保持されている。Ｘ変位検知手段としての
Ｘ近接センサ４５、Ｙ変位検知手段としてのＹ近接セン
サ４６、Ｚ変位検知手段としてのＺ近接センサ４７は下
型５に保持されている。Ｘ近接センサ４５、Ｙ近接セン
サ４６、Ｚ近接センサ４７は磁気センサで構成されてい
る。そして、上型４と下型５とがＸ方向に変位している
場合にはＸ近接センサ４５とＸ検知子４０との距離ＬＸ
が変動するので、Ｘ近接センサ４５で検知される。ま
た、上型４と下型５とがＹ方向に変位している場合には
Ｙ近接センサ４６とＹ検知子４１との距離が変動するの
で、Ｙ近接センサ４６で検知される。また、上型４と下
型５とがＺ方向に変位している場合にはＺ近接センサ４
７とＺ検知子４２との距離が変動するので、Ｚ近接セン
サ４７で検知される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に本発明の鍛造装置によ
れば、上型及び下型の相対変位を検知し、変位が所定値
を越えたときに警報を発することができる。従って不良
品の発生防止に有利である。また本発明の鍛造装置によ
れば、警報手段をＸ警報手段、Ｙ警報手段、Ｚ警報手段
に分けた場合には、Ｘ方向における変位、Ｙ方向におけ
る変位、Ｚ方向における変位をそれぞれ個別に知見で
き、不良品発生に有利である。また被検知部を清掃する
清掃手段を設けた場合には、被検知部に塵埃等が堆積す
ることを回避でき、検知を良好になし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｚ変位検知手段と鍛造装置を示す側面図であ
る。

【図２】Ｚ変位検知手段の作動を示す模式図である。

【図３】Ｘ変位検知手段と鍛造装置を示す側面図であ
る。

【図４】Ｙ変位検知手段と鍛造装置を示す側面図であ
る。

【図５】電気的構成を示すブロック図である。

【図６】メインルーチンを示すフローチャートである。

【図７】変位検知処理のサブルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図８】清掃処理のサブルーチンを示すフローチャート
である。

【図９】定温化処理のサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図１０】異なる方式の変位検知手段と鍛造装置を示す
側面図である。

【図１１】本発明で適用できるブロック図である。

【符号の説明】

図中、１は上ボルスタ部、２は下ボルスタ部、４は上
型、５は下型、７はＸ検知子、８はＹ検知子、９はＺ検
知子、１１はＺ変位検知手段、２１はＸ変位検知手段、
２２はＹ変位検知手段を示す。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】それぞれ型設置面をもつ上型保持部と下
型保持部とからなる型保持機構と、該型保持機構の該上
型保持部の該型設置面に保持され鍛造成形用の上型面を
もつ上型と該下型保持部の該型設置面に保持され鍛造成
形用の下型面をもつ下型からなる鍛造型と、該鍛造型及
び該型保持機構の少なくとも一方に装備された被検知部
と、該鍛造型の該上型面と該下型面との間に金属素材を
配置した状態で該上型の該上型面及び該下型の該下型面
で金属素材を強圧して鍛造し、鍛造した際における該被
検知部のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち少なくとも一
方向における変位を検知する変位検知手段と、該変位検
知手段の検知による変位が所定値を越えたときに警報を
発する警報手段とで構成されていることを特徴とする鍛
造装置。