JP2007245229A - 閉塞鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成の簡素化が得られ、コンパクトでメンテナンス性に優れた閉塞鍛造装置を提供する。
【解決手段】上型１５の下降により、下型３４と上型１５による型内に素材を閉塞し、インナーパンチ挿入孔１７及びノックアウトピン孔３６からノックアウトピン３９を挿入する閉塞鍛造装置１であって、下型３４の下降によりノックアウトピン孔３６からノックアウトピン３９を型内に挿入し、かつ下型３４の下降動作を変換してインナーパンチ挿入孔１７からインナーパンチ２０を型内に挿入するカム機構を備え、かつ加圧下カム４６と上ダイプレート１１との間に介在した弾性部材４７によりカム機構を介して下型３４に反力を付与する。弾性部材４７の脱着等が容易になりメンテナンス性が向上すると共に、複雑な油圧機構が不要で構成の簡素化及びコンパクト化が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、閉塞鍛造装置に関し、特にコンパクトかつ簡単な構造でメンテナンス性に優れた閉塞鍛造装置に関する。

例えば、車両用デファレンシャル装置に用いられるサイドギヤやピニオンギヤ等のベベルギヤは、一般に材料歩留まり及び加工精度に優れることから、素材を上型と下型からなる型内に閉塞して、そこに上型及び下型に穿孔された挿入孔からパンチを挿入することにより型満して成形する閉塞鍛造によって製造される。

一般に、この種の閉塞鍛造は、複動式プレス機を用いたり、単動式プレス機にスライド機構やリンク機構等の補助機構を取り付けることにより、第１動作と、この第１動作に連続する第２動作とを行程で行えるようにしている。

この閉塞鍛造を行う閉塞鍛造装置としては、プレス機にそれぞれ対向配置される上ダイホルダ及び下ダイホルダを、上型或いは下型を保持するホルダ本体とプレス機に取付けられるホルダベースによって構成し、ホルダ本体をバネ機構を介してホルダベースに取付け、上ダイホルダ及び下ダイホルダにそれぞれ保持された上型と下型の合わせ面を接触させた後に、上パンチと下パンチが型内に進入するように構成し、更に上型と下型の合わせ面位置に上パンチの下端と下パンチの上端を等速で接近させるパンチ等速移動機構を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、上ダイホルダに上ダイプレートを介して上型が取り付けられ、下ダイホルダに下ダイプレートを介して下型が取り付けられ、上ダイホルダと下ダイホルダとの間に型締めシリンダを備え、上ダイプレートと上型を貫いて設けられた上パンチをスライダの加圧力を受けて下降させる上ピストンと、下ダイプレートと下型を貫いて設けられた下パンチを昇降させる下ダイホルダに形成された支持シリンダ室に挿入されて下ダイプレートと下型を貫いて設けられた下パンチを昇降させる下ピストンとを有する閉塞鍛造装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３１７５６４号公報 特開２０００−２３７８３６号公報

上記特許文献１の閉塞鍛造装置によると、素材をセットした後に、プレス機を作動させることにより、下型上にセットされた素材を上型と下型とで挟持して鍛造成形する第１動作と、上パンチと下パンチがそれぞれ上型及び下型に進入して上型と下型間に挟持された素材を所定の形状に鍛造成形する第２動作が連続的に行える。

しかし、上ホルダ本体と上ホルダベースとの間及び上ホルダベースと下ホルダベースとの間に直接的に複数のバネ機構が介在され、そのバネ機構の設置に大きな設置スペースを要することから閉塞鍛造装置の大型化を招くと共に、各バネ機構の配置バランスを考慮する必要があり、更に各バネ機構が閉塞鍛造装置の内部に収容されて配設されることから、その交換等の作業が複雑で厄介になりメンテナンスコストの増大が懸念される。

一方、特許文献２の閉塞鍛造装置によると、パンチによるパンチ穴成形に引き続いて中バリ抜きが１動作で行える。しかし、型締めシリンダ及び上ピストンや下ピストン等の油圧機構、この油圧機構を作動させるための油圧制御装置及び油冷却装置等の付帯設備を要し、設備が大型化すると共に複雑になり多くの設備コストやメンテナンスコストを要する。また、油圧機構や油圧制御装置からの油漏れによる環境への影響が生じる可能性が懸念される。

従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、油圧装置を使用することなく構成の簡素化が得られ、コンパクトでメンテナンス性に優れた閉塞鍛造装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に記載の閉塞鍛造装置の発明は、上型が取り付けられ軸線に沿って昇降する上ダイプレートと下型が取り付けられる下ダイプレートが対向してプレス機に配置され、素材を上記上型と下型からなる型内に閉塞し、上型及び下型にそれぞれ穿設された上側パンチ挿入孔と下側パンチ挿入孔から上側パンチ及び下側パンチを挿入して閉塞鍛造成形する閉塞鍛造装置において、上ダイプレートの下降により下降する上型と、該下降する上型と協働して素材を型内に閉塞すると共に上型に押下げられて下降する下型と、該下型の下降に伴って上記下側パンチ挿入孔から型内に挿入する下側パンチと、上記下型と上側パンチとの間に介在し、下型の下降動作を変換して上記上側パンチ挿入孔から上記上側パンチを型内に挿入するカム機構と、該カム機構と上ダイプレートとの間に介在して上型による押し下げに抗する反力を上記カム機構を介して下型に付与する弾性部材とを備えたこと特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の閉塞鍛造装置において、上記カム機構は、上ダイプレートの下面に、上記軸線と同軸上に配置されて該上ダイプレートの下面に圧接する上方方向に上カム付勢手段により付勢付与されると共に、外周に第１勾配カム面が形成された上カムと、上記第１勾配カム面に摺動可能に接する第２勾配カム面及び第３勾配カム面を有して上ダイプレートの下面に沿って上記軸線に対して接離方向に移動自在に支持され、軸線に接近する方向に移動して上記上カムを上記軸線に沿って下方に押動する上側中間カムと、上記軸線と同軸上に配置されて下型に結合されると共に外周に第４勾配カム面が形成されたバンパカムと、上記第４勾配カム面に摺動可能に接する第５勾配カム面及び第６勾配カム面を有し下ダイプレートの上面に沿って上記軸線に対して接離方向に移動自在に支持され、上記バンパカムの下降により軸線から離反する方向に押動される下側中間カムと、上記第６勾配カム面に摺動可能に接する第７勾配カム面を有して昇降に自在に支持され、上記下側中間カムの軸線から離反する方向への移動により上方に押動される加圧下カムと、該加圧下カムと一体的に設けられて上記上側中間カムの第３勾配カム面に摺動可能に接する第８勾配カム面を有し、上昇によって上記上側中間カムを軸線に接近する方向に押動する加圧上カムとを備え、上記軸線に沿って延在して頂端が上記上型の上側パンチ挿入孔に挿入する上側パンチの基端が上記上カムに支持されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２の閉塞鍛造装置において、上記上カムの第１勾配カム面、上側中間カムの第２勾配カム面及び第３勾配カム面、バンパカムの第４勾配カム面、下側中間カムの第５勾配カム面及び第６勾配カム面、加圧下カムの第７勾配カム面及び加圧上カムの第８勾配カム面は、それぞれ上記軸線の回りに複数対称配置されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３の閉塞鍛造装置において、上記上側中間カムを、該第２勾配カム面が上記上カムの第１勾配カム面に圧接する方向に付勢する上側カム付勢手段を有し、上記下側中間カムを、該第５勾配カム面が上記バンパカムの第４勾配カム面に圧接する方向に付勢する下側カム付勢手段を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の閉塞鍛造装置において、上記弾性部材は、上記軸線方向に延在し基端が上記加圧下カムに支持され頂端が上ダイプレートの下面に対向することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の閉塞鍛造装置において、上記下側パンチ挿入孔が下型に穿孔されたノックアウトピン孔であり、下側パンチがノックアウトピンであることを特徴とする。

請求項１の発明によると、上型の下降により下型と上型による型内に素材を閉塞して上型に穿設された上側パンチ挿入孔及び下型に穿設された下側パンチ挿入孔から上側パンチと下側パンチを挿入して成形する閉塞鍛造装置において、下型の下降に伴って下側パンチ挿入孔から型内に下側パンチを挿入し、かつ下型の下降動作を変換して上側パンチ挿入孔から上側パンチを型内に挿入するカム機構を備え、かつカム機構と上ダイプレートとの間に介在した弾性部材によりカム機構を介して下型に反力を付与することから、上ホルダ本体と上ホルダベースとの間に収容してバネ機構を配置しかつ下ホルダと下ホルダベースの間に収容してバネ機構を直接的にバネ機構を配置した従来の閉塞鍛造装置に比べ、弾性部材の目視確認及び脱着等が容易になりメンテナンス性が向上すると共に、複雑な油圧機構及び油圧制御装置等の付帯設備が不要であり構成の簡素化及びコンパクト化が得られる。

請求項２の発明は、カム機構の具体的構成を示し、互いに摺動可能に接する勾配カム面を備えた上カム、上側中間カム、バンパカム、下側中間カム、加圧下カム及び加圧上カムによる簡単な構成でカム機構を形成することができる。また、互いに接する勾配カム面の接触角を変更することにより、上カムに配設された上側パンチを型内に挿入する押圧力、挿入速度、挿入寸法等の鍛造条件を容易に変更することができる。また、各弾性部材が軸線の回りに対称配置されて各弾性部材の配置バランスが確保できる。

請求項３の発明によると、上カムの第１勾配カム面、上側中間カムの第２勾配カム面及び第３勾配カム面、バンパカムの第４勾配カム面、下側中間カムの第５勾配カム面及び第６勾配カム面、加圧下カムの第７勾配カム面及び加圧上カムの第８勾配カム面をそれぞれ軸線の回りに複数対称配置することにより、軸線に沿った均衡のとれた押圧力を上側パンチに付与することができ、良好な閉塞鍛造を得ることができる。

請求項４の発明によると、上側カム付勢手段により上側中間カムの第２勾配カム面が上カムの第１勾配カムに追従して圧接し、かつ下側カム付勢手段により下側中間カムの第５勾配カム面がバンパカムの第４勾配カム面に追従して圧接することにより、円滑なカム動作が確保でき、良好な閉塞鍛造が得られる。

請求項５の発明は、弾性部材の具体的配置構成を示すものであって、基端を加圧下カムに支持し頂端を上ダイプレートの下面に対向配置することにより、上ダイプレートを上昇させることによって容易に弾性部材の交換等のメンテナンスが行える。

請求項６の発明によると、ノックアウトピンにより下側パンチを兼備することにより、構成部品の削減及び構成の簡素化が得られる。

以下、本発明に係る閉塞鍛造装置の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。

図１乃至図３は閉塞鍛造装置１の構成説明図であり、図１は図示しないプレス機が上死点にある状態、図２は成形途中状態、図３は図示しないプレス機が下死点にある状態における閉塞鍛造装置の断面図である。

図中１１はプレス機のラムに取り付けられる上ダイプレートであり、３１は上ダイプレート１１と対向配置されてプレス機に取り付けられる下ダイプレートである。上ダイプレート１１はラムの昇降によって軸線Ｌに沿って上死点位置と下死点位置との間を下ダイプレート３１に対して接離する方向に昇降する。

上ダイプレート１１の中央部下面に上カム支持部１１ａが突設すると共に、軸線Ｌの回りに対称配置されて上ダイプレート１１の下面端部に底部１２ａを有する環状の弾性部材受部１２が複数、本実施の形態では４つの弾性部材受部１２（２つのみ図示）が凹設されている。更に、上ダイプレート１１の下面には、上カム支持部１１ａを囲むように円筒状で、かつ後述する上側中間カム２２の移動を可能にする開口部１３ａが形成された上ブロック１３が取り付けられている。上ブロック１３の下端に上型１５が装着され、上型１５は、その外周に形成された段部がストッパリング１４に係止されて上ブロック１３に固設されている。

上型１５は、ストッパリング１４から下方に突出する下面の外周に沿って嵌合突起１５ｂが形成された合わせ面１５ａを有し、合わせ面１５ａの中央部に成形面１６が凹設されると共に軸線Ｌと同軸上で貫通する上側パンチ挿入孔となるインナーパンチ挿入孔１７が形成されている。

また、上ダイプレート１１の上カム支持部１１ａと上型１５との間に、上面１８ａが上カム支持部１１ａに当接可能でかつ、外周に下降するに従って漸次外側に移行して軸線Ｌから離れる平面状の第１勾配カム面１８ｂが軸心Ｌの回りに対称配置された複数、本実施の形態では４つの第１勾配カム面１８ｂ（２つのみ図示）が形成された断面台形の上カム１８が上カム付勢手段、例えばスプリング１９によってその上面１８ａが上カム支持部１１ａに圧接する方向に常時付勢されている。この上カム１８には、その下面１８ｃに基端部が支持されて先端２０ａが上型１５のインナーパンチ挿入孔１７に挿入されて上側パンチであるインナーパンチ２０が設けられている。

更に、上ダイプレート１１の下面には、軸線Ｌの回りに対称配置されて放射状に延在する４つの誘導手段、本実施の形態では図示しないガイドレールが設けられ、各ガイドレールに上側中間カム２２の上部２２ａが摺動可能に嵌合し、上カム１８に対して接離する矢印Ａ及びＢ方向に移動可能に上側中間カム２２が配置されている。上側中間カム２２は、その軸線Ｌ側に上方に移行するに従って漸次軸線Ｌ側に移行して上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに摺動可能な平面状の第２勾配カム面２２ｂが形成され、かつ軸線Ｌと離れた側には上方に移行するに従って漸次外側に移行して軸線Ｌから離れる平面状の第３勾配カム面２２ｃが形成されている。

各上側中間カム２２は、図示しない上側カム付勢手段、例えばスプリングによって第２勾配カム面２２ｂが上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに圧接する矢印Ａ方向に常時付勢されている。このスプリングによる付勢により上側中間カム２２の第２勾配カム面２２ｂが上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに追従して圧接し、円滑なカム動作が確保できる。

この上側中間カム２２は、図１に示すように上カム１８の上面１８ａが上カム支持部１１ａに当接した上昇位置において上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに第２勾配カム面２２ｂが当接することによって矢印Ａ方向への移動が規制されて後退位置に保持され、かつ図３に示すように上カム１８が上カム支持部１１ａから離れた下降位置において第１勾配カム面１８ｂに第２勾配カム面２２ｂが当接して移動が規制された前進位置に保持される。

下ダイプレート３１は、その中央部に軸線Ｌと同軸上に下側パンチ挿入孔となるノックアウトバー挿通孔３１ａが貫通し、かつノックアウトバー挿通孔３１ａを囲むように円筒状で、かつ後述する下側中間カム４２の移動を可能にする開口部３２ａが形成された下ブロック３２が立設されている。

この下ブロック３２内に軸線Ｌに沿って昇降移動可能に下型３４及び下型３４の下面に結合されたバンパカム３７が保持されている。

下ブロック３２に昇降移動可能に保持される下型３４は、下ブロック３２の上端に設けられるストッパリング３３に段部３４ｃが当接することによって上方への移動端である上昇位置が規制される。更に、下型３４はストッパリング３３から上方に突出する上面の外周に沿って上型１５の嵌合突起１５ｂに嵌合可能な嵌合部３４ｂ及び合わせ面１５ａに当接可能な合わせ面３４ａを有し、合わせ面３４ａの中央部に成形面３５が凹設されると共に軸線Ｌに沿って下側パンチ挿入孔となるノックアウトピン孔３６が形成されている。

バンパカム３７は、中央部に軸線Ｌと同軸上で貫通する孔部３７ａを有し、下部外周に軸線Ｌの回りに４つの第４勾配カム面３７ｂが対称配置されている。これらの各第４勾配カム面３７ｂは下降するに従って漸次に軸線Ｌ側に移行する平面状に形成されている。

下ダイプレート３１のノックアウトバー挿通孔３１ａに昇降するノックアウトバー３８の上部が貫通し、ノックアウトバー３８の先端によって、バンパカム３７の孔部３７ａ及び下型３４のノックアウトピン孔３６に摺動可能に嵌挿された下側パンチとなるノックアウトピン３９の基端が支持されている。このように、ノックアウトピン３９が下側パンチを兼備することにより、構成部品が削減されて構成の簡素化が得られる。

更に、下ダイプレート３１の上面には、上ダイプレート１１に設けた各スライダレールと対向して配設されて軸線Ｌを中心に放射状に延在する４つの誘導手段、本実施の形態では図示しないガイドレールが設けられ、各ガイドレールに下側中間カム４２の下部４２ａが摺動可能に嵌合し、バンパカム３７に対して接離する矢印Ｃ及びＤ方向に移動可能に下側中間カム４２が支持されている。

下側中間カム４２は、その軸線Ｌ側に下方に移行するに従って軸線Ｌ側に漸次移行してバンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂに摺動自在に接する平面状の第５勾配カム面４２ｂが形成され、軸線Ｌと離れる側には下方に移行するに従って漸次に外側に移行して軸線Ｌから離れる平面状の第６勾配カム面４２ｃが形成されている。各下側中間カム４２は、図示しない下側カム付勢手段、例えばスプリングによって第５勾配カム面４２ｂがバンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂに圧接する軸線Ｌ側、即ち矢印Ｃ方向に常時付勢されている。このスプリングによる付勢により下側中間カム４２の第５勾配カム面４２ｂがバンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂに追従して圧接し、円滑なカム動作が確保できる。

この下側中間カム４２は、図１及び図２に示すようにスプリングの付勢によって矢印Ｃ方向に付勢されて第５勾配カム面４２ｂと第４勾配カム面３７ｂが摺動自在に接するバンパカム３７を、下型３４の段部３４ｃがストッパリング３３に当接する上昇位置に保持する前進位置と、図３に示すように下降位置に下降するバンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂと第５勾配カム面４２ｂによって軸線Ｌから離れる矢印Ｄ方向の後退位置まで移動する。

更に、下ダイプレート３１の上面に各下側中間カム４２に隣接して下ダイプレート３１に軸線Ｌの回りに対称配置された４つのガイドポスト４５が立設し、各ガイドポスト４５にガイドされて加圧下カム４６が昇降自在、即ち矢印Ｅで示す上方向及び矢印Ｆで示す下方向に移動自在に支持されている。

加圧下カム４６は、ガイドポスト４５に昇降自在に支持されたブロック状のカム本体４６Ａを有し、カム本体４６Ａの上部に上ダイプレート１１の弾性部材受部１２に対向して弾性部材支持部４６ａが形成され、弾性部材支持部４６ａに軸線Ｌ方向に沿って延在するスプリング、ガスダンパ、クッションゴム等からなる弾性部材４７の基端部が支持されている。この弾性部材４７の頂端４７ａは弾性部材受部１２内に達し、弾性部材受部１２の底部１２ａと対向している。このように軸心Ｌの回りに対称配置された各加圧下カム４６に弾性部材４７を配置することによって、各弾性部材４７が軸線Ｌの回りに対称配置されて各弾性部材４７の配置バランスが確保できる。また、カム本体４６Ａの下部には、上方に移行するに従って漸次軸線Ｌ側に移行する平面状で下側中間カム４２の第６勾配カム面４２ｃに摺動自在な平面状の第７勾配カム面４６ｃが形成されている。

加圧下カム４６のカム本体４６Ａの上部から上方に延在する加圧上カム４８が設けられ、この加圧上カム４８の上部には下方に移行するに従って漸次軸線Ｌ側に移行する平面状で上側中間カム２２の第３勾配カム面２２ｃに摺接可能な第８勾配カム面４８ｃが形成されている。

次に、このように構成された閉塞鍛造装置１の動作及び作用について図１乃至図３、及び図４の鍛造工程を示すフローチャートに従って説明する。

予め上ダイプレート１１に所望の上型１５及びインナーパンチ２０、下ダイプレート３１に下型３４及びノックアウトピン３９等を取り付けた閉塞鍛造装置１をプレス機に取り付け準備する。

そして、閉塞鍛造装置１が取り付けられたプレス機のラムを上死点位置に上昇して、閉塞鍛造装置１を型開き状態に保持する（準備ステップＳ１）。

この型開き状態において閉塞鍛造装置１は、図１に示すようにラムに取り付けられた上ダイプレートプレート１１が上死点位置に保持され、上型１５と下型３４は所定間隔離間した状態にある。上カム１８はスプリング１９の張力によってその上面１８ａが上カム支持部１１ａに当接した上昇位置に保持される。この上昇位置に保持された上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに第２勾配カム面２２ｂが当接して上側中間カム２２は後退位置に保持されている。

一方、下側中間カム４２は、スプリングにより軸線Ｌに接近する矢印Ｃ方向に付勢されて第５勾配カム面４２ｂと第４勾配カム面３７ｂの摺接によってバンパカム３７を、下型３４の段部３４ｃがストッパリング３３に当接する上昇位置に維持する前進位置に保持されている。下側中間カム４２の第６勾配カム面４２ｃに第７勾配カム面４６ｃが当接して加圧下カム４６が下降位置に保持され、加圧上カム４８の第８勾配カム面４８ｃは上側中間カム２２の第３勾配カム面２２ｃから離れた下降位置に保持されている。更に、加圧下カム４６の弾性部材支持部４６ａに基端部が支持された弾性部材４７の頂端４７ａは、上ダイプレート１１に形成された弾性部材受部１２の底部１２ａから離れている。

また、上カム１８に基端が支持されたインナーパンチ２０は、上型１５のインナーパンチ挿入孔１７内に挿入されて先端２０ａが成形面１６と同一面位置となる退避位置に維持されている。一方、ノックアウトバー３８に支持されかつノックアウトピン孔３６内に挿入されたノックアウトピン３９は、その頂端３９ａが下型３４の成形面３５から寸法αだけノックアウトピン孔３６内の後退位置に維持されている。

この型開き状態において、下型３４に凹設された成形面３５上に素材をセットする（素材セットステップＳ２）。

素材のセット後、プレス機を作動させて下降するラムによって上ダイプレート１１を下降させる。上ダイプレート１１の下降により図２に示すように上型１５の嵌合突起１５ｂと下型３４の嵌合部３４ｂが嵌合して互いの合わせ面１５ａと３４ａが接触して上型１５と下型３４より素材を閉塞する。より詳細には、下型３４の成形面３５上にセットされた素材が下型３４の成形面３５と上型１５の成形面１６とで挟持され、これら成形面１６、３５及び退避位置に保持されたノックアウトピン３９の頂端３９ａ、インナーパンチ２０の先端２０ａによって形成された成形空間４０内に閉塞して鍛造成形される（第１動作ステップＳ３）。

この第１動作ステップＳ３によって、加圧上カム４８の第８勾配カム面４８ｃが上側中間カム２２の第３勾配カム面２２ｃに接触し、加圧下カム４６に設けられた弾性部材４７の頂端４７ａが上ダイプレート１１の形成された弾性部材受部１２の底部１２ａに接触する。なお、ノックアウトピン３９は、成形面３５から頂端３９ａまでの寸法αが保持され、ノックアウトピン孔３６内の後退位置に退避している。また、上カム１８に支持されたインナーパンチ２０は、その先端２０ａが成形面１６と同一面に維持されてインナーパンチ挿入孔１７内に退避している。

次に、この第１動作ステップＳ３に連続してラムを下死点まで下降し、上ダイプレート１１を図３に示す下死点に達するまで下降を続ける（第２動作ステップＳ４）。

この第２動作ステップＳ４おいて下降するラムによって上ダイプレート１１の下降を続けると、下降する上型１５によって下型３４がラムによる上ダイプレート１１の下降速度Ｖ１で押し下げられ、下型３４に結合されたバンパカム３７が下型３４と共に下降速度Ｖ１で下降する。下型３４及びバンパカム３７の下降に伴ってノックアウトバー３８に基端が支持されたノックアウトピン３９の頂端３９ａが、成形面３５からの寸法βまでノックアウトピン孔３６内を進入する。即ちノックピン３９が型内に寸法（α−β）だけ進入する。

一方、バンパカム３７の下降に伴って、バンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂに第５勾配カム面４２ｂが摺動自在に接する下側中間カム４２が前進位置からガイドレールに誘導されて軸線Ｌから離れる矢印Ｄ方向に押動する。

下降するバンパカム３７によって矢印Ｄ方向に押動される下側中間カム４２の第６勾配カム面４２ｃに第７勾配カム面４６ｃが摺動自在に接する加圧下カム４６が弾性部材４７を圧縮付与しつつガイドポスト４５に沿って下降位置から矢印Ｅ方向に上昇する。

加圧下カム４６の上昇に伴って加圧上カム４８が上昇し、加圧上カム４８の第８勾配カム面４８ｃに第３勾配カム面２２ｃが摺動自在に接する上側中間カム２２を後退位置から前進位置に向かって矢印Ａ方向に押動する。

この上側中間カム２２のＡ方向への押動に伴って、上側中間カム２２の第２勾配カム面２２ｂに第１勾配カム面１８ｂが摺動自在に接する上カム１８がスプリング１９の張力に抗して上カム支持部１１ａから離れて軸線Ｌに沿って下降し、上カム１８に支持されたインナーパンチ２０が共に下降する。ここで、インナーパンチ２０の下降速度Ｖは、上ダイプレート１１の下降速度Ｖ１に上側中間カム２２によって上カム１８を押し下げられる押下速度Ｖ２が付与され（Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２）、上型１５の下降速度Ｖ１より大きくなりインナーパンチ２０の頂端２０ａが成形面１６から突出して型内に進入する。

このように上型１５及び下型３４によって形成された型内にノックアウトピン３９及びインナーパンチ２０が進入することで、第１動作ステップＳ３において鍛造された素材が、上型１５及び下型３４の成形面１６、３５及び進入したノックアウトピン３９の頂端３９ａ及びインナーパンチ２０の先端２０ａによって形成された成形空間４０内に型満して所定の形状に鍛造成形される。

この第２動作ステップＳ４において、バンパカム３７の下降により下側中間カム４２を介して上昇する加圧下カム４６によって圧縮付与された弾性部材４７の反力Ｒ１が加圧下カム４２を下方に押し下げる矢印Ｆ方向に作用し、加圧下カム４６の第７勾配カム面４６ｃに第６勾配カム面４２ｃが摺動自在に圧接する下側中間カム４２を前進位置側に押圧する矢印Ｃ方向に伝達され、その反力が下側中間カム４２の第５勾配カム面４２ｂに摺動自在に圧接する第４勾配カム面３７ｂを介してバンパカム３７を押し上げる方向、即ち上型１５からの押圧力に対向する反力Ｒ２がバンパカム３７に作用する。

また、インナーパンチ２０の型内進入に伴うインナーパンチ２０に作用する反力Ｒ３は、インナーパンチ２０を支持する上カム１８を押し上げる方向に作用し、上カム１８の第１勾配カム面１８ｂに摺動自在に圧接する第２勾配カム面２２ｂから上側中間カム２２に、この上側中間カム２２を後退位置側に押圧する矢印Ｂ方向に伝達され、上側中間カム２２の第３勾配カム面２２ｃに摺動自在に圧接する第８勾配カム面４８ｃから加圧上カム４８を押し下げる矢印Ｆ方向に伝達され、加圧上カム４８と一体結合された加圧下カム４６から下側中間カム４２を介してバンパカム３７に、バンパカム３７を押し上げる方向の反力Ｒ４として作用する。

これらの反力Ｒ２及びＲ４が上型１５からの押圧力に対向する反力として下型３４に付加され、上型１５の合わせ面１５ａと下型３４の合わせ面３４ａを十分な圧接力で圧接する型締め力が確保でき、インナーパンチ２０及びノックアウトピン３９を型内に進入させる型満しに伴う型開きが確実に防止できる。これにより鍛造品に発生するバリの発生を抑制すると共に、材料歩留まり及び加工精度が確保できる。

ここで、この第２動作ステップＳ４においてバンパカム３７、下側中間カム４２、加圧下カム４６、加圧上カム４８、上側中間カム２２及び上カム１８により構成されるカム機構において、下降する上型１５によるバンパカム３７を押し下げる押圧力に対する下側中間カム４２を矢印Ｄ方向へ押動する押圧力は、バンパカム３７の下降方向、換言すると軸線Ｌに対する第４勾配カム面３７ｂと第５勾配カム面４２ｂの接触角に相応して減少すると共に、接触角に応じてバンパカム３７の下降速度と下側中間カム４２の相対移動速度及び相対移動量が変化する。

同様に、下側中間カム４２による矢印Ｄ方向への押圧力に対する加圧下カム４６を矢印Ｅ方向に上昇させる押圧力は下側中間カム４２を押動する矢印Ｄ方向に対する第６勾配カム面４２ｃと第７勾配カム面４６ｃの接触角に相応して減少すると共に、接触角に応じて下側中間カム４２と加圧下カム４６の相対移動速度及び相対移動量が変化する。また、加圧上カム４８による矢印Ｅ方向への押圧力に対する上側中間カム２２を矢印Ａ方向に押動させる押圧力は、加圧上カム４８を押動する矢印Ｅ方向に対する第８勾配カム面４８ｃと第３勾配カム面２２ｃの接触角に相応して減少すると共に、接触角に応じて加圧上カム４８と上側中間カム２２の相対移動速度及び相対移動量が変化する。更に、上側中間カム２２による矢印Ａ方向への押圧力に対する上カム１８を軸線Ｌに沿って下方に押動させる押圧力は、上側中間カム２２を押動する矢印Ａ方向に対する第２勾配カム面２２ｂと第１勾配カム面１８ｂの接触角に相応して減少すると共に、接触角に応じて上側中間カム２２と上カム１８の相対移動速度及び相対移動量が変化する。

従って、上カム１８に配設されたインナーパンチ２０を型内に挿入する押圧力、挿入速度、挿入寸法等の鍛造条件は、互いに摺動自在に接触する第４勾配カム面３７ｂと第５勾配カム面４２ｂ、第６勾配カム面４２ｃと第７勾配カム面４６ｃ、第８勾配カム面４８ｃと第３勾配カム面２２ｃ、第２勾配カム面２２ｂと第１勾配カム面１８ｂの各接触角を適宜予めシミュレーションや実験等により設定することにより確保でき、所期の型満による所定形状の鍛造成形が得られる。

このようにして鍛造成形を行った後、プレス機のラムを下死点位置から上死点位置に上昇させる（型開きステップＳ５）。ラムの上昇に伴って上ダイプレート１１の上昇により、上ダイプレート１１と共に上型１５が上昇して下型３４への押圧力が次第に解除され、スプリングによって前進位置側、即ち矢印Ｃ方向に付勢された各下側中間カム４２が前進位置へ移動し、移動する各下側中間カム４２の第５勾配カム面４２ｂに摺動可能に接するバンパカム３７の第４勾配カム面３７ｂを介してバンパカム３７及び下型３４を、下型３４の段差３４ｃがストッパリング３３に当接するまで上昇させてバンパカム３７及び下型３４を上昇位置に保持し、上型１５の合わせ面１５ａと下型３４の合わせ面３４ａを離間させて型開きする。

一方、下型中間カム４２の前進位置への移動に伴って第６勾配カム面４２ｃに第７勾配カム面４６ｃが接する加圧下カム４６及び加圧上カム４８が下降位置に下降し、かつ上ダイプレート１１の上昇により加圧上カム４８の第８勾配カム４８ｃから上側中間カム２２の第３勾配カム２２ｃが離れ、更に弾性部材４７の頂端４７ａが上ダイプレート１１に形成された弾性部材受部１２の底部１２ａから離れる。

上カム１８は、スプリング１９の張力によって上昇して上カム支持部１１ａに上面１８ａが当接する上昇位置に移動し、上型１５のインナーパンチ挿入孔１７に挿入されたインナーパンチ２０を退避位置に移動する。この上カム１８の移動により第１勾配カム面１８ｂに第２勾配カム面２２ｂが摺動自在に接する上側中間カム２２が、前進位置から後退位置に押動される。

しかる後、ノックアウトバー３８を上昇させてノックアウトピン３９を退避位置から上昇位置に上昇させて、ノックアウトピン孔３６内を上昇移動するノックアウトピン３９の頂端３９ａにより下型３４の成形面３５及びノックアウトピン孔３６に嵌合して保持されている鍛造品を上方に押し出し、鍛造品を搬出する。しかる後ノックアウトバー３８を下降させ、ノックアウトピン３９を退避位置に下降させる（ワーク搬出ステップＳ６）。

このように構成された本実施の形態に係る閉塞鍛造装置１によると、第２動作ステップにおいて下型３４の下降に伴ってノックアウトピン３９がノックアウトピン孔３６から型内に挿入し、かつ下型３４の下降動作を変換してインナーパンチ挿入孔１７からインナーパンチ２０を型内に挿入する上カム１８、上側中間カム２２、バンパカム３７、下側中間カム４２、加圧下カム４６及び加圧上カム４８からなるカム機構を備え、かつ加圧下カム４６と上ダイプレート１１との間に介在した弾性部材４７によりカム機構を介して下型３４に反力を付与することから、弾性部材４７の目視確認、及び上ダイプレート１１の上昇により容易に弾性部材４７の脱着等が容易になりメンテナンス性が向上すると共に、複雑な油圧機構及び油圧制御装置等の付帯設備が不要であり、構成の簡素化及びコンパクト化が得られる。また、カム機構により弾性部材４７に付加される荷重が低減され、弾性部材４７及び弾性部材４７を支持する各部の要求強度の低減が得られると共に、コンパクト化が得られる。

また、上カム１８の第１勾配カム面１８ｂ、上側中間カム２２、加圧下カム４６及び加圧上カム４８を軸線Ｌの回りに複数対称配置することにより軸線Ｌに沿った均衡のとれた押圧力をインナーパンチ２０に付与することができ、良好な閉塞鍛造を得ることができる。

また、カム機構の互いに接する第４勾配カム面３７ｂと第５勾配カム面４２ｂ、第６勾配カム面４２ｃと第７勾配カム面４６ｃ、第８勾配カム面４８ｃと第３勾配カム面２２ｃ、第２勾配カム面２２ｂと第１勾配カム面１８ｂのいずれかの任意の接触角を変更することにより、上カム１８に配設されたインナーパンチ２０を型内に挿入する押圧力、挿入速度、挿入寸法等の鍛造条件を容易に変更することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では加圧下カム４６と加圧上カム４８を一体的に結合したが、加圧下カム４６と加圧上カム４８を予め一体に形成することもできる。

本発明の実施の形態に係る閉塞鍛造装置の構成図であり、プレス機が上死点にある状態を示す閉塞鍛造装置の断面図である。 成形途中状態を示す閉塞鍛造装置の断面図である。 プレス機が下死点にある状態の閉塞鍛造装置の断面図である。 鍛造行程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 閉塞鍛造装置
１１ 上ダイプレート
１２ 弾性部材受部
１３ 上ブロック
１５ 上型
１７ インナーパンチ挿入孔（上側パンチ挿入孔）
１８ 上カム
１８ｂ 第１勾配カム面
１９ スプリング（上カム付勢手段）
２０ インナーパンチ（上側パンチ）
２２ 上側中間カム
２２ｂ 第２勾配カム面
２２ｃ 第３勾配カム面
３１ 下ダイプレート
３１ａ ノックアウトバー挿通孔（下側パンチ挿入孔）
３４ 下型
３５ 成形面
３６ ノックアウトピン孔（下側パンチ挿入孔）
３７ バンパカム
３７ｂ 第４勾配カム面
３９ ノックアウトピン（下側パンチ）
４０ 成形空部
４２ 下側中間カム
４２ｂ 第５勾配カム面
４２ｃ 第６勾配カム面
４６ 加圧下カム
４６Ａ カム本体
４６ａ 弾性部材支持部
４６ｃ 第７勾配カム面
４７ 弾性部材
４７ａ 頂端
４８ 加圧上カム
４８ｃ 第８勾配カム面
Ｌ 軸線

Claims (6)

1. 上型が取り付けられ軸線に沿って昇降する上ダイプレートと下型が取り付けられる下ダイプレートが対向してプレス機に配置され、素材を上記上型と下型からなる型内に閉塞し、上型及び下型にそれぞれ穿設された上側パンチ挿入孔と下側パンチ挿入孔から上側パンチ及び下側パンチを挿入して閉塞鍛造成形する閉塞鍛造装置において、
   上ダイプレートの下降により下降する上型と、
   該下降する上型と協働して素材を型内に閉塞すると共に上型に押下げられて下降する下型と、
   該下型の下降に伴って上記下側パンチ挿入孔から型内に挿入する下側パンチと、
   上記下型と上側パンチとの間に介在し、下型の下降動作を変換して上記上側パンチ挿入孔から上記上側パンチを型内に挿入するカム機構と、
   該カム機構と上ダイプレートとの間に介在して上型による押し下げに抗する反力を上記カム機構を介して下型に付与する弾性部材とを備えたこと特徴とする閉塞鍛造装置。
2. 上記カム機構は、
   上ダイプレートの下面に、上記軸線と同軸上に配置されて該上ダイプレートの下面に圧接する上方方向に上カム付勢手段により付勢付与されると共に、外周に第１勾配カム面が形成された上カムと、
   上記第１勾配カム面に摺動可能に接する第２勾配カム面及び第３勾配カム面を有して上ダイプレートの下面に沿って上記軸線に対して接離方向に移動自在に支持され、軸線に接近する方向に移動して上記上カムを上記軸線に沿って下方に押動する上側中間カムと、
   上記軸線と同軸上に配置されて下型に結合されると共に外周に第４勾配カム面が形成されたバンパカムと、
   上記第４勾配カム面に摺動可能に接する第５勾配カム面及び第６勾配カム面を有し下ダイプレートの上面に沿って上記軸線に対して接離方向に移動自在に支持され、上記バンパカムの下降により軸線から離反する方向に押動される下側中間カムと、
   上記第６勾配カム面に摺動可能に接する第７勾配カム面を有して昇降に自在に支持され、上記下側中間カムの軸線から離反する方向への移動により上方に押動される加圧下カムと、
   該加圧下カムと一体的に設けられて上記上側中間カムの第３勾配カム面に摺動可能に接する第８勾配カム面を有し、上昇によって上記上側中間カムを軸線に接近する方向に押動する加圧上カムとを備え、
   上記軸線に沿って延在して頂端が上記上型の上側パンチ挿入孔に挿入する上側パンチの基端が上記上カムに支持されたことを特徴とする請求項１に記載の閉塞鍛造装置。
3. 上記上カムの第１勾配カム面、上側中間カムの第２勾配カム面及び第３勾配カム面、バンパカムの第４勾配カム面、下側中間カムの第５勾配カム面及び第６勾配カム面、加圧下カムの第７勾配カム面及び加圧上カムの第８勾配カム面は、それぞれ上記軸線の回りに複数対称配置されたことを特徴とする請求項２に記載の閉塞鍛造装置。
4. 上記上側中間カムを、該第２勾配カム面が上記上カムの第１勾配カム面に圧接する方向に付勢する上側カム付勢手段を有し、
   上記下側中間カムを、該第５勾配カム面が上記バンパカムの第４勾配カム面に圧接する方向に付勢する下側カム付勢手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の閉塞鍛造装置。
5. 上記弾性部材は、上記軸線方向に延在し基端が上記加圧下カムに支持され頂端が上ダイプレートの下面に対向することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の閉塞鍛造装置。
6. 上記下側パンチ挿入孔が下型に穿孔されたノックアウトピン孔であり、下側パンチがノックアウトピンであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の閉塞鍛造装置。
   

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