JP3930160B2 - 鍛造用金型の制御方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティに鍛造用素材が装填され、ポンチの加圧作用下に鍛造成形することが可能な鍛造用金型の制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、互いに接合された上部ダイスおよび下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材を挿入し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛造成形する鍛造用金型が知られている。
【０００３】
ところで、本出願人は、ポンチが下型に当接して下死点に到達するまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構が設けられた鍛造用金型装置を提案している（特願平９−３３５９２３号）。
【０００４】
この緩衝機構は、圧力流体（圧油）が充填された圧力室に沿って変位自在に設けられたピストンを有し、前記ピストンの変位作用下に、ポンチが下型に当接して下死点に到達するまでの剰余の変位量を前記圧力室内に充填された圧力流体（圧油）によって好適に吸収する機能を営む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合、上型と下型とが当接しても金型に損傷を与えることを防止し、金型の耐久性を向上させることが可能な鍛造用金型の制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構が設けられた鍛造用金型の制御方法であって、
前記第１型部材に設けられたキャビティ内に鍛造用素材が装填され、前記第２型部材に設けられたポンチが変位して前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始してから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が成形初期の段階における初期設定圧に到達しているか否かを検出し、前記圧力流体の圧力が初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を強制的に外部に導出することを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記圧力室内に充填された圧力流体は圧油からなり、前記圧力流体は、電磁弁を付勢してリリーフ弁のリリーフ圧を開放することにより、外部に導出される。
【０００８】
また、前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出し、前記圧力流体の圧力が所定の充填圧の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位が停止される。
【０００９】
さらに、前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始した後、前記第１型部材と第２型部材とが当接する際の突き当て荷重を荷重センサによって検出し、前記荷重センサから導出される検出信号に基づいて前記鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００１０】
さらにまた、前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの間における圧力室内の圧力流体のリリーフ圧を検出し、前記リリーフ圧が所定の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位が停止される。
【００１１】
なお、前記圧力室内の圧力流体中に混入したエアは、エア抜き回路の付勢作用下に、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に除去される。
【００１２】
さらに、本発明は、第１型部材と第２型部材とを相対的に変位させ、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始され下死点に到達する前に前記第１型部材と第２型部材とを当接させる鍛造用金型の制御装置であって、
前記第１型部材と第２型部材とが相対的に変位し、圧力室に充填された圧力流体の作用によって、前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構と、
前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段から出力される検出信号に基づき、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始されてから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前の成形初期の段階における初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を外部に導出する圧力流体制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記圧力流体制御手段は、前記圧力室に連通するインレットポートを有するリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフポートに接続され、切換作用下に前記リリーフ弁のリリーフ圧を開放する電磁弁とが含まれる。
【００１４】
前記圧力検出手段は圧力センサからなり、前記圧力センサとは別個に第１型部材と第２型部材とが当接したか否かを検出する荷重センサが設けられる。
【００１５】
なお、前記圧力室内の圧油からなる圧力流体中に混入したエアを除去するエア抜き回路を設け、前記エア抜き回路の付勢作用下に、圧力流体中に混入したエアを、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に導出すると好適である。また、前記リリーフ弁のリリーフ室に供給される圧力流体の圧力を制御する圧力制御弁を設けると好適である。
【００１６】
本発明によれば、圧力流体制御手段を介して、圧力室内に充填された圧力流体の圧力が成形初期の段階における初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体が外部に導出される。従って、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合に上型と下型とが当接しても、金型に損傷を与えることがなく、金型の耐久性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用金型の制御方法について、これを実施する制御装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る油圧制御装置１０が組み込まれた鍛造用金型１１を図１に示す。
【００１９】
この鍛造用金型１１は、四隅角部に近接して複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄが立設された第１ダイホルダ１４と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層して設けられた第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８とを有する。
【００２０】
前記第２ダイホルダ１６上には、一体的に形成された厚肉の圧入リング２０が締結手段２２を介して固定され、前記圧入リング２０の孔部内には、薄肉に形成されたスリーブ２４を介して上部ダイス２６および下部ダイス２８が一体的に接合される。
【００２１】
前記圧入リング２０の上部側に形成された環状の凹部３０には、孔部３２が形成された第１リング体３４と、前記第１リング体３４に外嵌される第２リング体３６と、前記第１リング体３４および第２リング体３６を保持する締結リング３８とが設けられる。前記第１リング体３４および第２リング体３６は、圧入リング２０の上部側に形成され、後述するキャビティ４６と同心加工された孔部３７内に同心度よく圧入される。この場合、第１リング体３４および第２リング体３６をそれぞれ別体で構成せずに、リング体として一体的に形成してもよい。
【００２２】
前記上部ダイス２６およびスリーブ２４の上面部には、後述するポンチ４０と一体的に変位する第２プレート４２と当接することにより、該ポンチ４０の変位量を規制する第１プレート４４が設けられる。なお、前記第１プレート４４を含む上部ダイス２６および下部ダイス２８等は、第１型部材として機能するものである。
【００２３】
前記第１プレート４４には、図４に示されるように、鍛造用素材に対してポンチ４０による成形荷重が確実に付与されたか否かを検出する荷重センサ４５が配設される。この場合、ポンチ４０と一体的に変位する第２プレート４２が第１プレート４４に突き当たったことを荷重センサ４５によって検出し、前記荷重センサ４５から出力される検出信号を図示しないコントローラに導入することにより、前記コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが当接してポンチ４０の変位量が規制され、鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００２４】
第１リング体３４は、例えば、超硬材料によって形成され、焼ばめ処理が施された第２リング体３６によって中心に向かって強く締め付けられた状態にある。また、前記第１リング体３４および第２リング体３６は、キャビティ４６と同心加工された孔部３７に圧入され、しかも、圧入リング２０のねじ孔に螺入される締結リング３８のテーパ部によって緊締されることにより、キャビティ４６と同心度よく圧入リング２０の凹部３０に一体的に接合されている。
【００２５】
この場合、上部ダイス２６および下部ダイス２８によってキャビティ４６が形成され、前記キャビティ４６の下部側には、鍛造品を押し出すためのノックアウトピン４８が第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８に形成された孔部５０に沿って進退自在に配設される。このキャビティ４６には、鍛造用素材として図８に示されるような第２次成形品５２が装填される。
【００２６】
圧入リング２０から所定距離離間する上方には、図示しない機械プレスのラムに連結され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部５４が設けられる。
【００２７】
この昇降部５４は、ポンチ４０が鍛造用素材に当接して鍛造成形が開始され、下死点に到達する前に上型と下型が当接することにより鍛造用素材に対する鍛造成形を終了し、その後、下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収するための緩衝機構５６を有する。
【００２８】
この緩衝機構５６は、内部に圧力室５８が形成され、前記圧力室５８に沿って上下方向に変位自在に設けられたピストン６０を有する有底円筒状のブロック体６２と、前記ブロック体６２と液密に連結され、前記圧力室５８に連通する通路６４が形成された一組の連結ブロック６６ａ、６６ｂとを含む。前記ブロック体６２の底面部には、前記ピストン６０の下降を阻止するためのリング状のストッパ６８が固定されている。
【００２９】
前記ピストン６０の外周部には、環状溝を介してリング状の高圧用パッキン７２、低圧用パッキン７４およびウエアプレート７６がそれぞれ装着されている。また、前記ピストン６０の底面部にはポンチプレート７８が固定され、前記ポンチプレート７８には、外周面の一部を囲繞するホルダ８０を介してポンチ４０が固定される。また、前記ホルダ８０の外周部には円筒状の金属製材料で形成されたガイドスリーブ８２が外嵌され、該ホルダ８０の底面部には第２プレート４２が固設される。
【００３０】
なお、ガイドスリーブ８２は、例えば、ＳＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によって形成され、また、第１リング体３４は、ガイドスリーブ８２よりも硬質な材料によって形成されると好適である。
【００３１】
前記ポンチ４０を含むホルダ８０、ガイドスリーブ８２および第２プレート４２等は、第２型部材として機能するものである。また、ポンチ４０は、第１ダイホルダ１４に立設された複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に昇降部５４と一体的に上下方向に沿って変位自在に設けられる。
【００３２】
一方の連結ブロック６６ａには、図１に示されるように、シール部材１００を介して本実施の形態に係る油圧制御装置１０が固定され、前記油圧制御装置１０には、チューブ等の管路を介して油圧源１０２が接続されている。
【００３３】
図３に示されるように、この油圧制御装置１０はリリーフ弁１０４を含み、前記リリーフ弁１０４は、通路６４を介してピストン６０が収納された圧力室５８に連通するインレットポート１０６と、排出用通路１０８を介して油圧源１０２のタンク１１０に連通するアウトレットポート１１２と、リリーフ圧供給用通路１１４を介して図示しないリリーフ室にリリーフ圧を供給するリリーフポート１１６とを有する。
【００３４】
前記通路６４の途中には、パイロット操作用のチェック弁１１７を介して油圧源１０２のタンク１１０に貯留された圧油を圧力室５８に供給する供給用通路１１８が接続されているとともに、通路１１９を介して前記圧力室５８内の圧油の油圧を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１２１が接続されている。なお、前記圧力センサ１２１に代替して図示しない一組の圧力センサを用い、該一組の圧力センサからそれぞれ出力される検出信号を図示しないコントローラに導入し、前記一組の検出信号のＡＮＤをとって検出するようにしてもよい。
【００３５】
リリーフ弁１０４は、圧力室５８に充填された圧油の油圧がリリーフ室に充填された圧油の油圧を越えて図示しない弁体が変位することにより、インレットポート１０６とアウトレットポート１１２とが連通する弁開状態となり、一方、圧力室５８に充填された圧油の油圧がリリーフ室に充填された圧油の油圧以下では、インレットポート１０６とアウトレットポート１１２の連通が遮断された弁閉状態となるように構成されている。
【００３６】
前記リリーフ圧供給用通路１１４から分岐する通路１２０には、パイロット操作用のチェック弁１２２を介して高圧用アキュムレータ１２４が接続され、また前記排出用通路１０８から分岐する通路１２６には、低圧用アキュムレータ１２８が接続される。また、前記低圧用アキュムレータ１２８は、パイロット操作用のチェック弁１２３を介して供給用通路１１８に接続されている。なお、前記低圧用アキュムレータ１２８は大容量のピストンタイプを、前記高圧用アキュムレータ１２４は風船タイプを用いると好適である。
【００３７】
前記チェック弁１２２は、通常、弁開状態にあり、パイロット圧の供給作用下に弁閉状態となって高圧用アキュムレータ１２４の内圧を保持することにより、該高圧用アキュムレータ１２４を保護する機能を有する。
【００３８】
前記圧力室５８は、通路１２５を介して該圧力室５８内に充填された圧油中に混入したエアを除去するエア抜き回路１２７の入力側に接続され、前記エア抜き回路１２７の出力側は通路１２９を介して排出用通路１０８に接続されている。
【００３９】
このエア抜き回路１２７は、ノーマルオープンタイプの電磁弁からなるエア抜き弁１３１を有し、前記エア抜き弁１３１を弁開状態とすることにより、圧力室５８から漏出する少量の圧油と共に該圧油中に混入されたエアを排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出する機能を営む。この結果、圧力室５８内に充填された圧油中のエアが除去される。
【００４０】
また、リリーフ圧供給用通路１１４には、電磁弁からなるリリーフ圧抜き弁１３３の切換作用下に、リリーフ弁１０４のリリーフ室に貯留された圧油を排出用通路１０８に導出することにより前記リリーフ弁１０４のリリーフ設定圧を零とする、リリーフ圧抜き回路１３５が設けられる。前記リリーフ圧抜き弁１３３の入力側には、リリーフ圧供給用通路１１４に連通する通路１３７が接続され、一方、出力側には、排出用通路１０８に連通する通路１３９が接続されている。なお、参照数字１４１は、チェック弁を示す。
【００４１】
この場合、前記リリーフ弁１０４、リリーフ圧抜き弁１３３および図示しないコントローラは、圧力流体制御手段として機能するものである。
【００４２】
油圧源１０２は、圧油が貯留されたタンク１１０と、電動機１３０の駆動作用下に供給用通路１１８を介して圧油を送給する第１油圧ポンプ１３２と、前記電動機１３０の駆動作用下にリリーフ圧供給用通路１１４を介してリリーフ弁１０４のリリーフ室に圧油を送給する第２油圧ポンプ１３４とを有する。
【００４３】
なお、第２油圧ポンプ１３４とリリーフ弁１０４との間には、図示しないコントローラから導入されるリリーフ圧制御信号に基づいて前記リリーフ弁１０４のリリーフ圧を制御する圧力制御弁１３６が介装される。
【００４４】
本発明の実施の形態に係る油圧制御装置１０が組み込まれた鍛造用金型１１は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、前記鍛造用金型１１による鍛造用素材の成形工程について説明する。なお、鍛造品として等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造成形する場合を例にして以下説明する。
【００４５】
図５に示されるような円柱状のビレット８４に対し図示しない金型装置によって第１次鍛造成形を施すことにより、図６に示されるように、中間部の段部を介して直径がそれぞれ異なる第１次成形品８６が得られる。続いて、前記第１次成形品８６に対して予備成形を施した後（図７参照）、さらに、図示しない他の金型装置によって第２次鍛造成形を行うことにより、図８に示されるようなカップ部８８と軸部９０とからなる第２次成形品５２が得られる。鍛造用金型１１は、この第２次成形品５２を鍛造用素材としてさらに第３次鍛造成形を施すものである。
【００４６】
まず、準備作業として、第１リング体３４の孔部３２内にガイドスリーブ８２を挿入した状態において、上部ダイス２６、下部ダイス２８、スリーブ２４および圧入リング２０等を一体的に組み付けることにより、上部ダイス２６および下部ダイス２８に形成されるキャビティ４６に対してポンチ４０が位置決めされる。
【００４７】
なお、圧力室５８には、第１油圧ポンプ１３２の駆動作用下に供給用通路１１８および通路６４を介して所定の油圧からなる圧油を充填しておく。また、リリーフ弁１０４の図示しないリリーフ室には、第２油圧ポンプ１３４の駆動作用下にリリーフ圧供給用通路１１４を介して圧油を供給し、所定のリリーフ圧に設定しておく。前記リリーフ設定圧力は、図示しないコントローラから導入されるリリーフ圧制御信号に基づいて圧力制御弁１３６によって制御される。
【００４８】
さらに、過荷重発生時に図示しない保護回路（オーバーロード機構）が作動すると通常の運転状態に復帰するために時間を要し、連続して鍛造成形ができないため、ピストン６０の油圧支持荷重は、鍛造用素材に対する成形荷重以上でオーバーロード作動荷重以下となるように設定され、鍛造用素材に対する成形荷重は、圧力室５８に充填された圧油によって支持されるように設けられている。
【００４９】
次に、ポンチ４０が図示しない上昇位置（初期位置）に配置された状態において、キャビティ４６に鍛造用素材である第２次成形品５２を装填する。そして、図示しない機械プレスの駆動作用下にラムに連結された昇降部５４と一体的にポンチ４０が下降し、図１に示す状態となることにより鍛造成形が開始される。
【００５０】
なお、ポンチ４０が昇降部５４と一体的に下降する際、前記昇降部５４と第１ダイホルダ１４との間に設けられた複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄによって横方向の偏荷重が好適に吸収され、ガイドスリーブ８２を介してポンチ４０をキャビティ４６と同軸に配設された第１および第２リング体３４、３６の孔部３２の中心に円滑に圧入することができる。
【００５１】
鍛造成形を開始する際、ポンチ４０の外周面の一部に外嵌されたガイドスリーブ８２は、第１リング体３４の孔部３２の上端部に形成された図示しない環状の溝部の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ４０が下降することにより、ポンチ４０、ホルダ８０およびガイドスリーブ８２は、第１リング体３４の孔部３２内に圧入された状態で一体的に変位する。
【００５２】
ここで、ポンチ４０の変位量と圧力室５８に充填された圧油との関係を図９に示す。図９において、実線で示される曲線Ａは、図示しない機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に変位するポンチ４０の変位量、二点鎖線で示される曲線Ｂは、圧力室５８に充填された圧油の圧力値（油圧）、一点鎖線で示される曲線Ｃは、変位側に設けられた第２プレート４２と固定側に設けられた第１プレート４４との離間距離Ｄ（図１参照）をそれぞれ示している。
【００５３】
図示しない機械プレスのラムが所定の上昇位置から下方側に向かって変位し、前記ラムと一体的にポンチ４０および第２プレート４２等が一体的に下降することにより、固定側の第１プレート４４と変位側の第２プレート４２との離間距離Ｄが徐々に小さくなる。なお、ピストン６０は、ストッパ６８に保持されて下方側に対する変位が阻止された状態にあり、また、圧力室５８に充填された圧油の油圧は、成形開始後、ポンチ４０に付与される荷重の増加に伴って徐々に上昇する。
【００５４】
図１に示す状態からポンチ４０がさらに下降して下死点に到達する直前、第２プレート４２が第１プレート４４と当接し、すなわち、第１プレート４４と第２プレート４２との離間距離Ｄが０となることにより、ポンチ４０の下方側に対する変位が規制され、鍛造用素材に対する厚みが正確に規制されて鍛造成形が終了する。
【００５５】
さらに、ポンチ４０が微少距離だけ下降して圧力室５８内の油圧がリリーフ設定圧力に到達することによりリリーフ弁１０４が弁開状態となり、圧力室５８内の圧油が外部に吐出されてピストン６０のストローク作用下に図２に示す状態に至る。
【００５６】
このように、鍛造品９２として得られるアウタカップのカップ部９４の底厚Ｔ（図１０参照）の寸法は、ポンチ４０側に設けられた第２プレート４２と圧入リング２０側に設けられた第１プレート４４とが当接することにより決定される。従って、鍛造品９２として得られるアウタカップのカップ部９４の底厚Ｔの寸法にばらつきが発生することがなく、カップ部９４の底厚Ｔの寸法精度が高精度に保持される。
【００５７】
このようにしてポンチ４０が下降し、図１に示される成形開始位置から図２に示される成形終了位置に到達することにより、このポンチ４０と下部ダイス２８および上部ダイス２６を介して鍛造用素材に対して鍛造成形が施され、前記鍛造用素材がキャビティ４６の形状に沿って塑性流動する。
【００５８】
鍛造成形が終了した後、機械プレスの駆動作用下にラムに連結された昇降部５４と一体的にポンチ４０が初期位置まで上昇することにより、該ポンチ４０、ホルダ８０およびガイドスリーブ８２が第１リング体３４の孔部３２から離間し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウトピン４８の変位作用下に鍛造品９２（図１０参照）が取り出される。
【００５９】
次に、エア抜き回路１２７およびリリーフ圧抜き回路１３５等を含む油圧制御装置１０の作用効果について、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。
【００６０】
なお、圧力室５８には、予め、第１油圧ポンプ１３２の駆動作用下に供給用通路１１８および通路６４を介して所定の油圧からなる圧油が充填されているものとする（ステップＳ１）。
【００６１】
また、エア抜き回路１２７のエア抜き弁１３１を滅勢して、予め、弁開状態としておく。従って、圧力室５８に充填された圧油中に混入したエアは、圧力室５８から漏出する少量の圧油と共に通路１２５、通路１２９および排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出され、この結果、圧力室５８内に充填された圧油中のエアが確実に除去される。
【００６２】
このような準備作業が終了した後、図示しないコントローラは、電磁弁を付勢して前記エア抜き弁１３１を弁閉状態とする（ステップＳ２）。
【００６３】
前記エア抜き弁１３１が弁閉状態において、圧力センサ１２１は、圧力室５８内に充填された圧油の充填圧を検出し（図１２参照）、その検出信号を図示しないコントローラに導出する。前記コントローラは、前記検出信号に基づいて圧力室５８内の圧油の充填圧が設定圧以上か否かを判断し（ステップＳ３）、充填圧が設定圧未満であれば図示しない機械プレスに駆動停止信号を導出する。この結果、前記機械プレスが作動を即時に停止することにより、ポンチ４０は、上死点で停止した状態に保持される（ステップＳ４）。なお、前記圧力室５８内の圧油の充填圧が設定圧以上であれば次のステップＳ５に進む。
【００６４】
ステップＳ５では、前記機械プレスの駆動作用下にポンチ４０が下降し、鍛造用素材に対する成形が開始することにより、圧力室５８内の圧油の油圧が上昇する。この場合、圧力センサ１２１は、成形初期の段階における圧力室５８内の圧油の油圧を検出し（図１２参照）、その検出信号を図示しないコントローラに導出する。前記コントローラは、前記検出信号から成形初期の段階における圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇しているか否かを判断し（ステップＳ６）、圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇していないときは、鍛造用素材がキャビティ４６内に装填されていないとしてリリーフ圧抜き弁１３３に付勢信号を導出し、前記リリーフ圧抜き弁１３３をオン状態とすることにより、リリーフ弁１０４のリリーフ制御圧力が開放状態となる（ステップＳ７）。
【００６５】
すなわち、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置が切り換えられ、リリーフ弁１０４のリリーフ室内に貯留された圧油は、通路１３７、リリーフ圧抜き弁１３３および通路１３９を経由し排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出される。従って、リリーフ制御圧力は、急速に減圧されて零となり、リリーフ弁１０４が弁開状態となる。なお、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置が切り換えられることにより、チェック弁１２２にパイロット圧が供給され、該チェック弁１２２は弁閉状態となり、高圧用アキュムレータの内圧が所定の圧力に保持される。
【００６６】
リリーフ弁１０４が弁開状態となることによりインレットポート１０６とアウトレットポート１１２とが連通し、低圧用アキュムレータ１２８の駆動作用下に、圧力室５８内に充填された大容量の圧油が前記低圧用アキュムレータ１２８内に吸入される。この結果、圧力室５８内に充填された大容量からなる圧油が排出用通路１０８に沿って流出する際の流路抵抗を減少させ、サージ圧（図９参照）の発生を防止することができる。
【００６７】
この場合、鍛造用素材が未装填の状態にあり、第１プレート４４と第２プレート４２との当接部位にピストン６０の圧油支持荷重が作用するが、リリーフ弁１０４が弁開状態となって該リリーフ弁１０４のリリーフ圧が零となることにより前記第１プレート４４と第２プレート４２との当接部位に付与される圧油支持荷重が零となり、上型と下型に対して何ら衝撃並びに損傷を与えることがない。なお、その際、図示しないコントローラは鍛造用素材の装填が異常であるとみなし、ポンチ４０を機械プレスの駆動作用下に上昇させ、上死点に到達したときに停止する（ステップＳ８）。
【００６８】
次に、初期の段階において圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇している場合、ポンチ４０により鍛造用素材に対して所定の成形荷重が付与されたか否かを荷重センサ４５によって検出する（ステップＳ９）。
【００６９】
すなわち、第１プレート４４と第２プレート４２とが確実に当接したことを荷重センサ４５によって検出し、前記荷重センサ４５は図示しないコントローラに検出信号を導出する。前記コントローラは、前記検出信号に基づいて、第１プレート４４と第２プレート４２とが所定の荷重以上で突き当たり、鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００７０】
例えば、図１３中の実線で示されるように、圧力室５８内の圧油の油圧変化に対応して荷重センサ４５の出力が山形に変化する場合、コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが所定の荷重以上で突き当たり、鍛造用素材の厚み寸法が金型の当接により所定の厚さ寸法に規制されたと判断する。
【００７１】
これに対し、鍛造用素材に対する成形荷重が圧油支持荷重より高く、図１３中の破線で示されるように、圧力室５８内の圧力の油圧変化に対応する荷重センサ４５の出力が直線状に平坦な場合、コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが突き当たらないで圧油がリリーフし、鍛造用素材の厚さ寸法が金型の当接で規制されていないと判断する。
【００７２】
なお、図示しないコントローラは、前記荷重センサ４５から出力された検出信号に基づいてリリーフ圧をフィードバック制御することにより、鍛造用素材に対する厚み寸法をより一層高精度にすることができる。すなわち、コントローラは、前記荷重センサ４５から出力された検出信号に対応するリリーフ圧制御信号を圧力制御弁１３６に導出し、突き当て荷重に対応してリリーフ圧を制御することにより、鍛造用素材の厚みを高精度に規制することができる。
【００７３】
前記荷重センサ４５から出力された検出信号により金型の当接が検出されない場合、コントローラは、金型の当接が異常であるとみなして図示しない機械プレスに駆動停止信号を出力し、ポンチ４０が上昇した後、上死点で停止する（ステップＳ１０）。なお、所定の成形荷重が付与されている場合には、次のステップＳ１１に進む。
【００７４】
次に、ポンチ４０によって鍛造用素材に対して成形荷重が付与され、前記ポンチ４０が下死点に到達する前、圧力センサ１２１は、圧力室５８内のリリーフ設定圧を検出し（図１２参照）、図示しないコントローラに検出信号を導出する。図示しないコントローラは、前記検出信号に基づいてリリーフ設定圧が所定の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００７５】
前記リリーフ設定圧が所定の範囲内にない場合には、図示しない機械プレスに駆動停止信号を出力し、ポンチ４０が上昇した後、上死点で停止する（ステップＳ１２）。なお、リリーフ設定圧が所定の範囲内にあると判断されたときは、次のステップＳ１３に進む。
【００７６】
次のステップＳ１３では、ピストン６０の変位作用下に圧力室５８内の圧油がリリーフされポンチ４０が下死点に到達した後、上死点に向けて上昇する。なお、ポンチ４０が下死点に到達してから上昇して上死点に到達する間、供給用通路１１８を介して圧力室５８内に再度、圧油が充填されるとともに、ピストン６０が初期位置に復帰し、さらに、図示しないコントローラによって電磁弁を滅勢してエア抜き弁１３１が弁開状態となる（ステップＳ１４乃至Ｓ１７）。
【００７７】
このような工程を連続することにより、鍛造用素材に対して連続して鍛造成形を行うことができる。
【００７８】
本実施の形態では、油圧初期上昇の段階でキャビティ４６に鍛造用素材が未装填であることを検出し、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置を切り換えて圧油支持荷重を零とすることにより、第１プレート４４と第２プレート４２との当接時に金型へ過負荷が付与されることを防止している。この結果、本実施の形態では、金型にストレスが発生することを回避して、金型の破損を防止し、金型の耐久性を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、通常、鍛造用素材の厚さ寸法の変動原因となる図示しない機械プレスのフレーム、連結棒等の延びによる変動分が、ピストン６０のストローク量の変化として吸収され、しかも、素材厚さ寸法は上型と下型の当接で規定されるため、前記フレーム等の延びによる影響を受けることがない。
【００８０】
なお、本実施の形態では、等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造用素材として用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない段付き部品、段付き歯車等のように部品の厚さ方向の寸法精度が必要とされる種々の鍛造成形品に適用することができることは、勿論である。
【００８１】
加えて、本実施の形態では、緩衝機構５６を変位側の昇降部５４に設けているが、これに限定されるものではなく、上部ダイス２６および下部ダイス２８等の固定側に緩衝機構５６を設けてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００８３】
すなわち、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合、上型と下型とが当接しても金型に損傷を与えることを防止し、金型の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置が組み込まれた鍛造用金型の縦断面図である。
【図２】図１に示す鍛造成形開始位置からポンチが下降して鍛造成形が終了した状態を示す動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置の概略構成図である。
【図４】図１に示す鍛造用金型の部分拡大断面図である。
【図５】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図６】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図７】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図８】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図９】ポンチの変位量と圧油の圧力値の関係を示す説明図である。
【図１０】鍛造品として得られるアウタカップのカップの底厚の寸法を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態に係る油圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】圧力室内に充填された圧油の油圧と時間との関係を示す説明図である。
【図１３】第１プレートと第２プレートとが当接した場合と当接しない場合における圧力室内の油圧の変化に対応する荷重センサの出力を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…油圧制御装置 １１…鍛造用金型
１２ａ〜１２ｄ…ガイド手段 １４、１６、１８…ダイホルダ
２０…圧入リング ２６、２８…ダイス
３４、３６…リング体 ４０…ポンチ
４２、４４…プレート ４５…荷重センサ
４６…キャビティ ５４…昇降部
５６…緩衝機構 ５８…圧力室
６０…ピストン ６２…ブロック体
６４、１１９、１２０、１２５、１２６、１２９、１３７、１３９…通路
１０２…油圧源 １０４…リリーフ弁
１０６…インレットポート １０８…排出用通路
１１０…タンク １１２…アウトレットポート
１１４…リリーフ圧供給用通路 １１６…リリーフポート
１１８…供給用通路 １２１…圧力センサ
１２７…エア抜き回路 １３１…エア抜き弁
１３３…リリーフ圧抜き弁 １３５…リリーフ圧抜き回路
１３６…圧力制御弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャビティに鍛造用素材が装填され、ポンチの加圧作用下に鍛造成形することが可能な鍛造用金型の制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、互いに接合された上部ダイスおよび下部ダイスに形成されるキャビティに鍛造用素材を挿入し、ポンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより該鍛造用素材を所定形状に鍛造成形する鍛造用金型が知られている。
【０００３】
ところで、本出願人は、ポンチが下型に当接して下死点に到達するまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構が設けられた鍛造用金型装置を提案している（特願平９−３３５９２３号）。
【０００４】
この緩衝機構は、圧力流体（圧油）が充填された圧力室に沿って変位自在に設けられたピストンを有し、前記ピストンの変位作用下に、ポンチが下型に当接して下死点に到達するまでの剰余の変位量を前記圧力室内に充填された圧力流体（圧油）によって好適に吸収する機能を営む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記提案に関連してなされたものであり、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合、上型と下型とが当接しても金型に損傷を与えることを防止し、金型の耐久性を向上させることが可能な鍛造用金型の制御方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構が設けられた鍛造用金型の制御方法であって、
前記第１型部材に設けられたキャビティ内に鍛造用素材が装填され、前記第２型部材に設けられたポンチが変位して前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始してから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が成形初期の段階における初期設定圧に到達しているか否かを検出し、前記圧力流体の圧力が初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を強制的に外部に導出することを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記圧力室内に充填された圧力流体は圧油からなり、前記圧力流体は、電磁弁を付勢してリリーフ弁のリリーフ圧を開放することにより、外部に導出される。
【０００８】
また、前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出し、前記圧力流体の圧力が所定の充填圧の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位が停止される。
【０００９】
さらに、前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始した後、前記第１型部材と第２型部材とが当接する際の突き当て荷重を荷重センサによって検出し、前記荷重センサから導出される検出信号に基づいて前記鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００１０】
さらにまた、前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの間における圧力室内の圧力流体のリリーフ圧を検出し、前記リリーフ圧が所定の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位が停止される。
【００１１】
なお、前記圧力室内の圧力流体中に混入したエアは、エア抜き回路の付勢作用下に、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に除去される。
【００１２】
さらに、本発明は、第１型部材と第２型部材とを相対的に変位させ、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始され下死点に到達する前に前記第１型部材と第２型部材とを当接させる鍛造用金型の制御装置であって、
前記第１型部材と第２型部材とが相対的に変位し、圧力室に充填された圧力流体の作用によって、前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構と、
前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段から出力される検出信号に基づき、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始されてから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前の成形初期の段階における初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を外部に導出する圧力流体制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
この場合、前記圧力流体制御手段は、前記圧力室に連通するインレットポートを有するリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフポートに接続され、切換作用下に前記リリーフ弁のリリーフ圧を開放する電磁弁とが含まれる。
【００１４】
前記圧力検出手段は圧力センサからなり、前記圧力センサとは別個に第１型部材と第２型部材とが当接したか否かを検出する荷重センサが設けられる。
【００１５】
なお、前記圧力室内の圧油からなる圧力流体中に混入したエアを除去するエア抜き回路を設け、前記エア抜き回路の付勢作用下に、圧力流体中に混入したエアを、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に導出すると好適である。また、前記リリーフ弁のリリーフ室に供給される圧力流体の圧力を制御する圧力制御弁を設けると好適である。
【００１６】
本発明によれば、圧力流体制御手段を介して、圧力室内に充填された圧力流体の圧力が成形初期の段階における初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体が外部に導出される。従って、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合に上型と下型とが当接しても、金型に損傷を与えることがなく、金型の耐久性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造用金型の制御方法について、これを実施する制御装置との関連で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る油圧制御装置１０が組み込まれた鍛造用金型１１を図１に示す。
【００１９】
この鍛造用金型１１は、四隅角部に近接して複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄが立設された第１ダイホルダ１４と、前記第１ダイホルダ１４の中心部に積層して設けられた第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８とを有する。
【００２０】
前記第２ダイホルダ１６上には、一体的に形成された厚肉の圧入リング２０が締結手段２２を介して固定され、前記圧入リング２０の孔部内には、薄肉に形成されたスリーブ２４を介して上部ダイス２６および下部ダイス２８が一体的に接合される。
【００２１】
前記圧入リング２０の上部側に形成された環状の凹部３０には、孔部３２が形成された第１リング体３４と、前記第１リング体３４に外嵌される第２リング体３６と、前記第１リング体３４および第２リング体３６を保持する締結リング３８とが設けられる。前記第１リング体３４および第２リング体３６は、圧入リング２０の上部側に形成され、後述するキャビティ４６と同心加工された孔部３７内に同心度よく圧入される。この場合、第１リング体３４および第２リング体３６をそれぞれ別体で構成せずに、リング体として一体的に形成してもよい。
【００２２】
前記上部ダイス２６およびスリーブ２４の上面部には、後述するポンチ４０と一体的に変位する第２プレート４２と当接することにより、該ポンチ４０の変位量を規制する第１プレート４４が設けられる。なお、前記第１プレート４４を含む上部ダイス２６および下部ダイス２８等は、第１型部材として機能するものである。
【００２３】
前記第１プレート４４には、図４に示されるように、鍛造用素材に対してポンチ４０による成形荷重が確実に付与されたか否かを検出する荷重センサ４５が配設される。この場合、ポンチ４０と一体的に変位する第２プレート４２が第１プレート４４に突き当たったことを荷重センサ４５によって検出し、前記荷重センサ４５から出力される検出信号を図示しないコントローラに導入することにより、前記コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが当接してポンチ４０の変位量が規制され、鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００２４】
第１リング体３４は、例えば、超硬材料によって形成され、焼ばめ処理が施された第２リング体３６によって中心に向かって強く締め付けられた状態にある。また、前記第１リング体３４および第２リング体３６は、キャビティ４６と同心加工された孔部３７に圧入され、しかも、圧入リング２０のねじ孔に螺入される締結リング３８のテーパ部によって緊締されることにより、キャビティ４６と同心度よく圧入リング２０の凹部３０に一体的に接合されている。
【００２５】
この場合、上部ダイス２６および下部ダイス２８によってキャビティ４６が形成され、前記キャビティ４６の下部側には、鍛造品を押し出すためのノックアウトピン４８が第２ダイホルダ１６および第３ダイホルダ１８に形成された孔部５０に沿って進退自在に配設される。このキャビティ４６には、鍛造用素材として図８に示されるような第２次成形品５２が装填される。
【００２６】
圧入リング２０から所定距離離間する上方には、図示しない機械プレスのラムに連結され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部５４が設けられる。
【００２７】
この昇降部５４は、ポンチ４０が鍛造用素材に当接して鍛造成形が開始され、下死点に到達する前に上型と下型が当接することにより鍛造用素材に対する鍛造成形を終了し、その後、下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収するための緩衝機構５６を有する。
【００２８】
この緩衝機構５６は、内部に圧力室５８が形成され、前記圧力室５８に沿って上下方向に変位自在に設けられたピストン６０を有する有底円筒状のブロック体６２と、前記ブロック体６２と液密に連結され、前記圧力室５８に連通する通路６４が形成された一組の連結ブロック６６ａ、６６ｂとを含む。前記ブロック体６２の底面部には、前記ピストン６０の下降を阻止するためのリング状のストッパ６８が固定されている。
【００２９】
前記ピストン６０の外周部には、環状溝を介してリング状の高圧用パッキン７２、低圧用パッキン７４およびウエアプレート７６がそれぞれ装着されている。また、前記ピストン６０の底面部にはポンチプレート７８が固定され、前記ポンチプレート７８には、外周面の一部を囲繞するホルダ８０を介してポンチ４０が固定される。また、前記ホルダ８０の外周部には円筒状の金属製材料で形成されたガイドスリーブ８２が外嵌され、該ホルダ８０の底面部には第２プレート４２が固設される。
【００３０】
なお、ガイドスリーブ８２は、例えば、ＳＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料によって形成され、また、第１リング体３４は、ガイドスリーブ８２よりも硬質な材料によって形成されると好適である。
【００３１】
前記ポンチ４０を含むホルダ８０、ガイドスリーブ８２および第２プレート４２等は、第２型部材として機能するものである。また、ポンチ４０は、第１ダイホルダ１４に立設された複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄの案内作用下に昇降部５４と一体的に上下方向に沿って変位自在に設けられる。
【００３２】
一方の連結ブロック６６ａには、図１に示されるように、シール部材１００を介して本実施の形態に係る油圧制御装置１０が固定され、前記油圧制御装置１０には、チューブ等の管路を介して油圧源１０２が接続されている。
【００３３】
図３に示されるように、この油圧制御装置１０はリリーフ弁１０４を含み、前記リリーフ弁１０４は、通路６４を介してピストン６０が収納された圧力室５８に連通するインレットポート１０６と、排出用通路１０８を介して油圧源１０２のタンク１１０に連通するアウトレットポート１１２と、リリーフ圧供給用通路１１４を介して図示しないリリーフ室にリリーフ圧を供給するリリーフポート１１６とを有する。
【００３４】
前記通路６４の途中には、パイロット操作用のチェック弁１１７を介して油圧源１０２のタンク１１０に貯留された圧油を圧力室５８に供給する供給用通路１１８が接続されているとともに、通路１１９を介して前記圧力室５８内の圧油の油圧を検出する圧力センサ（圧力検出手段）１２１が接続されている。なお、前記圧力センサ１２１に代替して図示しない一組の圧力センサを用い、該一組の圧力センサからそれぞれ出力される検出信号を図示しないコントローラに導入し、前記一組の検出信号のＡＮＤをとって検出するようにしてもよい。
【００３５】
リリーフ弁１０４は、圧力室５８に充填された圧油の油圧がリリーフ室に充填された圧油の油圧を越えて図示しない弁体が変位することにより、インレットポート１０６とアウトレットポート１１２とが連通する弁開状態となり、一方、圧力室５８に充填された圧油の油圧がリリーフ室に充填された圧油の油圧以下では、インレットポート１０６とアウトレットポート１１２の連通が遮断された弁閉状態となるように構成されている。
【００３６】
前記リリーフ圧供給用通路１１４から分岐する通路１２０には、パイロット操作用のチェック弁１２２を介して高圧用アキュムレータ１２４が接続され、また前記排出用通路１０８から分岐する通路１２６には、低圧用アキュムレータ１２８が接続される。また、前記低圧用アキュムレータ１２８は、パイロット操作用のチェック弁１２３を介して供給用通路１１８に接続されている。なお、前記低圧用アキュムレータ１２８は大容量のピストンタイプを、前記高圧用アキュムレータ１２４は風船タイプを用いると好適である。
【００３７】
前記チェック弁１２２は、通常、弁開状態にあり、パイロット圧の供給作用下に弁閉状態となって高圧用アキュムレータ１２４の内圧を保持することにより、該高圧用アキュムレータ１２４を保護する機能を有する。
【００３８】
前記圧力室５８は、通路１２５を介して該圧力室５８内に充填された圧油中に混入したエアを除去するエア抜き回路１２７の入力側に接続され、前記エア抜き回路１２７の出力側は通路１２９を介して排出用通路１０８に接続されている。
【００３９】
このエア抜き回路１２７は、ノーマルオープンタイプの電磁弁からなるエア抜き弁１３１を有し、前記エア抜き弁１３１を弁開状態とすることにより、圧力室５８から漏出する少量の圧油と共に該圧油中に混入されたエアを排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出する機能を営む。この結果、圧力室５８内に充填された圧油中のエアが除去される。
【００４０】
また、リリーフ圧供給用通路１１４には、電磁弁からなるリリーフ圧抜き弁１３３の切換作用下に、リリーフ弁１０４のリリーフ室に貯留された圧油を排出用通路１０８に導出することにより前記リリーフ弁１０４のリリーフ設定圧を零とする、リリーフ圧抜き回路１３５が設けられる。前記リリーフ圧抜き弁１３３の入力側には、リリーフ圧供給用通路１１４に連通する通路１３７が接続され、一方、出力側には、排出用通路１０８に連通する通路１３９が接続されている。なお、参照数字１４１は、チェック弁を示す。
【００４１】
この場合、前記リリーフ弁１０４、リリーフ圧抜き弁１３３および図示しないコントローラは、圧力流体制御手段として機能するものである。
【００４２】
油圧源１０２は、圧油が貯留されたタンク１１０と、電動機１３０の駆動作用下に供給用通路１１８を介して圧油を送給する第１油圧ポンプ１３２と、前記電動機１３０の駆動作用下にリリーフ圧供給用通路１１４を介してリリーフ弁１０４のリリーフ室に圧油を送給する第２油圧ポンプ１３４とを有する。
【００４３】
なお、第２油圧ポンプ１３４とリリーフ弁１０４との間には、図示しないコントローラから導入されるリリーフ圧制御信号に基づいて前記リリーフ弁１０４のリリーフ圧を制御する圧力制御弁１３６が介装される。
【００４４】
本発明の実施の形態に係る油圧制御装置１０が組み込まれた鍛造用金型１１は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、前記鍛造用金型１１による鍛造用素材の成形工程について説明する。なお、鍛造品として等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造成形する場合を例にして以下説明する。
【００４５】
図５に示されるような円柱状のビレット８４に対し図示しない金型装置によって第１次鍛造成形を施すことにより、図６に示されるように、中間部の段部を介して直径がそれぞれ異なる第１次成形品８６が得られる。続いて、前記第１次成形品８６に対して予備成形を施した後（図７参照）、さらに、図示しない他の金型装置によって第２次鍛造成形を行うことにより、図８に示されるようなカップ部８８と軸部９０とからなる第２次成形品５２が得られる。鍛造用金型１１は、この第２次成形品５２を鍛造用素材としてさらに第３次鍛造成形を施すものである。
【００４６】
まず、準備作業として、第１リング体３４の孔部３２内にガイドスリーブ８２を挿入した状態において、上部ダイス２６、下部ダイス２８、スリーブ２４および圧入リング２０等を一体的に組み付けることにより、上部ダイス２６および下部ダイス２８に形成されるキャビティ４６に対してポンチ４０が位置決めされる。
【００４７】
なお、圧力室５８には、第１油圧ポンプ１３２の駆動作用下に供給用通路１１８および通路６４を介して所定の油圧からなる圧油を充填しておく。また、リリーフ弁１０４の図示しないリリーフ室には、第２油圧ポンプ１３４の駆動作用下にリリーフ圧供給用通路１１４を介して圧油を供給し、所定のリリーフ圧に設定しておく。前記リリーフ設定圧力は、図示しないコントローラから導入されるリリーフ圧制御信号に基づいて圧力制御弁１３６によって制御される。
【００４８】
さらに、過荷重発生時に図示しない保護回路（オーバーロード機構）が作動すると通常の運転状態に復帰するために時間を要し、連続して鍛造成形ができないため、ピストン６０の油圧支持荷重は、鍛造用素材に対する成形荷重以上でオーバーロード作動荷重以下となるように設定され、鍛造用素材に対する成形荷重は、圧力室５８に充填された圧油によって支持されるように設けられている。
【００４９】
次に、ポンチ４０が図示しない上昇位置（初期位置）に配置された状態において、キャビティ４６に鍛造用素材である第２次成形品５２を装填する。そして、図示しない機械プレスの駆動作用下にラムに連結された昇降部５４と一体的にポンチ４０が下降し、図１に示す状態となることにより鍛造成形が開始される。
【００５０】
なお、ポンチ４０が昇降部５４と一体的に下降する際、前記昇降部５４と第１ダイホルダ１４との間に設けられた複数のガイド手段１２ａ〜１２ｄによって横方向の偏荷重が好適に吸収され、ガイドスリーブ８２を介してポンチ４０をキャビティ４６と同軸に配設された第１および第２リング体３４、３６の孔部３２の中心に円滑に圧入することができる。
【００５１】
鍛造成形を開始する際、ポンチ４０の外周面の一部に外嵌されたガイドスリーブ８２は、第１リング体３４の孔部３２の上端部に形成された図示しない環状の溝部の案内作用下に進入し、さらに、ポンチ４０が下降することにより、ポンチ４０、ホルダ８０およびガイドスリーブ８２は、第１リング体３４の孔部３２内に圧入された状態で一体的に変位する。
【００５２】
ここで、ポンチ４０の変位量と圧力室５８に充填された圧油との関係を図９に示す。図９において、実線で示される曲線Ａは、図示しない機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に変位するポンチ４０の変位量、二点鎖線で示される曲線Ｂは、圧力室５８に充填された圧油の圧力値（油圧）、一点鎖線で示される曲線Ｃは、変位側に設けられた第２プレート４２と固定側に設けられた第１プレート４４との離間距離Ｄ（図１参照）をそれぞれ示している。
【００５３】
図示しない機械プレスのラムが所定の上昇位置から下方側に向かって変位し、前記ラムと一体的にポンチ４０および第２プレート４２等が一体的に下降することにより、固定側の第１プレート４４と変位側の第２プレート４２との離間距離Ｄが徐々に小さくなる。なお、ピストン６０は、ストッパ６８に保持されて下方側に対する変位が阻止された状態にあり、また、圧力室５８に充填された圧油の油圧は、成形開始後、ポンチ４０に付与される荷重の増加に伴って徐々に上昇する。
【００５４】
図１に示す状態からポンチ４０がさらに下降して下死点に到達する直前、第２プレート４２が第１プレート４４と当接し、すなわち、第１プレート４４と第２プレート４２との離間距離Ｄが０となることにより、ポンチ４０の下方側に対する変位が規制され、鍛造用素材に対する厚みが正確に規制されて鍛造成形が終了する。
【００５５】
さらに、ポンチ４０が微少距離だけ下降して圧力室５８内の油圧がリリーフ設定圧力に到達することによりリリーフ弁１０４が弁開状態となり、圧力室５８内の圧油が外部に吐出されてピストン６０のストローク作用下に図２に示す状態に至る。
【００５６】
このように、鍛造品９２として得られるアウタカップのカップ部９４の底厚Ｔ（図１０参照）の寸法は、ポンチ４０側に設けられた第２プレート４２と圧入リング２０側に設けられた第１プレート４４とが当接することにより決定される。従って、鍛造品９２として得られるアウタカップのカップ部９４の底厚Ｔの寸法にばらつきが発生することがなく、カップ部９４の底厚Ｔの寸法精度が高精度に保持される。
【００５７】
このようにしてポンチ４０が下降し、図１に示される成形開始位置から図２に示される成形終了位置に到達することにより、このポンチ４０と下部ダイス２８および上部ダイス２６を介して鍛造用素材に対して鍛造成形が施され、前記鍛造用素材がキャビティ４６の形状に沿って塑性流動する。
【００５８】
鍛造成形が終了した後、機械プレスの駆動作用下にラムに連結された昇降部５４と一体的にポンチ４０が初期位置まで上昇することにより、該ポンチ４０、ホルダ８０およびガイドスリーブ８２が第１リング体３４の孔部３２から離間し、次なる工程の待機状態となる。そして、ノックアウトピン４８の変位作用下に鍛造品９２（図１０参照）が取り出される。
【００５９】
次に、エア抜き回路１２７およびリリーフ圧抜き回路１３５等を含む油圧制御装置１０の作用効果について、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。
【００６０】
なお、圧力室５８には、予め、第１油圧ポンプ１３２の駆動作用下に供給用通路１１８および通路６４を介して所定の油圧からなる圧油が充填されているものとする（ステップＳ１）。
【００６１】
また、エア抜き回路１２７のエア抜き弁１３１を滅勢して、予め、弁開状態としておく。従って、圧力室５８に充填された圧油中に混入したエアは、圧力室５８から漏出する少量の圧油と共に通路１２５、通路１２９および排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出され、この結果、圧力室５８内に充填された圧油中のエアが確実に除去される。
【００６２】
このような準備作業が終了した後、図示しないコントローラは、電磁弁を付勢して前記エア抜き弁１３１を弁閉状態とする（ステップＳ２）。
【００６３】
前記エア抜き弁１３１が弁閉状態において、圧力センサ１２１は、圧力室５８内に充填された圧油の充填圧を検出し（図１２参照）、その検出信号を図示しないコントローラに導出する。前記コントローラは、前記検出信号に基づいて圧力室５８内の圧油の充填圧が設定圧以上か否かを判断し（ステップＳ３）、充填圧が設定圧未満であれば図示しない機械プレスに駆動停止信号を導出する。この結果、前記機械プレスが作動を即時に停止することにより、ポンチ４０は、上死点で停止した状態に保持される（ステップＳ４）。なお、前記圧力室５８内の圧油の充填圧が設定圧以上であれば次のステップＳ５に進む。
【００６４】
ステップＳ５では、前記機械プレスの駆動作用下にポンチ４０が下降し、鍛造用素材に対する成形が開始することにより、圧力室５８内の圧油の油圧が上昇する。この場合、圧力センサ１２１は、成形初期の段階における圧力室５８内の圧油の油圧を検出し（図１２参照）、その検出信号を図示しないコントローラに導出する。前記コントローラは、前記検出信号から成形初期の段階における圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇しているか否かを判断し（ステップＳ６）、圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇していないときは、鍛造用素材がキャビティ４６内に装填されていないとしてリリーフ圧抜き弁１３３に付勢信号を導出し、前記リリーフ圧抜き弁１３３をオン状態とすることにより、リリーフ弁１０４のリリーフ制御圧力が開放状態となる（ステップＳ７）。
【００６５】
すなわち、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置が切り換えられ、リリーフ弁１０４のリリーフ室内に貯留された圧油は、通路１３７、リリーフ圧抜き弁１３３および通路１３９を経由し排出用通路１０８を介してタンク１１０に排出される。従って、リリーフ制御圧力は、急速に減圧されて零となり、リリーフ弁１０４が弁開状態となる。なお、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置が切り換えられることにより、チェック弁１２２にパイロット圧が供給され、該チェック弁１２２は弁閉状態となり、高圧用アキュムレータの内圧が所定の圧力に保持される。
【００６６】
リリーフ弁１０４が弁開状態となることによりインレットポート１０６とアウトレットポート１１２とが連通し、低圧用アキュムレータ１２８の駆動作用下に、圧力室５８内に充填された大容量の圧油が前記低圧用アキュムレータ１２８内に吸入される。この結果、圧力室５８内に充填された大容量からなる圧油が排出用通路１０８に沿って流出する際の流路抵抗を減少させ、サージ圧（図９参照）の発生を防止することができる。
【００６７】
この場合、鍛造用素材が未装填の状態にあり、第１プレート４４と第２プレート４２との当接部位にピストン６０の圧油支持荷重が作用するが、リリーフ弁１０４が弁開状態となって該リリーフ弁１０４のリリーフ圧が零となることにより前記第１プレート４４と第２プレート４２との当接部位に付与される圧油支持荷重が零となり、上型と下型に対して何ら衝撃並びに損傷を与えることがない。なお、その際、図示しないコントローラは鍛造用素材の装填が異常であるとみなし、ポンチ４０を機械プレスの駆動作用下に上昇させ、上死点に到達したときに停止する（ステップＳ８）。
【００６８】
次に、初期の段階において圧力室５８内の圧油の油圧が初期設定油圧まで上昇している場合、ポンチ４０により鍛造用素材に対して所定の成形荷重が付与されたか否かを荷重センサ４５によって検出する（ステップＳ９）。
【００６９】
すなわち、第１プレート４４と第２プレート４２とが確実に当接したことを荷重センサ４５によって検出し、前記荷重センサ４５は図示しないコントローラに検出信号を導出する。前記コントローラは、前記検出信号に基づいて、第１プレート４４と第２プレート４２とが所定の荷重以上で突き当たり、鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断する。
【００７０】
例えば、図１３中の実線で示されるように、圧力室５８内の圧油の油圧変化に対応して荷重センサ４５の出力が山形に変化する場合、コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが所定の荷重以上で突き当たり、鍛造用素材の厚み寸法が金型の当接により所定の厚さ寸法に規制されたと判断する。
【００７１】
これに対し、鍛造用素材に対する成形荷重が圧油支持荷重より高く、図１３中の破線で示されるように、圧力室５８内の圧力の油圧変化に対応する荷重センサ４５の出力が直線状に平坦な場合、コントローラは、第１プレート４４と第２プレート４２とが突き当たらないで圧油がリリーフし、鍛造用素材の厚さ寸法が金型の当接で規制されていないと判断する。
【００７２】
なお、図示しないコントローラは、前記荷重センサ４５から出力された検出信号に基づいてリリーフ圧をフィードバック制御することにより、鍛造用素材に対する厚み寸法をより一層高精度にすることができる。すなわち、コントローラは、前記荷重センサ４５から出力された検出信号に対応するリリーフ圧制御信号を圧力制御弁１３６に導出し、突き当て荷重に対応してリリーフ圧を制御することにより、鍛造用素材の厚みを高精度に規制することができる。
【００７３】
前記荷重センサ４５から出力された検出信号により金型の当接が検出されない場合、コントローラは、金型の当接が異常であるとみなして図示しない機械プレスに駆動停止信号を出力し、ポンチ４０が上昇した後、上死点で停止する（ステップＳ１０）。なお、所定の成形荷重が付与されている場合には、次のステップＳ１１に進む。
【００７４】
次に、ポンチ４０によって鍛造用素材に対して成形荷重が付与され、前記ポンチ４０が下死点に到達する前、圧力センサ１２１は、圧力室５８内のリリーフ設定圧を検出し（図１２参照）、図示しないコントローラに検出信号を導出する。図示しないコントローラは、前記検出信号に基づいてリリーフ設定圧が所定の範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
【００７５】
前記リリーフ設定圧が所定の範囲内にない場合には、図示しない機械プレスに駆動停止信号を出力し、ポンチ４０が上昇した後、上死点で停止する（ステップＳ１２）。なお、リリーフ設定圧が所定の範囲内にあると判断されたときは、次のステップＳ１３に進む。
【００７６】
次のステップＳ１３では、ピストン６０の変位作用下に圧力室５８内の圧油がリリーフされポンチ４０が下死点に到達した後、上死点に向けて上昇する。なお、ポンチ４０が下死点に到達してから上昇して上死点に到達する間、供給用通路１１８を介して圧力室５８内に再度、圧油が充填されるとともに、ピストン６０が初期位置に復帰し、さらに、図示しないコントローラによって電磁弁を滅勢してエア抜き弁１３１が弁開状態となる（ステップＳ１４乃至Ｓ１７）。
【００７７】
このような工程を連続することにより、鍛造用素材に対して連続して鍛造成形を行うことができる。
【００７８】
本実施の形態では、油圧初期上昇の段階でキャビティ４６に鍛造用素材が未装填であることを検出し、リリーフ圧抜き弁１３３の弁位置を切り換えて圧油支持荷重を零とすることにより、第１プレート４４と第２プレート４２との当接時に金型へ過負荷が付与されることを防止している。この結果、本実施の形態では、金型にストレスが発生することを回避して、金型の破損を防止し、金型の耐久性を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、通常、鍛造用素材の厚さ寸法の変動原因となる図示しない機械プレスのフレーム、連結棒等の延びによる変動分が、ピストン６０のストローク量の変化として吸収され、しかも、素材厚さ寸法は上型と下型の当接で規定されるため、前記フレーム等の延びによる影響を受けることがない。
【００８０】
なお、本実施の形態では、等速ジョイントを構成するアウタカップを鍛造用素材として用いているがこれに限定されるものではなく、例えば、図示しない段付き部品、段付き歯車等のように部品の厚さ方向の寸法精度が必要とされる種々の鍛造成形品に適用することができることは、勿論である。
【００８１】
加えて、本実施の形態では、緩衝機構５６を変位側の昇降部５４に設けているが、これに限定されるものではなく、上部ダイス２６および下部ダイス２８等の固定側に緩衝機構５６を設けてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００８３】
すなわち、キャビティに鍛造用素材が未装填の場合、上型と下型とが当接しても金型に損傷を与えることを防止し、金型の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置が組み込まれた鍛造用金型の縦断面図である。
【図２】図１に示す鍛造成形開始位置からポンチが下降して鍛造成形が終了した状態を示す動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置の概略構成図である。
【図４】図１に示す鍛造用金型の部分拡大断面図である。
【図５】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図６】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図７】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図８】等速ジョイントを構成するアウタカップの製造工程を示す説明図である。
【図９】ポンチの変位量と圧油の圧力値の関係を示す説明図である。
【図１０】鍛造品として得られるアウタカップのカップの底厚の寸法を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態に係る油圧制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】圧力室内に充填された圧油の油圧と時間との関係を示す説明図である。
【図１３】第１プレートと第２プレートとが当接した場合と当接しない場合における圧力室内の油圧の変化に対応する荷重センサの出力を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…油圧制御装置 １１…鍛造用金型
１２ａ〜１２ｄ…ガイド手段 １４、１６、１８…ダイホルダ
２０…圧入リング ２６、２８…ダイス
３４、３６…リング体 ４０…ポンチ
４２、４４…プレート ４５…荷重センサ
４６…キャビティ ５４…昇降部
５６…緩衝機構 ５８…圧力室
６０…ピストン ６２…ブロック体
６４、１１９、１２０、１２５、１２６、１２９、１３７、１３９…通路
１０２…油圧源 １０４…リリーフ弁
１０６…インレットポート １０８…排出用通路
１１０…タンク １１２…アウトレットポート
１１４…リリーフ圧供給用通路 １１６…リリーフポート
１１８…供給用通路 １２１…圧力センサ
１２７…エア抜き回路 １３１…エア抜き弁
１３３…リリーフ圧抜き弁 １３５…リリーフ圧抜き回路
１３６…圧力制御弁
Claims (13)
- 第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構が設けられた鍛造用金型の制御方法であって、
前記第１型部材に設けられたキャビティ内に鍛造用素材が装填され、前記第２型部材に設けられたポンチが変位して前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始してから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が成形初期の段階における初期設定圧に到達しているか否かを検出し、前記圧力流体の圧力が初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を強制的に外部に導出することを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１記載の方法において、
前記圧力室内に充填された圧力流体は、電磁弁を付勢してリリーフ弁のリリーフ圧を開放することにより、外部に導出されることを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１または２記載の方法において、
前記圧力流体は、圧油からなることを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１または２記載の方法において、
前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出し、前記圧力流体の圧力が所定の充填圧の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位を停止することを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法において、
前記ポンチが前記鍛造用素材に当接し該鍛造用素材に対する鍛造成形を開始した後、前記第１型部材と第２型部材とが当接する際の突き当て荷重を荷重センサによって検出し、前記荷重センサから導出される検出信号に基づいて前記鍛造用素材が所定の厚さ寸法に鍛造成形されたか否かを判断することを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの圧力室内の圧力流体のリリーフ圧を検出し、前記リリーフ圧が所定の範囲外の場合、第１型部材と第２型部材との相対的変位を停止することを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法において、
前記圧力室内の圧力流体中に混入したエアは、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に除去されることを特徴とする鍛造用金型の制御方法。 - 第１型部材と第２型部材とを相対的に変位させ、キャビティに装填された鍛造用素材に対して加圧力を付与することにより、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始され下死点に到達する前に前記第１型部材と第２型部材とを当接させる鍛造用金型の制御装置であって、
前記第１型部材と第２型部材とが相対的に変位し、圧力室に充填された圧力流体の作用によって、前記第１型部材と第２型部材とが当接してから下死点に到達するに至るまでの剰余の変位量を吸収する緩衝機構と、
前記圧力室内に充填された圧力流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段から出力される検出信号に基づき、前記緩衝機構を構成する圧力室内に充填された圧力流体の圧力が、前記鍛造用素材に対する鍛造成形が開始されてから前記第１型部材と第２型部材とが当接する前の成形初期の段階における初期設定圧に到達していない場合、鍛造用素材が未装填であるとして前記圧力室に充填された圧力流体を外部に導出する圧力流体制御手段と、
を備えることを特徴とする鍛造用金型の制御装置。 - 請求項８記載の装置において、
前記圧力流体制御手段は、前記圧力室に連通するインレットポートを有するリリーフ弁と、前記リリーフ弁のリリーフポートに接続され、切換作用下に前記リリーフ弁のリリーフ圧を開放する電磁弁とを含むことを特徴とする鍛造用金型の制御装置。 - 請求項８または９記載の装置において、
前記圧力流体は、圧油からなることを特徴とする鍛造用金型の制御装置。 - 請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の装置において、
前記圧力検出手段は圧力センサからなり、前記圧力センサとは別個に第１型部材と第２型部材とが当接したか否かを検出する荷重センサが設けられることを特徴とする鍛造用金型の制御装置。 - 請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の装置において、
前記圧力室内の圧力流体中に混入したエアを除去するエア抜き回路が設けられ、前記エア抜き回路の付勢作用下に、圧力流体中に混入したエアは、該圧力室から漏出する圧力流体とともに外部に導出されることを特徴とする鍛造用金型の制御装置。 - 請求項９記載の装置において、
前記リリーフ弁のリリーフ室に供給される圧力流体の圧力を制御する圧力制御弁が設けられることを特徴とする鍛造用金型の制御装置。
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