JP3930160B2 - 鍛造用金型の制御方法および装置 - Google Patents
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Description
【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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