JP5497970B2 - バルブの鍛造プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、アプセッタで成形した一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送して二次成形するバルブの鍛造プレス装置に係り、特に、アプセッタで成形した一次成形ワークをアームで掴んで鍛造プレス本体に搬送・搬入する、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットを備えたバルブの鍛造プレス装置に関する。

アプセッタによる成形は、アプセッタの前面に設けられた成形ステージにおいて、丸棒材を電極で掴み丸棒材端との間で電流を流し他端から加圧することで加熱端を団子状に膨らまし成形を行う方法であり、バルブの鍛造プレス装置で一般的に用いられている。

そして、通常、アプセッタで一次成形を行うには、十数秒〜数十秒かかるのに対し、鍛造プレス本体が二次成形（プレス）を行うには一秒〜数秒ですむため、バルブの鍛造プレスの生産効率を上げるべく、一台の鍛造プレスに対して例えば四台程度のアプセッタが組み合わされている。

詳しくは、従来のバルブの鍛造自動化ラインを構成するバルブの鍛造プレス装置は、下記特許文献１の従来技術の欄に記載されているように、アプセッタを鍛造プレス本体より片側一列に並べ、各アプセッタにて成形された一次成形ワークをエジェクタでシュートに落とし、シュートを通過した後、トップチェーン式コンベヤ上に落ち、鍛造プレス本体近傍の一次成形ワーク受けに辿り着き停止する。ここで鍛造プレス本体の前に据え付けた多関節ロボットが、一次成形ワークを取りに行き鍛造プレスの金型に搬入し、鍛造プレス終了と同時に、ワーク搬出装置が二次成形ワークを搬出する構造となっている。

しかし、前記の鍛造プレス装置（特許文献１の従来技術の欄に記載の装置）においては、鍛造プレス本体の片側だけから一次成形ワークを鍛造プレス本体近傍まで搬送するため、鍛造プレス本体から最も遠方に位置するアプセッタからワークを搬送コンベヤで運ぶのに時間がかかる等の問題があって、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間が長く生産性が非常に悪い。

そこで、下記特許文献１の発明に示すように、鍛造プレス本体の開口を中心に両サイドにアプセッタ，搬送コンベヤおよび一次成形ワーク搬入装置を配置し、鍛造プレス本体の両側から一次成形ワークを搬入することで、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間を短縮する鍛造プレス装置が提案されている。

特開２００２−２７３５３９（段落００２〜００７，図７，８，９、段落００１４〜００１６，図１，２）

しかし、前記した特許文献１に記載されている装置では、いずれの構造においても、アプセッタ（の成形ステージ）で成形された一次成形ワークを搬送して鍛造プレス本体に搬入するまでに時間がかかり、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間を十分に短縮するまでに至っていない。

発明者がその原因について考察したところ、アプセッタで成形された一次成形ワークは、アプセッタから搬出・搬送されて鍛造プレス本体に搬入されるまでに、アプセッタ→ワーク搬出機構→搬送コンベア→ワーク搬入装置（多関節ロボットを含む）→鍛造プレス本体と４回ものワークの受け渡しを行うことが、生産効率を低下させる最大の原因であることがわかった。

そこで、発明者は、ワーク受け渡しの回数（ワークを搬送するための装置の数）を減らすことを考えた。詳しくは、搬送コンベアとワーク搬入装置に代えて、ワークを掴むことのできるアームを備えた高速多関節ロボットの採用を考えた。

即ち、高速多関節ロボットは、搬送コンベアとワーク搬入装置の双方の機能を併せ持つので、高速多関節ロボットの採用により、アプセッタで成形された一次成形ワークを搬送して鍛造プレス本体に搬入するための装置の数が一つ減る（ワーク受け渡しの回数が１回減る）分、搬送時間を短縮できる。さらに、所定位置の一次成形ワークを掴んで鍛造プレス本体に搬入するための装置としては、種々の搬送機構の中でも、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットによる搬送が適格かつ最速である。

そして、発明者が試作を重ねた結果、その効果が確認されたことで、今回の特許出願に至ったものである。

本発明は、前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、一次成形ワークを鍛造プレス本体近傍まで搬送するコンベアと、該コンベアで搬送した一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬入する搬入装置に代えて、一次成形ワークを掴むアームを備え、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットを採用することで、アプセッタで成形した一次成形ワークを短時間で鍛造プレス本体に搬送・搬入できるバルブの鍛造プレス装置を提供することにある。

本発明に係るバルブの鍛造プレス装置においては、ワークである丸棒材を電極で掴み丸棒材端との間で電流を流し他端から加圧することで加熱端を団子状に膨らます成形ステージがその前面に設けられた少なくとも１台のアプセッタと、
前記アプセッタの前面側に配設され、前記成形ステージにワークを供給するワーク供給装置と、
前記アプセッタの側方に隣接して配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを上下の金型により二次成形する鍛造プレス本体と、
前記アプセッタおよび前記鍛造プレス本体の近傍に配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを掴んで搬送し前記鍛造プレス本体に搬入する一次成形ワーク搬送・搬入装置と、を備えたバルブの鍛造プレス装置であって、
前記ワーク供給装置を、アプセッタに対し接近離反する前後方向およびアプセッタに対し左右方向にスライド可能なワーク供給用チャックを備えた構成とし、
前記一次成形ワーク搬送・搬入装置を、前記アプセッタの前面側において一次成形ワークを掴んで前記鍛造プレス本体に搬送・搬入するアームを備え、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットで構成した。

（作用）ワーク供給装置のワーク供給用チャックが、例えば、ワーク供給装置のワーク供給路にあるワークである丸棒材を掴んで、スピーディにかつ確実にアプセッタの成形ステージに供給する。

アプセッタの成形ステージで成形された一次成形ワークは、アプセッタから鍛造プレス本体に搬入されるまでに、従来の装置では、アプセッタ→ワーク搬出機構→搬送コンベア→ワーク搬入装置（多関節ロボットを含む）→鍛造プレス本体と、４回ものワークの受け渡しを行うのに対し、本願発明では、高速多関節ロボットが搬送コンベアとワーク搬入装置にとって代わる。即ち、高速多関節ロボットがワークの搬送と搬入を行うので、ワーク受け渡しの回数（ワークを搬送するための装置の数）が少なくとも一回（一つ）少なくなる分、一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送・搬入するまでの時間が短縮される。

特に、所定位置の一次成形ワークを掴んで鍛造プレス本体に搬入するための装置としては、種々の搬送機構の中でも、一次成形ワークを掴んで鍛造プレス本体に搬送・搬入するアームを備えた、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットによる搬送が適格かつ最速であることから、最も望ましい。

請求項２においては、請求項１に記載のバルブの鍛造プレス装置において、前記アプセッタの前面には、複数の前記成形ステージを左右に並設するように構成した。

（作用）従来の鍛造プレス装置において用いられているアプセッタでは、１台のアプセッタに成形ステージが１箇所に限られており、生産効率を上げるには、一台の鍛造プレス本体に対して複数台（例えば四台程度）のアプセッタを隣接配置する必要がある。然るに、本発明の鍛造プレス装置において用いられているアプセッタは、１台のアプセッタに成形ステージが複数設けられているため、一台の鍛造プレス本体に対して必要なアプセッタの台数が少なくてよい。

また、アプセッタを隣接配置する従来の鍛造プレス装置に比べて、アプセッタを隣接配置しない分、あるいは隣接配置するにしても、その数が少ない分、鍛造プレス本体から最も遠方の成形ステージまでの距離が短くなる。このため、高速多関節ロボットのアームは、最も遠方の成形ステージまで届く形態となるか、届かないが少なくとも最も遠方の成形ステージ近傍までは届く形態となる。即ち、一次成形ワークは、成形ステージから高速多関節ロボットのアームに直接受け渡すことができるか、あるいはワーク排出機構で所定位置（高速多関節ロボットのアームが届く所定位置）まで排出して、高速多関節ロボットのアームに受け渡すことになり、いずれにしても、成形ステージから高速多関節ロボットのアームに受け渡すまでの距離が短縮される分、アプセッタの成形ステージで成形した一次成形ワークを高速多関節ロボットのアームに受け渡すまでの時間が短くなる。

請求項３においては、請求項１または２に記載のバルブの鍛造プレス装置において、前記ワーク供給装置を、アプセッタに対し接近離反する前後方向および左右方向にスライド可能なワーク排出用チャックを備えたワーク供給・排出装置として構成し、
前記ワーク排出用チャックが、前記アプセッタの成形ステージで成形された一次成形ワークを掴んで前記高速多関節ロボットのアームに受け渡し可能な所定位置まで排出するように構成した。

（作用）ワーク供給・排出装置のワーク排出用チャックが成形ステージの一次成形ワークを掴んで所定位置まで排出して、高速多関節ロボットのアームに受け渡すので、４回ものワークの受け渡しを行う従来の鍛造プレス装置に対し、本発明では、ワーク受け渡しの回数が３回と少ない分、一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送・搬入するまでの時間が短縮される。

また、高速多関節ロボットのアームが最も遠方の成形ステージまで届かない場合であっても、ワーク排出用チャックがアプセッタの成形ステージで成形された一次成形ワークを高速多関節ロボットのアームが届く所定位置まで排出するので、アームの届く範囲がそれほど大きくない高速多関節ロボットであっても、鍛造プレス装置に採用できる。

また、ワーク供給用チャックによるワークの供給やワーク排出用チャックによるワークの排出は、短時間（例えば、数秒）で済むのに対し、アプセッタによるワークの一次成形は、例えば、十数秒以上かかる。このため、ワーク供給用チャックがワークの排出も行う構造の場合は、アプセッタ（成形ステージ）によるワークの一次成形が終了するまでの間、チャックは成形ステージの前でワーク排出動作のために待機し続けねばならず、それだけ時間をロスする。即ち、ワークの一次成形が終了した後、ワーク供給用チャックは、一次成形ワークの排出動作を行い、続いて新たなワークを受け取ってから、ワーク供給動作を開始することになり、それだけ時間がかかる。

然るに、請求項３では、ワーク供給装置に、ワーク供給用チャック以外にワーク排出用チャックが設けられているので、ワークの一次成形が行われている間に、ワーク供給用チャックへの新たなワークの受け渡しを済ませておくことで、ワーク排出動作のためにワーク排出用チャックが成形ステージの前で待機する形態では、ワーク供給用チャックは新たなワークを掴んだ形態となっている。このため、ワーク排出用チャックが一次成形ワークの排出動作を行った後に、ワーク供給用チャックが直ちにワークの供給動作を開始できる。即ち、チャックが新たなワークを受け取るために要す時間相当だけ、短縮できる。

請求項４においては、請求項１または２に記載のバルブの鍛造プレス装置において、前記高速多関節ロボットを、そのアームが前記アプセッタの成形ステージ上の一次成形ワークを掴んで前記鍛造プレス本体に搬送・搬入するように構成した。

（作用）請求項３では、ワーク供給・出装置のワーク排出用チャックを介して、成形ステージ上の一次成形ワークが高速多関節ロボットのアームに受け渡しされるのに対し、請求項４では、高速多関節ロボットのアームが成形ステージ上の一次成形ワークを直接掴んで鍛造プレス本体に搬送・搬入するので、アプセッタで成形された一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送・搬入するまでに３回のワークの受け渡しを行う請求項３に対し、ワーク受け渡しの回数が２回と少ない請求項４では、一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送・搬入するまでの時間が大幅に短縮される。

請求項５においては、請求項３または４に記載のバルブの鍛造プレス装置において、前記アプセッタ，前記ワーク供給装置および前記高速多関節ロボットを、前記鍛造プレス本体の両側にそれぞれ配置するように構成した。

（作用）一対の高速多関節ロボットのアームがそれぞれ対応する側のアプセッタで成形された一次成形ワークを掴んで、鍛造プレス本体の左右両側から交互に連続して鍛造プレス本体に搬送・搬入するので、一次成形ワークをよりスピーディに鍛造プレス本体に搬送・搬入できる。

請求項６においては、請求項１〜５に記載のバルブの鍛造プレス装置において、
前記鍛造プレス本体の近傍に熱処理炉を設け、前記鍛造プレス本体と前記熱処理炉との間に、前記鍛造プレス本体で成形された二次成形ワークを搬出して前記熱処理炉に移載する二次成形ワーク搬出・移載装置を配置するように構成した。

（作用）鍛造プレス本体で成形された二次成形ワークは、二次成形ワーク搬出・移載装置によって、鍛造プレス本体から搬出されて、熱処理炉の所定位置（例えば、熱処理炉に延びるワーク搬送コンベア）に移載される。

なお、二次成形ワーク搬出・移載装置の構成としては、たとえば、鍛造プレス本体に対し接近離反する前後方向および左右方向にスライド可能で、さらに昇降動作可能なワーク搬出用チャックを備えた構造や、アームの先端側にワークを掴むことのできるチャックを備え、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボット等が考えられる。

本発明に係るバルブの鍛造プレス装置によれば、アプセッタで成形した一次成形ワークを鍛造プレス本体に搬送・搬入するまでのワークの受け渡し回数が減るので、一次成形ワークの鍛造プレス本体への搬送・搬入時間が短縮され、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間が短縮されて、バルブの生産性が向上する。

請求項２によれば、アプセッタで成形された一次成形ワークを高速多関節ロボットのアームに受け渡すまでの時間が短縮される分、一次成形ワークのよりスピーディな鍛造プレス本体への連続した搬送・搬入が可能となるので、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間が大幅に短縮されて、バルブの生産性が確実に向上する。

また、鍛造プレス本体に対し必要なアプセッタの台数が減る分、バルブの鍛造プレス装置がコンパクトになるとともに、バルブの鍛造自動化ラインの設置スペースも削減できる。

請求項３によれば、アプセッタで成形された一次成形ワークが鍛造プレス本体に搬送・搬入されるまでの時間がより短縮されるので、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間がいっそう短縮されて、バルブの生産性がいっそう向上する。

また、鍛造プレス装置に採用できる高速多関節ロボットの選択肢が広がるので、アームの移動可能範囲が比較的小さいが安価かつコンパクトな高速多関節ロボットを採用することで、バルブの鍛造自動化ラインの製造設備が安価になって、ひいては二次成形ワーク一本当りの製造単価を下げることができる。

請求項４によれば、アプセッタで成形された一次成形ワークが鍛造プレス本体に搬送・搬入されるまでの時間がよりいっそう短縮されるので、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間がよりいっそう短縮されて、バルブの生産性がよりいっそう向上する。

請求項５によれば、鍛造プレス本体の左右両側から交互に連続して一次成形ワークが搬入されるので、一次成形ワークの鍛造プレス本体への搬入ピッチがさらに短縮され、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間がさらに短縮されて、バルブの生産性がさらにいっそう向上する。

請求項６によれば、鍛造プレス本体で成形された二次成形ワークが二次成形ワーク搬出・移載装置によってスピーディに搬出されて、熱処理炉に移載されるので、バルブの生産性が確実に向上する。

本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第１の実施例を適用したバルブの鍛造自動化ラインの全体構成を示す平面図である。 バルブの鍛造プレス装置を構成するアプセッタの斜視図である。 アプセッタの成形ステージに沿って配設されたワーク供給・排出装置の平面図である。 ワーク供給・排出装置の側面図（図３の右側から見た図）である。 ワーク供給・排出装置のワーク排出用チャックが一次成形ワークを掴んで所定位置（高速多関節ロボットのアームへの受け渡し位置）まで排出する様子を説明する図で、（ａ）は排出用チャックが前進して一次成形中のワークに接近した位置に待機する状態を示し、（ｂ）は排出用チャックが成形直後の一次成形ワークを掴んだ状態を示し、（ｃ）は一次成形ワークを掴んだ排出用チャックが後退した状態を示し、（ｄ）は一次成形ワークを掴んだ排出用チャックが左右方向所定位置までスライドした状態を示す。 一次成形ワークを搬送し鍛造プレス本体に搬入する高速多関節ロボットを示す図（図１に示す右方向からから見た図）である。 高速多関節ロボットのアームの拡大図で、（ａ）はアームの正面図、（ｂ）はアームの平面図である。 鍛造プレス本体から二次成形ワークを搬出する二次成形ワーク搬出・移載装置の平面図である。 同二次成形ワーク搬出・移載装置の一部を断面で示す正面図である。 本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第２の実施例を適用したバルブの鍛造自動化ラインの全体構成を示す平面図である。 本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第３の実施例を適用したバルブの鍛造自動化ラインの全体構成を示す平面図である。

本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第１の実施例を図面に基づいて説明する。

図１〜図９は、第１の実施例に係るバルブの鍛造プレス装置を適用したバルブの鍛造自動化ラインを示す図で、図１は、バルブの鍛造自動化ライン全体の平面を示し、図２〜図９は、バルブの鍛造プレス装置を構成する各装置、例えば、ワークＷを一次成形するアプセッタ２０、アプセッタ２０から一次成形ワークを排出するとともに、新たなワークをアプセッタ２０に供給するワーク供給・排出装置３０、アプセッタ２０で成形された一次成形ワークＷ１を搬送して鍛造プレス本体１０に搬入する高速多関節ロボット６０、鍛造プレス本体１０から二次成形ワークＷ２を搬出して熱処理炉７０に移載する二次成形ワーク搬出・移載装置８０等を示す。

図１において、符号１０は、二次成形用の上下一対の金型１２，１４（図９参照）を備えた鍛造プレス本体で、鍛造プレス本体１０を正面視した一方のサイド（図１，９の右側）には、アプセッタ２０が隣接して配置され、さらにアプセッタ２０に隣接して棒材供給装置４０が隣接して配置されて、鍛造プレス本体１０から棒材供給装置４０までの各装置がほぼ直線状に配置されている。また、鍛造プレス本体１０とアプセッタ２０との間には、アプセッタ２０で成形された一次成形ワークＷ１を搬送して鍛造プレス本体１０に搬入する高速多関節ロボット６０が配置されている。

一方、鍛造プレス本体１０を正面視した反対側のサイド（図１，９の左側）には、二次成形ワークＷ２を加熱処理する熱処理炉７０が配置され、鍛造プレス本体１０と熱処理炉７０との間には、鍛造プレス本体１０で成形された二次成形ワークＷ２を搬出して、熱処理炉７０内へ延びる搬送コンベア７２に移載する二次成形ワーク搬出・移載装置８０が配置されている。

ワークＷを一次成形するアプセッタ２０は、ワークＷである丸棒材を電極で掴み丸棒材端との間で電流を流し他端から加圧することで加熱端を団子状に膨らます装置である。詳しくは、図２に示すように、アプセッタ２０の前面側に、左右一対の電極チャック２２，２２、上方のアンビル電極２３および下方の加圧装置２４を備えた成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが左右方向に並設され、直流インバータ加熱方式を採用することで、一度に３本のワークＷを高速で一次成形できる。なお、符号２４ａは、ワークＷを下方から担持する加圧装置２４の昇降ロッドである。

アプセッタ２０の成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの前方には、図３，４に示すように、アプセッタ２０の成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに対し接近離反する前後方向、およびアプセッタ２０の成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ並設方向である左右方向にそれぞれスライド可能な左右一対のワーク供給用チャック３２およびワーク排出用チャック３４を備えたワーク供給・排出装置３０が配設されている。

即ち、アプセッタ２０の前面側には、アプセッタ２０に固定支持されて左右方向に延在するリニアスライド３５が配設され、リニアスライド３５には、左右スライダ３３が左右方向スライド可能に組み付けられ、リニアスライド３５と平行に配設されたボールねじ（図示せず）をモータ駆動させることで、左右スライダ３３が左右方向（図３左右方向）にスライドできる。また、左右スライダ３３には、ワーク供給用チャック３２およびワーク排出用チャック３４がそれぞれガイド付きエアシリンダ（図示せず）を介して前後方向（図３上下方向、図４左右方向）にスライド可能に組み付けられている。

また、それぞれのチャック３２，３４の先端側には、図３に示すように、最大１８０度に開口できるとともに、閉じることで細いワークＷを確実に掴むことができる一対の爪３２ａ，３２ａ；３４ａ，３４ａが設けられている。

そして、成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃで成形された一次成形ワークＷ１は、ワーク搬出用チャック３４（の爪３４ａ）に受け渡しされて、高速多関節ロボット６０のアーム６２先端側に設けたチャック６４（の爪６４ａ）への受け渡し可能な所定位置Ｐ１（図３参照）まで排出されて、ロボット６０のアーム６２先端側のチャック６４（の爪６４ａ）に受け渡しされ、ロボット６０によって鍛造プレス本体１０に搬送・搬入される。

一方、ワーク供給用チャック３２は、後述するように、所定のワーク受け渡し位置Ｐ２（一次成形ワークＷ１のロボット６０へのワーク受け渡し位置Ｐ１と同じ位置）において、高速多関節ロボット６０を介してワークＷが受け渡しされるように構成されており、ワークＷを掴んだチャック３２（の爪３２ａ）は、成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１ＣにワークＷを供給する。

即ち、高速多関節ロボット６０は、図１，６に示すように、垂直支軸Ｌ１周りにロボット本体６１が旋回できる構造で、ロボット本体６１のアーム６２の先端側には、図７に示すように、ワーク供給・排出装置３０のチャック３２，３４の爪３２ａ，３４ａと同様の構造の一対の爪６４ａ，６４ａを備えたチャック６４が設けられて、チャック６４の爪６４ａは、最大１８０度に開口できるとともに、閉じることで細いワークＷを確実に掴むことができる。

高速多関節ロボット６０の略Ｌ字型のアーム６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）は、図６,７に示すように、６軸（Ｌ１〜Ｌ６）周りに回動可能な構造である。詳しくは、基端側アーム６２ａは、ロボット本体６１に対し水平支軸Ｌ２回りに回動でき、先端側アーム６２ｂは、基端側アーム６２ａ間の水平支軸Ｌ３回りおよびアーム６２ａの中心軸に沿った支軸Ｌ４回りにそれぞれ回動でき、最先端アーム６２ｃは、アーム６２ｂ先端側の水平支軸Ｌ５回りおよびアーム６２ｃ基端側の垂直支軸Ｌ６回りにそれぞれ回動できる。

また、高速多関節ロボット６０のアーム６２のチャック６４は、図１に示すように、アプセッタ２０の３箇所の成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃまでは届かないが、ワーク受け渡し位置Ｐ１（Ｐ２）まで届くことは勿論、棒材供給装置４０の棒材供給路４２（図１参照）にも届くように構成されている。

そして、ワークＷは、図１に示すように、棒材供給装置４０の棒材供給路４２において１本づつ立てた形態に保持されているが、高速多関節ロボット６０のアーム６２先端のチャック６４（の爪６４ａ，６４ａ）が、棒材供給路４２のワークＷを掴んで所定のワーク受け渡し位置Ｐ２まで搬送して、ワーク供給・排出装置３０のワーク供給用チャック３２（の爪３２ａ，３２ａ）に受け渡すように構成されている。

次に、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して、アプセッタ２０で成形された一次成形ワークＷ１がワーク供給・排出装置３０のワーク排出用チャック３４によって所定位置Ｐ１まで搬出されるまでの様子を詳しく説明する。

一般的には、アプセッタ２０による一次成形は、鍛造プレス本体１０による二次成形（鍛造プレス）の数倍の時間がかかる。例えば、二次成形が数秒で終了するのに対し、一次成形はその数倍の時間を要す。そのため、本実施例では、例えば、ワークＷの１本当たりの一次成形に要す時間の約１／３の間隔で、それぞれの成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの成形が終了するように設定されるとともに、成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃでの成形が終了する間隔と、鍛造プレス本体１０による二次成形（鍛造プレス）の間隔が一致するように設定されている。

即ち、図５（ａ）に示すように、左右方向中央に位置する成形ステージ２１Ｂでの成形が終了するタイミングに間に合うように、左右スライダ３３がスライドしてワーク排出用チャック３４が成形ステージ２１Ｂに正対する位置となるとともに、ワーク排出用チャック３４が前進して成形ステージ２１Ｂに接近した位置で待機する。そして、成形ステージ２１Ｂにおいてワークの成形が終了すると同時に、図５（ｂ）に示すように、排出用チャック３４が成形ステージ２１Ｂ上の一次成形ワークＷ１を掴み、同時に、電極チャック２２，２２および電極２３，加圧装置２４（の昇降ロッド２４ａ）によるワークＷ１の把持が解除される。そして、一次成形ワークＷ１を掴んだ排出用チャック３４は、図５（ｃ）に示すように、成形ステージ２１Ｂから後退し、図５（ｄ）に示すように、左右スライダ３３が左右方向に所定量スライドして、排出用チャック３４（一次成形ワークＷ１）が高速多関節ロボット６０のチャック６４への受け渡し位置Ｐ１となる。

なお、排出用チャック３４に隣接し、成形ステージ２１Ｂに接近して待機しているワーク供給用チャック３２には、成形ステージ２１ＢでワークＷが一次成形されている間に、高速多関節ロボット６０によって新たなワークＷがすでに受け渡しされている。即ち、図５（ａ）に示す状態以前の、ワーク排出用チャック３４が後退した状態で、左右スライダ３３が左右方向に所定量移動した所定のワーク受け渡し位置Ｐ２において、高速多関節ロボット６０（のチャック６４）を介して新たなワークＷがワーク供給用チャック３２に受け渡しされている。

このため、所定のワーク受け渡し位置Ｐ１において、一次成形ワークＷ１の高速多関節ロボット６０（のチャック６４）への受け渡しが終了すると同時に、左右スライダ３３が左右方向にスライドして、新たなワークＷを把持したワーク供給用チャック３２が成形ステージ２１Ｂに正対する位置となるとともに、ワーク供給用チャック３２が前進して成形ステージ２１Ｂに新たなワークＷを供給する。

空の成形ステージ２１Ｂへの新たなワークＷの供給が終了すると、ワーク供給用チャック３２が後退し、所定のワーク受け渡し位置Ｐ１まで左右スライダ３３（チャック３２，３４）がスライドして、高速多関節ロボット６０によって新たなワークＷがワーク供給用チャック３４に受け渡しされる。

次いで、成形ステージ２１Ｂの次に一次成形が終了する所定の成形ステージ位置まで左右スライダ３３（チャック３２，３４）がスライドし、ワーク排出用チャック３４が前進して、所定の成形ステージに接近した位置に待機する。

そして、この動作を繰り返すことで、成形ステージ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃで成形された一次成形ワークＷ１を、ワーク供給・排出装置３０および高速多関節ロボット６０によって、鍛造プレス本体１０のプレス（二次成形）のタイミングに合わせて鍛造プレス本体１０に連続して搬送・搬入することができる。

このように、本実施例では、例えばアプセッタ２０の成形ステージ２１Ｂで成形された一次成形ワークＷ１が、ワーク供給・排出装置３０を介して所定位置Ｐ１まで搬出されて、高速多関節ロボット６０を介して鍛造プレス本体１０に搬送・搬入されるが、鍛造プレス本体１０に搬入されるまでのワークの受け渡し回数は、成形ステージ２１Ｂ→ワーク供給・排出装置３０（排出用チャック３４）→高速多関節ロボット６０のチャック６４→鍛造プレス本体１０の３回であって、これは４回ものワークの受け渡しを行う従来の鍛造プレス装置と比べて１回少なく、それだけ、アプセッタ２０で成形した一次成形ワークＷ１の鍛造プレス本体１０への搬送・搬入時間が短縮される。

この結果、二次成形ワーク一本当りの生産にかかる時間が短縮されて、バルブの生産性が向上する。

また、鍛造プレス本体１０で二次成形された二次成形ワークＷ２は、鍛造プレス本体１０の金型１２，１４の開閉のタイミングにあわせて動作する二次成形ワーク搬出・移載装置８０によって、鍛造プレス本体１０の側方に搬出されて、熱処理炉７０に延びる搬送コンベア７２上に移載される。

鍛造プレス本体１０に隣接する熱処理炉７０は、例えば、鍛造された二次成形ワークＷ２に残留している歪を除去するための焼鈍処理を行うための炉で、鍛造プレス本体１０で成形した二次成形ワークＷ２を搬送コンベア７２に載置して、例えば５００℃以上に保持された炉７０内をゆっくり時間（例えば３０分）をかけて搬送することで、熱処理を行う。

二次成形ワーク搬出・移載装置８０は、図８，９に示すように、鍛造プレス本体１０で成形された二次成形ワークＷ２を第１のチャック８２が掴んで鍛造プレス本体１０の側方（図８、９左方向）まで搬出する第１の搬出機構８０Ａと、第１の搬出機構８０Ａと平行に配設され、第１のチャック８２から受け渡された二次成形ワークＷ２を順次受け渡す上下方向二段の第２，第３のチャック８４，８５を備えた第２の搬出機構８０Ｂと、第１の搬出機構８０Ａと第２の搬出機構８０Ｂ間の下方に配設され、周方向等分６箇所に上方が開口するワーク収容用のポット８７ａが設けられ、第３のチャック８５から受け渡された二次成形ワークＷ２をポット８７ａに収容して１８０度回転することで所定位置までワークＷ２を搬送するロータリテーブル８７を備えた搬送機構８０Ｃと、二次成形ワークＷ２を掴む第４のチャック８９をアーム８８の先端に備え、搬送機構８０Ｃによって搬送された二次成形ワークＷ２を掴んで、熱処理炉７０の搬送コンベア７２に移載する揺動アーム式ワーク移載機構８０Ｄを備えて構成されている。

なお、第１のチャック８２、第２のチャック８４、第３のチャック８５および第４のチャック８９は、ワーク供給・排出装置３０のチャック３２（３４）に設けられた一対の爪３２ａ，３２ａ（３４ａ，３４ａ）と同様の構造の爪８２ａ，８４ａ，８５ａ，８９ａを備えている。

詳しくは、第１の搬出機構８０Ａでは、図８，９の仮想線に示すように、左右方向に延在するベース８１ａに、左右スライダ８１が左右方向スライド可能に組み付けられ、左右スライダ８１の先端前面側には、第１のチャック８２が昇降動作可能に設けられている。このため、図８，９の仮想線で示すように、第１のチャック８２が下金型１４に接近した位置において、ノックアウトされて下金型１４から上方に突出した二次成形ワークＷ２（の軸部）を掴んで所定量上昇することで、ワークＷ２が下金型１４から抜き出される。そして、第１のチャック８２（の爪８２ａ）に把持されたワークＷ２（の軸部）は、左右スライダ８１によって鍛造プレス本体１０の側方（図８,９の左方向）にスライドすることで、第２の搬出機構８０Ｂの下段の第２のチャック８４に正対する位置となる。

第２のチャック８４は前後方向（図８上下方向）にのみスライド可能で、第２のチャック８４が前進（第１の搬出機構８０Ａの第１のチャック８２に接近）した形態で、第１のチャック８２から二次成形ワークＷ２を受け取り、元の位置に戻る。

一方、第２の搬出機構８０Ｂの上段の第３のチャック８５は、左右スライドおよび昇降スライド可能に設けられており、ワークＷ２を受け取った第２のチャック８４の真上まで移動（図８右方向にスライド）して、第２のチャック８４から二次成形ワークＷ２を受け取り、さらに搬送機構８０Ｃのロータリテーブル８７の所定のワーク収容ポット８７ａの真上まで移動（図８左方向にスライド）した後、下降してワーク収容ポット８７ａに二次成形ワークＷ２（の軸部）を挿入することで、二次成形ワークＷ２を搬送機構８０Ｃに受け渡す。

そして、搬送機構８０Ｃのロータリテーブル８７が１８０度回転した位置において、揺動アーム式移載機構８０Ｄのアーム８８先端の第４のチャック８９（の爪８９ａ）が、ロータリテーブル８７のワーク収容ポット８７ａに収容されている二次成形ワークＷ２を掴んだ状態で、アーム８８が所定量だけ上昇した後、所定角度だけ水平に揺動し、第４のチャック８９によるワークＷ２の把持を解除することで、熱処理炉７０に延びる搬送コンベア７２に二次成形ワークＷ２を移載する。

なお、搬送機構８０Ｃのロータリテーブル８７は、第２の搬出機構８０Ｂの第３のチャック８５から受け取った二次成形ワークＷ２を揺動アーム式移載機構８０Ｄに受け渡すための機構で、ロータリテーブル８７が１８０度毎に間欠回転して、第２の搬出機構８０ＢからのワークＷ２の受け取りと揺動アーム式移載機構８０ＤへのワークＷ２の受け渡しを同時に行うため、ワーク収容ポット８７ａは少なくとも周方向等分２箇所に設けられていればよい。

しかし、ロータリテーブル８７には、周方向等分６箇所にワーク収容ポット８７ａが設けられて、それだけ多くの二次成形ワークＷ２を一時的に収容できるようになっている。

即ち、搬送機構８０Ｃ下流側のバルブ製造ラインを構成するいずれかの装置が停止した場合には、バルブ製造ラインを停止する必要があるが、ラインを停止するとアプセッタ２０で一次成形中のワークが無駄になってしまう。そこで、本実施例では、ロータリテーブル８７に、周方向等分６箇所にワーク収容ポット８７ａを設けることで、アプセッタ４０から鍛造プレス本体１０間のラインはすぐには停止させずに、少なくともアプセッタ２０で一次成形中のワーク３本全てを鍛造プレス本体１０で二次成形して、搬送機構８０Ｃのロータリテーブル８７に収容した後にライン全体を停止することで、ワークを無駄にしないように構成されている。

図１０は、本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第２の実施例を適用したバルブの鍛造自動化ラインの要部平面図である。

鍛造プレス本体１０の左右両サイドに隣接してアプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）が配置され、さらにアプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）に隣接して棒材供給装置４０が隣接して配置されて、鍛造プレス本体１０を挟んでほぼ直線状にバルブの鍛造プレス装置が配置されている。

アプセッタ２０Ａ，２０Ｂから棒材供給装置４０，４０にかけての前面側には、ワーク供給用チャック３６を備えたワーク供給装置３０Ａが配設されおり、チャック３６（先端の爪３６ａ）が棒材供給装置４０のワーク供給路４２上のワークＷを掴んでアプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）の空の成形ステージに供給する。ワーク供給用チャック３６は、前記した第１の実施例におけるワーク供給・排出装置３０のワーク供給用チャック３２と同一の構造であり、その重複した説明は省略する。

また、アプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）と鍛造プレス本体１０との間には、アプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）の成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ（２１Ｆ，２１Ｇ）で成形された一次成形ワークＷ１を搬送して鍛造プレス本体１０に搬入する高速多関節ロボット６０Ａ（６０Ｂ）が配置されている。

また、アプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）のワーク供給装置３０Ａを挟んだ反対側には、二次成形ワーク集積部７４がそれぞれ設けられており、高速多関節ロボット６０Ａ（６０Ｂ）のアーム６２先端側に設けたチャック６４（の爪６４ａ）が鍛造プレス本体１０で成形された二次成形ワークＷ２を二次成形ワーク集積部７４に移載する。二次成形ワーク集積部７４に集積された二次成形ワークＷ２は、所定時間経過して冷えた段階で、例えば、作業者がバッチ式加熱処理炉（図示せず）に搬入する。

以下、この第２の実施例が前記した第１の実施例との相違する構成を説明する。

第１には、アプセッタ２０Ａ，２０Ｂには、２箇所の成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇが並設されて、それぞれ２本のワークＷを同時に一次成形できる。そして、本実施例では、ワークＷの１本当たりの一次成形に要す時間の約１／４の間隔で、それぞれの成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇでの成形が順次終了するように設定されるとともに、各成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇでの成形が終了する間隔（タイミング）と、鍛造プレス本体１０による二次成形（鍛造プレス）の間隔（タイミング）が一致するように設定されている。

第２には、前記した第１の実施例では、ワーク排出用チャック３４が成形ステージの一次成形ワークＷ１を掴んで搬出し、ワーク供給用チャック３２が新たなワークＷを空の成形ステージに供給するというように、ワーク供給・排出装置３０には役割を分担する２つのチャック３２，３４が設けられているのに対し、本実施例では、ワーク供給装置３０Ａに設けられたワーク供給用チャック３６が空の成形ステージへの新たなワークＷの供給動作のみを行うように構成されている。

即ち、ワーク供給用チャック３６は、前記した第１の実施例のワーク供給・搬出装置３０のチャック３２，３４と同様に、アプセッタ２０Ａに対し左右方向および前後方向にスライド可能に構成されており、チャック３６は、棒材供給装置４０の棒材供給路４２のワークＷを掴んで、アプセッタ２０Ａの成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇに供給する。

第３には、アプセッタ２０Ａ，２０Ｂで成形された一次成形ワークＷ１を搬送して鍛造プレス本体１０に搬入する高速多関節ロボット６０Ａ，６０Ｂが、第１の実施例で採用されている高速多関節ロボット６０に比べて、アーム６２の可動範囲が広範囲で、鍛造プレス本体１０で成形された二次成形ワークＷ２を二次成形ワーク集積部７４，７４に移載する機能も備えている。

即ち、前記した第１の実施例では、高速多関節ロボット６０のアーム６２の可動範囲が狭く、アプセッタ２０の成形ステージまでアーム６２が届かないため、ワーク供給・排出装置３０（の排出用チャック３２）が、成形ステージで成形が終了した一次成形ワークＷ１を高速多関節ロボット６０のアーム６２が届く位置Ｐ１まで排出して、ロボット６０のチャック６４に受け渡すようになっているが、この第２の実施例では、高速多関節ロボット６０のアーム６２の可動範囲が広範囲で、高速多関節ロボット６０Ａ（６０Ｂ）のチャック６４が成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇ上の一次ワークＷ１を直接受け取って、鍛造プレス本体１０に搬送・搬入するように構成されている。

このため、本実施例では、例えば、アプセッタ２０Ａの成形ステージ２１Ｄで成形された一次成形ワークＷ１が鍛造プレス本体１０に搬入されるまでのワークの受け渡し回数は、成形ステージ２１Ｄ→高速多関節ロボット６０Ａのチャック６４→鍛造プレス本体１０の２回だけであって、これはワークの受け渡し回数が３回である第１の実施例よりもさらに１回少なく、それだけ、アプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）で成形された一次成形ワークＷ１を鍛造プレス本体１０に搬送・搬入するために要す時間がさらに短い。

第４には、この第２の実施例では、鍛造プレス本体１０の両側に、アプセッタ２０Ａ（２０Ｂ）、ワーク供給装置３０Ａおよび高速多関節ロボット６０Ａ（６０Ｂ）が配置されて、鍛造プレス本体１０の左右両側から交互に連続して鍛造プレス本体１０に一次成形ワークを搬送・搬入するように構成されている。

このため、この第２の実施例では、一対の高速多関節ロボット６０Ａ，６０Ｂのチャック６４，６４がそれぞれ対応する側のアプセッタ２０Ａ，２０Ｂで成形された一次成形ワークＷ１を掴んで、鍛造プレス本体１０の左右両側から交互に連続して鍛造プレス本体１０に搬送・搬入するので、第１の実施例よりもよりスピーディに一次成形ワークＷ１を鍛造プレス本体１０に搬送・搬入できる。

そして、アプセッタ２０Ａ，２０Ｂの成形ステージ２１Ｄ，２１Ｅ；２１Ｆ，２１Ｇでは、例えば、２１Ｄ，２１Ｆ，２１Ｅ，２１Ｇの順に一次成形が終了するように設定されており、高速多関節ロボット６０Ａ，６０Ｂが交互に一次成形ワークＷ１を、鍛造プレス本体１０による二次成形（鍛造プレス）のタイミングに合わせて鍛造プレス本体１０に搬入する。

図１１は、本発明に係るバルブの鍛造プレス装置の第３の実施例を適用したバルブの鍛造自動化ラインの要部平面図である。

前記した第１の実施例における高速多関節ロボット６０のアーム６２（先端側に設けたチャック６４）は、アプセッタ２０の各成形ステージ２１Ａ〜２１Ｃまで届かないが、成形ステージ２１Ａ近傍の所定位置（ワーク引渡し位置Ｐ１，Ｐ２）まで届くことは勿論、棒材供給装置４０の棒材供給路４２にも届く可動範囲をもつことで、棒材供給路４２上のワークＷを掴んでワーク供給・排出装置３０のワーク供給用チャック３２に受け渡す機能も備えている。

一方、この第３の実施例における高速多関節ロボット６０Ｃのアーム６２（先端側に設けたチャック６４）は、アーム６２（先端側に設けたチャック６４）の可動範囲が第１の実施例における高速多関節ロボット６０と比べて狭いため、棒材供給装置４０の棒材供給路４２まで届かない。このため、この第３の実施例では、棒材供給装置４０の棒材供給路４２とアプセッタ２０との間に、ロボット６０Ｃと同様の高速多関節ロボット６０Ｄを配置し、該ロボット６０Ｄのアーム６２（のチャック６４）が棒材供給路４２上のワークＷを掴んでワーク供給・排出装置３０のワーク供給用チャック３２（図示せず）に受け渡すようになっている。

また、本実施例では、熱処理炉７０へ延びる搬送路である搬送コンベア７２に移載する二次成形ワーク搬出・移載装置が、第１の実施例で採用されている複雑な構造の二次成形ワーク搬出・移載装置８０に代えて、高速多関節ロボット６０Ｃと同様の高速多関節ロボット６０Ｅで構成されている。

その他は、前記した第１，第２の実施例の鍛造プレス装置の構造と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複する説明は省略する。

また、前記した第１〜第３の実施例では、前面に成形ステージが併設された構造のアプセッタ２０，２０Ａ（２０Ｂ）を採用しているが、先行特許文献１に開示されているような、前面に成形ステージが１箇所しか設けられていないアプセッタ（従来公知のアプセッタ）を複数台隣接して配置する構造であってもよい。

Ｗ ワーク（丸棒材）
Ｗ１ 一次成形ワーク
Ｗ２ 二次成形ワーク
１０ 鍛造プレス本体
１２ 鍛造プレス本体の金型
２０ ，２０Ａ アプセッタ
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ 成形ステージ
３０ ワーク供給・排出装置
３０Ａ ワーク供給装置
３２ ワーク供給用チャック
３２ａ、３４ａ、３５ａ，３６ａ ワーク把持用の爪
３４ ワーク排出用チャック
３６ ワーク供給用チャック
４０ 棒材供給装置
４２ 棒材供給路
６０，６０Ａ，６０Ｂ 一次成形ワーク搬送・搬入装置である高速多関節ロボット
６２ 高速多関節ロボットのアーム
６４ アーム先端側に設けられたチャック
６４ａ ワーク把持用の爪
Ｌ１ 高速多関節ロボットの垂直回転支軸
７０ 熱処理路
７２ 搬送コンベア
８０ 二次成形ワーク搬出・移載装置

Claims (3)

1. ワークである丸棒材を電極で掴み丸棒材端との間で電流を流し他端から加圧することで加熱端を団子状に膨らます成形ステージがその前面に設けられた少なくとも１台のアプセッタと、
   前記アプセッタの前面側に配設され、前記成形ステージにワークを供給するワーク供給装置と、
   前記アプセッタの側方に隣接して配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを上下の金型により二次成形する鍛造プレス本体と、
   前記アプセッタおよび前記鍛造プレス本体の近傍に配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを掴んで搬送し前記鍛造プレス本体に搬入する一次成形ワーク搬送・搬入装置と、
   前記アプセッタの前記鍛造プレス本体配置側と反対側の側方に隣接して配置された丸棒材供給装置と、を備えたバルブの鍛造プレス装置であって、
   前記ワーク供給装置は、アプセッタに対し左右方向には一体にスライドするが、アプセッタに対し接近離反する前後方向にはそれぞれ独立してスライドする、左右一対のワーク排出用チャックおよびワーク供給用チャックを備えたワーク供給・搬出装置として構成され、
   前記一次成形ワーク搬送・搬入装置は、前記アプセッタの前面側において一次成形ワークをその先端に設けたチャックで掴んで前記鍛造プレス本体に搬送・搬入するアームを備えた、垂直回転支軸周りに旋回可能な高速多関節ロボットで構成され、
   前記高速多関節ロボットが、前記丸棒材供給装置の棒材供給路に保持されているワークを受け取って前記ワーク供給装置（ワーク供給・搬出装置）のワーク供給用チャックに受け渡すとともに、前記ワーク排出用チャックから一次成形ワークを受け取って前記鍛造プレス本体に搬送・搬入することを特徴とするバルブの鍛造プレス装置。
2. ワークである丸棒材を電極で掴み丸棒材端との間で電流を流し他端から加圧することで加熱端を団子状に膨らます成形ステージがその前面に設けられた少なくとも１台のアプセッタと、
   前記アプセッタの前面側に配設され、前記成形ステージにワークを供給するワーク供給装置と、
   前記アプセッタの側方に隣接して配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを上下の金型により二次成形する鍛造プレス本体と、
   前記アプセッタおよび前記鍛造プレス本体の近傍に配置され、前記アプセッタで成形された一次成形ワークを掴んで搬送し前記鍛造プレス本体に搬入する一次成形ワーク搬送・搬入装置と、
   前記アプセッタの前記鍛造プレス本体配置側と反対側の側方に隣接して配置された丸棒材供給装置と、を備えたバルブの鍛造プレス装置であって、
   前記ワーク供給装置は、アプセッタに対し左右方向には一体にスライドするが、アプセッタに対し接近離反する前後方向にはそれぞれ独立してスライドする、左右一対のワーク排出用チャックおよびワーク供給用チャックを備えたワーク供給・搬出装置として構成され、
   前記一次成形ワーク搬送・搬入装置は、前記アプセッタの前面側において一次成形ワークをその先端に設けたチャックで掴んで前記鍛造プレス本体に搬送・搬入するアームを備えた、垂直回転支軸周りに旋回可能な第１の高速多関節ロボットで構成されて、該第１の高速多関節ロボットが前記ワーク供給装置（ワーク供給・搬出装置）のワーク排出用チャックから一次成形ワークを受け取って前記鍛造プレス本体に搬送・搬入し、
   前記アプセッタと前記丸棒材供給装置間には、前記第１の高速多関節ロボットと同一構造の第２の高速多関節ロボットが配置されて、該第２の高速多関節ロボットが前記丸棒材供給装置の棒材供給路に保持されているワークを受け取って前記ワーク供給装置（ワーク供給・搬出装置）のワーク供給用チャックに受け渡すことを特徴とするバルブの鍛造プレス装置。
3. 前記アプセッタの前面には、複数の成形ステージが左右に並設されたことを特徴とする請求項１または２に記載のバルブの鍛造プレス装置。

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