JP6158656B2

JP6158656B2 - 鍛造装置

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Publication number: JP6158656B2
Application number: JP2013194965A
Authority: JP
Inventors: 渡邉　浩司; 浩司渡邉
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: JP2015058464A

Description

この発明は、型鍛造によって鍛造品を製造するようにした鍛造装置およびその関連技術に関する。

電気モータ駆動のカーエアコン用コンプレッサ部品として周知の電動スクロールは、可動スクロールと、固定スクロールとがある。この電動スクロールは例えば図１２に示すように、背板部１０１と、背板部１０１の一面側（正面側）に形成された渦巻き形状の羽根部（インボリュート）１０２と、背板部１０１の他面側（背面側）に形成された凸部１０３とを一体に備えている。従来、このような電動スクロール１００を型鍛造によって製作する技術が開発されている。

例えば特許文献１に示す電動スクロールの鍛造方法においては図１３に示すように、ワーク設置孔２０２を有するダイとしての下型（下金型）２０１と、下型２０１の上方に配置されたパンチとしての上型（上金型）２０５とを備えている。下型２０１のワーク設置孔２０２の一部（下部）は、背板部成形凹部２０３として形成されるとともに、下型２０１には、上端がワーク設置孔２０２の底面において開口する羽根部成形凹部２０４が形成されている。さらに上型２０５には、上端が上型２０５の下面（押圧面）において開口する凸部成形凹部２０６が形成されている。そして、下型２０３のワーク設置孔２０２に鍛造素材Ｗが設置された状態で、ワーク設置孔２０２に上型２０５が打ち込まれることにより、鍛造素材Ｗが加圧されて塑性流動して、鍛造素材Ｗを構成するメタル（金属材料）が、背板部成形凹部２０３、羽根部成形凹部２０４および凸部成形凹部２０６に流れ込み、電動スクロール１００としての鍛造品が成形されるようになっている。

特開平６−１１４４８９号公報

ところで近年においては、自動車の軽量化、高性能化に伴い、自動車部品の小型軽量化が強く求められている。当然のことながら、自動車の一部品である電動スクロール１００も小型軽量化が求められるが、例えば電動スクロール１００の背板部１０１を単純に薄肉化して小型軽量化を図ることは困難である。

すなわち上記特許文献１等に示す従来の鍛造方法において、鍛造時の電動スクロール１００の各部位の成形手順を細かく分析すると、鍛造加工開始直後には、電動スクロール１００の背板部１０１が最初に成形され、次いで、メタルが前方押し出しや後方押し出しされて、羽根部１０２や背面の凸部１０３が成形されていく。つまり、背板部１０１から羽根部１０２にメタルが流れ込んで羽根部１０２が成形される。このため仮に、背板部１０１の厚さを薄く設定しておくと、ヒケ等の凹部欠陥（鍛造欠陥）が背板部１０１の背面における羽根部１０２に対応する位置に表出され、鍛造品としての電動スクロール１００の品質が低下してしまう。

従って従来においては、鍛造による電動スクロール１００では、背板部１０１の板厚（肉厚）を厚くして、ヒケ等の鍛造欠陥が発生しないようにする必要があり、上記の小型軽量化の要望に応じることが困難であるという課題があった。

＜課題解決のための対応策の検討＞
本願発明者は、上記の課題を解決するために、鋭意努力し、綿密な実験、研究を繰り返し行い、以下の対応策を見出した。

その対応策は、鍛造品としての電動スクロールを、１次成形（予備成形）および２次成形（本成形）の２回の鍛造によって製造する方法である。

この鍛造方法において、１次成形で前方押し出しによって背板部１０１と羽根部１０２を成形し、２次成形で後方押し出しによって背面側の凸部１０３を成形する。

すなわちこの鍛造方法を行うに際して、図１４Ａに示す１次成形用の金型と図１４Ｂに示す２次成形用の金型との２つの金型（ダイセット）を準備する。下型２０１は、１次および２次成形用金型共に、上記図１３に示す従来の金型の下型と同様、ワーク設置孔２０２、背板部成形凹部２０３および羽根部成形凹部２０４が形成されている。上型２０５は、１次成形用金型（図１４Ａ）では、下面（押圧面）がフラットで凸部成形凹部が形成されておらず、２次成形用金型（図１４Ｂ）では、凸部成形凹部２０６が形成されている。

そして１次成形用金型（図１４Ａ）の下型２０１におけるワーク設置孔２０２に鍛造素材をセットして、上型２０５を打ち込むことにより、鍛造素材を加圧して、メタルを背板部成形凹部２０３から羽根部成形凹部２０４内に流し込んで、背板部１０１および羽根部１０２を成形して１次成形品Ｗ１を得る。

次にこの１次成形品Ｗ１を２次成形用金型（図１４Ｂ）の下型２０１におけるワーク設置孔２０２に移載して、上型２０５を打ち込むことにより、１次成形品Ｗ１を加圧して、メタルを背板部１０１の部分から凸部成形凹部２０６内に流し込んで凸部１０３を成形して、２次成形品としての電動スクロールを得る。

この鍛造方法において、１次成形では、ヒケが発生しないように背板部１０１を厚く形成しておき、２次成形で、背板部１０１を薄く成形することができる。また仮に１次成形で、ヒケが少し発生したとしても、２次成形により、背板部１０１の背面側を成形しているため、ヒケを消失させることができる。従ってこの鍛造方法においては、ヒケ等の鍛造欠陥がない高品質で、背板部１０１が薄くて軽量な鍛造品（電動スクロール）を製作することができる。

しかしながら、この鍛造方法では、１次成形において渦巻き状の羽根部１０２のような複雑な形状を有する１次成形品Ｗ１を成形するものであるため、その複雑形状の１次成形品Ｗ１を、１次成形用金型（図１４Ａ）から２次成形用金型（図１４Ｂ）に移載する際の位置合わせが困難である。例えば１次成形品Ｗ１の渦巻き状の羽根部１０２を、２次成形用の下型２０１における渦巻き状の羽根部成形凹部２０４内に精度良く対応させて適合状態に嵌め込むように、１次成形品Ｗ１を２次成形用金型にセットする必要があり、高精度の位置合わせ作業が必要である。この作業は、自動搬送では困難で手動搬送となり、慎重かつ綿密な位置調整を何度も繰り返しつつ行わねばならず、作業効率が低く、生産性の低下を来してしまう。また１次成形品Ｗ１の２次成形用金型への位置合わせが不十分な場合には、２次成形を精度良く行うことができず、鍛造不良が発生するおそれがある。

さらに１次成形品Ｗ１を２次成形用金型に設置（移載）することを考慮すると、例えば１次成形品の羽根部１０２と、２次成形用金型（図１４Ｂ）の羽根部成形凹部２０４の内周面との間にクリアランスを設定する必要があり、２次成形において、クリアランス分のメタルの塑性流動（メタルフロー）が生じる。そうすると、羽根部１０２の端面に欠肉（鍛造欠陥）が生じたり、羽根部１０２の側面への巻き込み等の鍛造欠陥が生じ、この点からも鍛造不良が発生して、品質の低下を来してしまうおそれがある。

その上さらに鍛造装置としての金型（ダイセット）が２つ（２セット）必要となり、装置全体の大型化も来すという課題も発生する。

このように上記対応策による鍛造方法では、種々の課題を抱えており、現状の技術では、これらの課題を有効に解決することは困難であると考えられる。従って上記対応策の採用は見合わせるのが良いという結論に至った。

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、鍛造欠陥や鍛造不良の発生を防止しつつ、小型軽量かつ高品質の電動スクロール等の鍛造品を効率良く確実に製造することができる鍛造装置およびその関連技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。

［１］鍛造素材が設置される一方型と、
前記一方型と型合わせ可能な１次成形用他方型と、
前記一方型と型合わせ可能な２次成形用他方型とを備え、
前記１次成形用他方型および前記一方型が型合わせされることによって、前記一方型に設置された鍛造素材における前記一方型側である一面側が成形されて１次成形品が形成され、
１次成形品が前記一方型に残存したまま、前記２次成形用他方型および前記一方型が型合わせされることによって、１次成形品における前記２次成形用他方型側である他面側が成形されて２次成形品が形成されるようにしたことを特徴とする鍛造装置。

［２］前記１次成形用他方型を前記一方型に対向する位置とその位置から退避する位置との間で移動自在に支持する一方、前記２次成形用他方型を前記一方型に対向する位置とその位置から退避する位置との間で移動自在に支持する移動手段を備える前項１に記載の鍛造装置。

［３］前記１次成形用他方型として機能する１次成形用状態と、前記２次成形用他方型として機能する２次成形用状態との間で状態変化可能な１次／２次共用他方型を備え、
前記１次／２次共用他方型が、前記１次成形用他方型および前記２次成形用他方型を兼用している前項１に記載の鍛造装置。

［４］前記一方型は、鍛造素材が設置されるワーク設置孔を有する下型によって構成され、
前記１次成形用他方型および前記２次成形用他方型は、前記ワーク設置孔にそれぞれ打ち込まれる１次成形用上型および２次成形用上型によって構成されている前項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造装置。

［５］前記２次成形用上型に、１次成形品の他面側に後方押し出し部を成形するための後方押し出し部成形凹部が形成されている前項４に記載の鍛造装置。

［６］前記下型に、鍛造素材の一面側に前方押し出し部を成形するための前方押し出し部成形凹部が形成されている前項４または５に記載の鍛造装置。

［７］２次成形品によって、一面側に前記前方押し出し部として羽根部を有する電動スクロールが構成され、
前記下型に、前記前方押し出し部成形凹部として羽根部成形凹部が形成されている前項６に記載の鍛造装置。

［８］鍛造素材が設置される一方型と、前記一方型と型合わせ可能な１次成形用他方型と、前記一方型と型合わせ可能な２次成形用他方型とを用いた鍛造方法であって、
前記１次成形用他方型および前記一方型を型合わせすることによって、前記一方型に設置された鍛造素材における前記一方型側である一面側を成形して１次成形品を形成し、
１次成形品を前記一方型に残存させたまま、前記２次成形用他方型および前記一方型を型合わせすることによって、１次成形品における前記２次成形用他方型側である他面側を成形して２次成形品を形成するようにしたことを特徴とする鍛造方法。

［９］２次成形品として、一面側に羽根部を有する電動スクロールを製造するようにした前項８に記載の鍛造方法。

［１０］前項８または９に記載の鍛造方法によって製造されたことを特徴とする鍛造品。

発明［１］〜［７］の鍛造装置によれば、１次成形および２次成形の２回の鍛造を行うものであるため、例えば電動スクロールを作製するような場合には、１次成形で背板部を厚く形成しつつ羽根部を成形し、２次成形で背板部を薄く成形することによって、ヒケ等の鍛造欠陥がなくて高品質で、背板部が薄くて軽量コンパクトな電動スクロールを製造することができる。

また本発明の鍛造装置では、１次成形後に他方型だけを変更して、１次成形品を一方型から取り出さずに残存したままで２次成形を行っているため、１次成形品を他の金型に移載する必要がない。このため本発明では、その移載に伴う不具合の発生、例えば移載持の位置ずれに起因する鍛造不良の発生を防止しつつ、面倒な移載作業を省略できて生産効率の向上を図ることができる。さらに一方型の設置数も少なくでき、コストの削減を図ることができるとともに、装置全体の小型コンパクト化を図ることができる。

発明［８］［９］によれば、上記と同様に同様の効果を奏する鍛造方法を提供することができる。

発明［１０］によれば、上記と同様に、高品質かつ軽量な電動スクロール等の鍛造品を得ることができる。

図１はこの発明の第１実施形態である１次成形態勢の鍛造装置を型開き状態で示す正面断面図である。図２は第１実施形態である１次成形態勢の鍛造装置の成形部を型閉じ状態で示す拡大断面図である。図３は第１実施形態である２次成形態勢の鍛造装置を型開き状態で示す正面断面図である。図４は第１実施形態である２次成形態勢の鍛造装置の成形部を型閉じ状態で示す拡大断面図である。図５は第１実施形態の鍛造装置に用いられた鍛造素材を示す斜視図である。図６は第１実施形態の鍛造装置によって得られた１次成形品を示す図であって、図（ａ）は正面側（下面側）から見た斜視図、図（ｂ）は背面側（上面側）から見た斜視図である。図７は第１実施形態の鍛造装置によって得られた２次成形品を示す図であって、図（ａ）は正面側（下面側）から見た斜視図、図（ｂ）は背面側（上面側）から見た斜視図である。図８Ａはこの発明の第１変形例である鍛造装置を示す概略平面図である。図８Ｂはこの発明の第２変形例である鍛造装置を示す概略平面図である。図８Ｃはこの発明の第３変形例である鍛造装置を示す概略平面図である。図８Ｄは上記第１変形例である鍛造装置を説明するための平面図である。図９Ａはこの発明の第２実施形態である鍛造装置の要部を示す正面断面図である。図９Ｂは第２実施形態の鍛造装置における上型を２次成形中の状態で示す正面断面図である。図１０はこの発明の鍛造方法に適した他の鍛造品を示す断面図である。図１１はこの発明の鍛造方法に適した別の鍛造品を示す断面図である。図１２は従来の鍛造装置によって得られた鍛造品を示す斜視図である。図１３は従来の鍛造装置を示す正面断面図である。図１４Ａは提案例としての鍛造装置における１次成形用金型を示す正面断面図である。図１４Ｂは提案例の鍛造装置における２次成形用金型を示す正面断面図である。

以下、本発明の実施形態の例を説明する。

＜第１実施形態＞
図１〜図４はこの発明の第１実施形態である鍛造装置を示す正面断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の鍛造装置は、１つの下型（下金型）５と、下型５に対しそれぞれ型合わせ可能な２つの上型（上金型）１，２とを備え、後に詳述するように、１次成形用上型１および下型５によって１次成形を行うとともに、２次成形用上型２および下型５によって２次成形を行うようにしている。

本実施形態の鍛造装置は、図５に示すように円盤状の鍛造素材Ｗに対し１次成形を行って図６に示す１次成形品Ｗ１を作製するとともに、その１次成形品Ｗ１に対し２次成形を行って図７に示す２次成形品Ｗ２を作製するものである。

図５に示す鍛造素材Ｗ１としては、アルミニウム（アルミニウム合金も含む）製の連続鋳造材を所定長さに切断する等の方法によって製作されたものや、アルミニウムの粉末をビレット状に圧縮成形した後、熱間押出によって丸棒状に成形し、その押出材を所定長さに切断する等の方法によって製作されたもの、さらには押出材からなるものや、圧延材からなるもの等も使用することができる。

図６に示すように１次成形品Ｗ１は、円盤状ないし円板状の背板部９１と、背板部９１の一面側（前面側）に一体に形成され、渦巻き形状に形成される羽根部（インボリュート）９２とを備えている。この１次成形品Ｗ１において、背板部９１の他面側（背面側）は平坦面に形成されている。

ここで、背板部９１の他面側（背面側）の形状は、ヒケ等の凹部欠陥（鍛造欠陥）が発生しない位置（羽根部９２に対応しない位置）であれば、背板部９１の厚みを薄くすることができるので、平坦面でなくとも良い。

図７に示すように２次成形品Ｗ２は、背板部９１の背面側に突出するように一体に形成され、かつ内周側および外周側の２重に配置された円環状の環状凸部９３を備えている。この２次成形品Ｗ２の前面側に形成された羽根部９２の形状は、上記１次成形品Ｗ１の羽根部９２の形状と実質的に同じである。背板部９１の厚さは特に制限されないが、２次成形品Ｗ２の背板部９１の厚みは、１次成形品Ｗ１の背板部９１の厚みよりも薄く形成されている場合に、本発明は好適である。

本実施形態において、２次成形品Ｗは、電気モータ駆動のカーエアコン用コンプレッサ部品としての電動スクロール（鍛造品）を構成するものである。

なお、本実施形態において、２次成形品Ｗ２の背板部９１には、図７の想像線に示すように、回転時のバランス調整を行うために、必要に応じて、周方向の一部にブッシュ状の凸部９４ａ、凹部や孔部（図示省略）が形成されることにより、非対称的な断面形状に形成される場合もある。

図１〜図４に示すようにこの電動スクロールを製造する本実施形態の鍛造装置は、既述したように、ダイを構成する１つの下型５と、それぞれパンチを構成する２つの上型１，２を備えている。

下型５は、その上端面に開口を有するワーク設置孔５０を有している。ワーク設置孔５０の下側部分は、成形品Ｗ１，Ｗ２の背板部９１を成形するための背板部成形凹部５１として機能する。

ワーク設置孔５０の底壁には、成形品Ｗ１，Ｗ２の羽根部９２を成形するための羽根部成形孔５２が形成されている。この羽根部成形孔５２は、上端がワーク設置孔５０の底面において開放されるとともに、下端が下型５の下面において開放されている。言うまでもなく、この羽根部成形孔５２は、平面視においては、羽根部９２に対応する渦巻き形状に形成されている。

羽根部成形孔５２内には、ワーク設置孔５０の軸心方向（上下方向）に沿ってスライド自在に摺動型５３が適合状態に収容されている。この摺動型５３も、羽根部９２に対応する渦巻き形状に形成されている。

下型５は、下型ホルダー（ダイホルダー）６１に下型プレート（ダイプレート）６２を介して支持されている。

ダイプレート６２は、ワーク設置孔５０に対応して上下に貫通する中空部が形成されており、この中空部内に支持板６３が上下方向にスライド自在に収容されている。一方、下型５の羽根部成形孔５２内には、支持ピン６４の上側部が上下方向にスライド自在に収容されるとともに、その支持ピン６４の下側部が羽根部成形孔５２の下方から引き出されて配置されている。この支持ピン６４の下端が支持板６３に支持されるとともに、支持ピン６４の上端によって、上記摺動型５３が支持されている。これにより、摺動型５３、支持ピン６４および支持板６３が一体となって上下方向にスライドできるようになっている。

支持板６３は、エアシリンダ、圧縮バネ等によって構成される背圧付与手段６５（図１等参照）によって支持されており、背圧付与手段６５の蓄勢力によって支持板６３、支持ピン６４および摺動型５３が上方に付勢されている。

背圧付与手段６５は成形時において、鍛造素材Ｗを構成する金属材料（メタル）が羽根部成形孔５２に流入する際に、そのメタルに対し摺動型５３を介して上型１，２の押圧方向とは逆方向（上方向）の圧力（背圧）を付与するものである。よって本実施形態の鍛造装置は、いわゆる背圧鍛造を行うものである。

背圧付与手段６５は、例えば成形品Ｗ２の羽根部９２の高さが低いような場合、すなわち羽根部成形孔５２の深さが浅いような場合には、省略することができる。

１次成形用上型１および２次成形用上型２を支持するための上型ホルダー（パンチホルダー）７１は、下型５の上方において、水平方向の一方向（左右方向）に延びるように形成されており、左右方向に沿ったレール部材としても機能する。この上型ホルダー７１には、１次成形用上型１および２次成形用上型２がそれぞれ上型プレート（パンチプレート）７２を介して、左右方向にスライド自在に支持されている。そして図示しない水平駆動手段の駆動によって、各上型１，２がそれぞれ上型プレート７２と共に、上型ホルダー７１に対し左右方向に移動するようになっている。これにより図１に示すように、２次成形用上型２が下型５と対向する位置から水平方向に退避するとともに、１次成形用上型１が下型５に対向して互いの軸心を一致させた状態（１次成形態勢）と、図３に示すように１次成形用上型１が下型５と対向する位置から水平方向に退避するとともに、２次成形用上型２が下型５に対向して互いの軸心を一致させた状態（２次成形態勢）との間で、上型１，２が下型５に対し移動するようになっている。なお、２つの上型１，２は、連動（同期）して移動させるようにしても良いし、それぞれ個別に移動させるようにしても良い。

本実施形態においては、上型１，２を水平方向に移動するための水平駆動手段、上型ホルダー７１および上型プレート７２によって、移動手段が構成されている。

また上型ホルダー７１は上型プレート７２および上型１，２と共に、上下方向にスライドに自在に支持されており、図示しない昇降駆動手段の駆動によって上下に移動できるようになっている。これにより後述するように、上型１，２を降下させて所定の荷重で下型５に打ち込むことができるようになっている。

１次成形用上型１の下端面（押圧面）は、平坦面に形成されており、その下端面によって１次成形品Ｗ１における背面側が拘束されて成形されるようになっている。

２次成形用上型２の下端面（押圧面）には、２次成形品Ｗ２の環状凸部９３を成形するための環状凸部成形凹部２１が形成されている。

ここで、本実施形態においては、下型５によって一方型が構成される。さらに１次成形用上型１によって１次成形用他方型が構成されるとともに、２次成形用上型２によって２次成形用他方型が構成されている。

次に本第１実施形態の鍛造装置によって電動スクロールを成形する際の動作手順について説明する。

図１に示すように１次成形態勢で型開きの状態としておき、１次成形用上型１および下型５に潤滑剤を塗布する。なお、下型５における摺動型５３の先端面（成形面）は、ワーク設置孔５０の底面に対応する位置か、またはその底面から少し後退（没入）した位置に配置されている。

次に下型５のワーク設置孔５０内に鍛造素材Ｗを投入してセットする。その状態で図２に示すように型閉じ（型合わせ）を行う。すなわち上型１，２を降下させて１次成形用上型１を下型５のワーク設置孔５０に打ち込む。これにより、鍛造素材Ｗが加圧されて鍛造素材Ｗを構成するメタル（金属材料）が塑性流動して、ワーク設置孔５０の背板部成形凹部５１内に充填されて背板部９１が成形される。さらにメタルは、摺動型５３を背圧に抗して下方に押し込みつつ、羽根部成形孔５２内に流れ込んでいく。そして摺動型５３が所定量後退した位置で固定されて、その位置までメタルが羽根部成形孔５２内に充填されて羽根部９２が成形される。

こうして１次成形品Ｗ１（図６参照）が製作される。この１次成形品Ｗ１において、背板部９１は、その背面側における羽根部９２に対応する位置にヒケが発生しない程度に、肉厚が厚く形成されている。なおこの１次成形で、背板部９１の背面にヒケが少し発生したとしても、後述の２次成形により、背板部９１の背面側を成形できるため、ヒケを消失させることができる。

１次成形が完了した後、上型１，２を上昇させて１次成形用上型１を下型５から抜き取る。

こうして型開きが行われた後、図３に示すように上記移動手段によって上型１，２を水平方向（同図の左方向）に移動させて、１次成形用上型１を下型５の上空から退避させるとともに、２次成形用上型２を下型５の上空まで移動させて２次成形態勢とする。なおこの状態では、下型５のワーク設置孔５０内に１次成形品Ｗ１が残存している。

続いて、必要に応じて２次成形用上型２および／または下金型５内に潤滑剤を塗布する。ここで、下型５に残存する１次成形品Ｗ１に対しては潤滑剤を塗布する必要がないので、下型５への潤滑剤の塗布を省略するのが好ましい。

その後、図４に示すように型閉じ（型合わせ）を行う。すなわち上型１，２を降下させて２次成形用上型２を下型５のワーク設置孔５０に打ち込んで１次成形品Ｗ１の背板部９１の背面側（上面側）を加圧する。これにより背板部９１の背面側のメタルが塑性流動して、上型２の環状凸部成形凹部２１内に流れ込み、環状凸部９３が成形される。

こうして２次成形品（電動スクロール）Ｗ２が形成される。この２次成形品Ｗ２は、既述したように背板部９１が薄く形成されているものの、背板部９１の背面にヒケが形成されることはない。

その後、上型１，２が上昇して２次成形用上型２が下型５から抜き取られる。こうして型開きが行われた後、下型５に設けられたノックアウトピン（図示省略）によって２次成形品Ｗ２が突き上げられる。

突き上げによって型離れした２次成形品Ｗ２は、下型５のワーク設置孔５０から取り出されて次工程に送り出される。

ここで、本実施形態においては、２次成形品Ｗ２における羽根部９２が前方押し出し部として構成され、下型５における羽根部成形孔５２が羽根部成形凹部または前方押し出し部成形凹部として構成されている。さらに２次成形品Ｗにおける環状凸部９３が後方押し出し部として構成され、２次成形用上型２における環状凸部成形凹部２１が後方押し出し部成形凹部として構成されている。

以上のように、この実施形態の鍛造装置によれば、１次成形の前方押し出しによって厚肉の背板部９１と羽根部９２を形成した後、２次成形の後方押し出しによって背板部９１を薄くしつつ環状凸部９３を形成しているため、背板部９１が薄いにもかかわらず背板部９１の背面にヒケ等の鍛造欠陥が発生するのを防止することができる。従って、軽量かつ高品質の２次成形品（電動スクロール）Ｗ２を製造することができる。

また本実施形態の鍛造装置においては、１次成形後に上型だけを入れ替えて２次成形を行っているため、１次成形された１次成形品Ｗ１を下型５から取り出さずに残存したままで２次成形を行うことができる。このため、上記図１４Ａおよび図１４Ｂに示す従来の対応策の鍛造金型のように、２セットの金型（ダイセット）を用いる場合等と比較して、１次成形品Ｗ１を他の金型に移載する必要がなく、その移載に伴う不具合を確実に防止することができる。例えば移載持の位置ずれがなく、その位置ずれによる鍛造不良の発生を防止することができる。さらに移載作業自体が不要であるため、その分、生産効率を向上させることができる。さらに下型５は一つで良いため、下型を２つ使用する場合と比較して、型設計時における設計者の負担を軽減できるとともに、型製作費も削減することができる。さらに１次成形品を１次成形用の下型から他の金型（２次成形用の下型）に移載する際には、２次成形用の下型に羽根部のクリアランスを設定する必要があるが、そのクリアランスに起因する欠肉や巻き込み等の鍛造欠陥が発生するのも確実に防止することができる。さらに１次成形品Ｗ１を他の金型へ移載するための装置等も必要なく、一層コストを削減することができる。

さらに本実施形態の鍛造装置は、２つの上型１，２と１つの下型５とで構成されているため、上型および下型を２つずつ２セットで構成する場合と比較して、下型を１つ減らす分、小型軽量化を図ることができ、省スペース化およびコストの削減を図ることができる。その上さらに、上型に比べて下型は大きいため、その大きい方の下型を１つ省略でき、この点においても、より一層省スペース化および軽量化を図ることができる。さらに鍛造装置の中央に下型５を配置することにより、装置中央で１次成形および２次成形を共に行うことができるため、偏荷重を防止することができる。このため、偏荷重特性を考慮する必要がなく、設計の自由度が増し、汎用性を向上させることができる。

また本実施形態の鍛造装置において、１次成形用上型１および２次成形用上型２はその成形面に型分割部（分割ライン）が存在しないように形成できるため、上型１，２の成形面（下面）に型分割部が配置される場合と比較して、その型分割部に起因する不具合の発生を低減することができる。例えば、型分割部に浸入するメタルによってバリが形成されるのを低減することができる。また言うまでもなく、本実施形態ではバリの発生自体を低減できるため、バリ除去工程を省略することもでき、工程数の増加によって生産性を低下させることなく、高い生産効率を維持することができる。

また上型１，２は、成形面を部分的に可動させるような可動型部（摺動型）を設けずに構成することができる。この場合、可動型部（摺動型）を駆動する駆動装置が不要であり、装置の小型軽量化およびコスト削減を図ることができる。その上、型分割部の摺動型を摺動させるタイミング等の成形条件の管理も不要であり、製造が容易となる。

もっとも本第１実施形態においては、上型１，２に、可動型部（摺動型）を設置することを排除するものではない。

例えば、２次成形用上型２の環状凸部成形凹部（孔部）２１にスライド自在な摺動型を配置しておき、その摺動型をエアシリンダや圧縮バネ等の付勢手段によって下方に付勢するように構成する（後述の第２実施形態参照）。これにより、２次成形品Ｗ２における環状凸部９３を背圧鍛造によって成形することができる。このように環状凸部９３を背圧鍛造によって形成する場合には、上型２の成形凹部２１内へのメタルの流入をスムーズに行うことができ、環状凸部９３を精度良く成形することができる。従って環状凸部９３の高さの不揃い等による不具合を確実に防止できて、より高品質の鍛造製品を製造することができる。

特に図７の想像線に示すように、２次成形品Ｗ２に上記非対称の凸部９４ａ等を形成するに際して、その凸部９４ａを成形するための上型２の凹部（孔部）に、背圧を付与できる摺動型を配置しておき、非対称の凸部９４ａを背圧鍛造によって成形するようにした場合には、非対称による体積バランスが悪い形状であっても、凸部９４ａを精度良く成形することができる。

また２次成形用上型２に摺動型を設けた場合、既述したようにバリの発生が懸念されるが、このバリは除去してしまえば何ら問題はない。

なお、上記第１実施形態においては、２つの上型１，２を水平方向の一方向に移動するようにしているが、本発明において、上型１，２の移動方法は限定されるものではない。例えば図８Ａに示すように、金型を平面視でＶ字型に配置するようにしても良い。すなわち図８Ａの紙面に向かって下方を「前方」、上方を「後方」とし、左右方向を「左右方向」としたとき、固定された下型５に対応する位置と、下型５に対し右後の位置との間で移動自在に１次成形用上型１を設けるとともに、下型５に対応する位置と、下型５に対し左後の位置との間で移動自在に２次成形用上型２を設けるようにしても良い。

さらに上記実施形態においては、上型１，２を２つ設ける場合を例に挙げて説明したが、それだけに限られず、本発明においては、上型を３つ以上設けて、３回以上成形（鍛造）するようにしても良い。例えば３回成形する場合には図８Ｂに示すように、金型を平面視でＴ字状に配置するようにしても良い。すなわち固定された下型５に対応する位置と、下型５に対し左側の位置との間で移動自在に１回目の成形を行うための１次成形用上型１を設け、下金５に対応する位置と、下型５の右側の位置との間で移動自在に２回目の成形を行うための２次成形用上型２を設け、下型５に対応する位置と、下型５の前側の位置との間で移動自在に３回目の成形を行うための３次成形用上型３を設けるようにしても良い。

さらに上型を４つ設けるようにしても良い。この場合には例えば金型を平面視で十字型に配置する。すなわち図８Ｂに示すＴ字型配置の金型に加えて、下型５に対応する位置と、下型５の後側の位置との間で移動自在な４次成形用上型をさらに追加するようにすれば良い。

また複数の上型を円環経路上に沿って並べて配置することもできる。例えば図８Ｃに示すように、下型５の上空を通過する円環経路Ｒ上に上型１，２…を順次配置しておき、各上型１，２…を円環経路Ｒ上に沿って所定量に移動させることにより、各上型１，２…を順次下型５の上空に対応する位置に配置させるようにすれば良い。この場合には、５つ以上の上型も配置することができる。

参考までに、本発明の鍛造装置において、金型を平面視でＶ字状に配置した場合の具体例を図８Ｄに示す。同図に示すように、下型５の上空において、下型５に対応する位置と、下型５の右後の位置との間に１次側レール部材１５を敷設するとともに、そのレール部材１５に沿って移動自在に上型プレート７２を介して１次成形用上型１を支持する。さらに下型５に対応する位置と、下型５の左後の位置との間に２次側レール部材２５を敷設するとともに、そのレール部材２５に沿って移動自在に上型プレート７２を介して２次成形用上型２を支持する。そして、２次成形用上型２を２次側レール部材２５の後端位置、つまり下型５の上空から退避させた状態で、１次成形用上型２を１次側レール部材１５に沿って移動させて下型５の上空に配置した状態（１次成形態勢）とする。続いて、１次成形用上型１を下型５に打ち込んで１次成形を行う。続いて１次成形用上型１を上昇させてから、１次側レール部材１５に沿って後退させて、下型５の上空から退避させる。次に２次成形用上型２を２次側レール部材２５に沿って移動させて下型５の上空に配置した状態（２次成形態勢）とする。続いて、２次成形用上型２を下型５に打ち込んで２次成形を行う。その後、２次成形用上型２を上昇させてから、２次側レール部材２５に沿って後退させる。これにより上記実施形態と同様に、１つの下型５と、２つの上型１，２とを有する鍛造装置において、１次成形および２次成形を行うことができる。

図８Ｄに示す鍛造装置においては、下型５の上空には、ダイクランパ１６が設けられている。このダイクランパ１６は、下型５に対応する位置に上型１，２が配置された際に閉じた状態となって、上型１，２をその位置に固定する。さらにダイクランパ１６は、上型１，２が下型５の上空に対し進入または後退（退避）する際には、開いた状態となって、その進入移動または後退移動を許容するようになっている。さらに上型１，２には前端部には、位置決め凹部１７，２７が形成されるとともに、下型５の上空には、位置決め部材１８，２８が設けられている。そして上型１，２が下型５の上空に移動した際には、位置決め凹部１７，２７内に位置決め部材１８，２８が係止することによって、上型１，２の下型５に対する位置決めが図られるようになっている。

また上記第１実施形態等においては、複数の上型を移動させて、各上型を下型に対応する位置にそれぞれ移動させるようにしてるが、それだけに限られず、本発明においては、複数の上型を固定した状態に配置しておき、下型を移動させることにより、下型を各上型に対応する位置にそれぞれ配置するようにしても良い。さらに上型および下型の双方を移動させて、各上型を下型に対応する位置にそれぞれ移動させるようにしても良い。要は、上型および下型を相対的に移動させて、下型を各上型に対応する位置にそれぞれ移動できるように構成していれば良い。

もっとも下型は、上型よりも高重量大型であるため、下型を移動させるよりも、上型を移動させる方が、移動機構の小型コンパクト化を図ることができ、ひいては装置全体として小型コンパクト化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図９Ａおよび図９Ｂはこの発明の第２実施形態である鍛造装置を説明するための正面断面図である。両図に示すように、この第２実施形態の鍛造装置は、上型として、１次／２次共用他方型としての１次／２次共用上型４が１つだけ備えられている。そして、この上型４が、１次成形用上型（１次成形用他方型）および２次成形用上型（２次成形用他方型）の２つの型を兼用するものであり、この上型４によって、１次成形と、２次成形の２つの成形を行うものである。

すなわちこの第２実施形態対応策で用いられる１次／２次共用上型４は、その下端面である成形面に開口し、かつ上下方向に延びる凸部成形孔（凸部成形凹部）４１が形成されており、その孔４１内に上下方向にスライド自在に摺動型（可動型部）４２が収容されている。そして摺動型４２の先端面（下端面）を上型４の下端面に一致させて固定した状態（１次成形用状態）と、摺動型４２を上昇（後退）可能とさせて、凸部成形孔４１を出現可能な状態（２次成形用状態）との間で状態変化可能に構成されている。ここで、本第２実施形態では、１次成形用状態の共用上型４は、上記第１実施形態の１次成形用上型１と同様な型として機能し、２次成形用状態の共用上型４は、上記第１実施形態の２次成形用上型２と同様な型として機能するようになっている。

ここで本実施形態においては、上型４の凸部成形孔４１が後方押し出し部成形凹部を構成するものである。

また１次／２次共用上型４は、図示しない昇降駆動手段によって上下方向に昇降できるようになっている。

この第２実施形態の鍛造装置において、他の構成は、上記第１実施形態の鍛造装置と実質的に同様であるため、同一または相当部分に同一符号を付して重複説明は省略する。

この鍛造装置においては、下型５のワーク設置孔５０内に鍛造素材を設置する一方、図９Ａに示すように１次／２次共用上型４の摺動型４２の先端面を上型４の下端面（押圧面）に一致させて固定した１次成形用状態でその上型４を下型５に打ち込んで、１次成形品Ｗ１を成形する。その直後に、下型５内に１次成形品Ｗ１を残存させたままの状態で、図９Ｂに示すように１次／２次共用上型４を摺動型４２を後退可能な２次成形用状態としておいてその上型４を下型５に打ち込む。これにより１次成形品Ｗ１が加圧されてメタルが摺動型４２を後退させつつ凸部成形孔４１内に塑性流動して２次成形品（電動スクロール）が成形される。こうして得られた２次成形品は、その底板部の背面中央に、凸部成形孔４１内に流入したメタルによって円柱状の凸部が形成されることとなる。

なおこの第２実施形態においては、２次成形時に共用上型４の摺動型４２に、メタルの凸部成形孔４１内への流入方向に対し反対方向（下向き）に背圧を付与しておくのが好ましい。この場合には、メタルを凸部成形孔４１内により一層スムーズに流入させることができ、２次成形品に凸部を寸法精度良く形成することができる。特に図７の想像線に示すように、非対称の凸部９４ａを形成するような場合には、上記したように背圧を付与することによって、非対称による体積バランスが悪くとも、凸部９４ａを精度良く成形することができる。

またこの第２実施形態においては、２次成形時に、摺動型４２をメタルの圧力によって後退させるようにしているが、それだけに限られず、２次成形直前に、摺動型４２を予め後退させておいて、凸部成形孔４１を出現させた状態で２次成形を行うようにしても良い。さらに２次成形直前に、少しだけ摺動型４２を後退させておき、２次成形中に摺動型４２をメタルによってさらに後退させるようにしても良い。

この第２実施形態の鍛造装置によっても、上記第１実施形態の鍛造装置と同様に同様の効果を得ることができる。

例えば本第２実施形態においては、１次成形および２次成形の２回の成形で電動スクロールとしての２次成形品Ｗを製造しているため、上記第１実施形態と同様に、背板部９１を薄く形成してもヒケ等の鍛造欠陥が発生するのを防止できて、軽量かつ高品質の鍛造製品を得ることができる。

さらに１次成形後に１次成形品を下型５内に残存させたままで２次成形を行っているため、１次成形品の移載に伴う上記の不具合を確実に防止することができる。

しかも本第２実施形態の鍛造装置においては、１次／２次共用上型４によって、１次成形用上型および２次成形用上型の２つの上型を兼用できるため、設置スペースをさらに小さくできて、小型コンパクト化を確実に図ることができる。

＜他の変形例＞
ところで上記実施形態においては、電動スクロールを製造する場合を例に挙げて説明したが、本発明の鍛造方法は、電動スクロール以外の鍛造品も製造することができる。特に本発明の鍛造方法に適した鍛造品形状としては、前方押し出しおよび後方押し出しを行う複合押し出しを行って成形される形状に適しており、中でも特に、前方押し出しされるメタル量（前方へのメタルフローの体積）が多く、そのフローに伴う鍛造欠陥（ヒケ）が発生する可能性が高い形状に適している。この場合上記実施形態と同様に、１次成形時には、前方押し出し鍛造を行って、１次成形品に鍛造欠陥（ヒケ）が発生しない程度の厚さを有する板部を成形し、２次成形時には、上型のみを入れ替えて、後方押し出し鍛造を行って、鍛造品を製造するものである。

電動スクロール以外に、本発明に適した形状の鍛造品としては、自動車用部品のカップリングハウジング、ヨーク等を例示することができる。具体的には、図１０に示すように、底板部９５の一面側中央に前方押し出し（１次成形）による軸状部９６が成形されるとともに、底壁部９５の他面側外周に後方押し出し（２次成形）による外周壁９７が成形された鍛造品Ｗ２１を例示することができる。同図の例では、軸状部９６が前方押し出し部を構成するとともに、外周壁９７が後方押し出し部を構成するものである。なおこの鍛造品Ｗ２１においても、上記図７と同様に、必要に応じて、底板部９５における周方向の一部に凸部９４ａや凹部（図示省略）を形成して、非対称的な断面形状に形成する場合もある（図１１の鍛造品Ｗ２２においても同じ）。

また本発明の鍛造方法は、図１１に示すように、１回の鍛造では潤滑切れが発生する可能性が高い深底カップ形状のような鍛造品Ｗ２２も製造可能である。この鍛造品Ｗ２２を製造する場合には、１次成形時にカップ底壁下面側と共に上面側外周に低い周壁部を後方押し出しにより成形する。その後、２次成形時には、周壁部を後方押し出しにより高く成形するようにしている。この鍛造方法では、上型の入れ替えによって、新たな潤滑剤を塗布した状態で２次成形を行えるため、潤滑切れの発生を防止でき、効率良く生産することができる。

この発明の鍛造装置は、例えばカーエアコン用コンプレッサ部品としての電動スクロール等の鍛造品を製造する際に利用することができる。

１：１次成形用上型（１次成形用他方型）
２：２次成形用上型（２次成形用他方型）
２１：環状凸部成形凹部（後方押し出し部成形凹部）
４：１次／２次共用上型（１次２次共用他方型）
４１：凸部成形凹部（後方押し出し部成形凹部）
５：下型（一方型）
５２：羽根部成形孔（羽根部成形凹部、前方押し出し部成形凹部）
９１：背板部
９２：羽根部（前方押し出し部）
９３：環状凸部（後方押し出し部）
９６：軸状部（前方押し出し部）
９７：外周壁（後方押し出し部）
Ｗ：鍛造素材
Ｗ１：１次成形品
Ｗ２：２次成形品
Ｗ２１：鍛造品
Ｗ２２：鍛造品

Claims

鍛造素材が設置される一方型と、
前記一方型と型合わせ可能な１次成形用他方型と、
前記一方型と型合わせ可能な２次成形用他方型とを備え、
前記１次成形用他方型および前記一方型が型合わせされることによって、前記一方型に設置された鍛造素材における前記一方型側である一面側が成形されて１次成形品が形成され、
１次成形品が前記一方型に残存したまま、前記２次成形用他方型および前記一方型が型合わせされることによって、１次成形品における前記２次成形用他方型側である他面側が成形されて２次成形品が形成されるように構成され、
前記一方型は、鍛造素材が設置されるワーク設置孔を有する下型によって構成され、
前記１次成形用他方型および前記２次成形用他方型は、前記ワーク設置孔にそれぞれ打ち込まれる１次成形用上型および２次成形用上型によって構成され、
前記下型に、鍛造素材の一面側に前方押し出し部を成形するための前方押し出し部成形凹部が形成され、
２次成形品によって、一面側に前記前方押し出し部として羽根部を有する電動スクロールが構成され、
前記下型に、前記前方押し出し部成形凹部として羽根部成形凹部が形成されていることを特徴とする鍛造装置。
前記１次成形用他方型を前記一方型に対向する位置とその位置から退避する位置との間で移動自在に支持する一方、前記２次成形用他方型を前記一方型に対向する位置とその位置から退避する位置との間で移動自在に支持する移動手段を備える請求項１に記載の鍛造装置。
前記１次成形用他方型として機能する１次成形用状態と、前記２次成形用他方型として機能する２次成形用状態との間で状態変化可能な１次／２次共用他方型を備え、
前記１次／２次共用他方型が、前記１次成形用他方型および前記２次成形用他方型を兼用している請求項１に記載の鍛造装置。
前記２次成形用上型に、１次成形品の他面側に後方押し出し部を成形するための後方押し出し部成形凹部が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍛造装置。
鍛造素材が設置される一方型と、前記一方型と型合わせ可能な１次成形用他方型と、前記一方型と型合わせ可能な２次成形用他方型とを用いた鍛造方法であって、
前記１次成形用他方型および前記一方型を型合わせすることによって、前記一方型に設置された鍛造素材における前記一方型側である一面側を成形して１次成形品を形成し、
１次成形品を前記一方型に残存させたまま、前記２次成形用他方型および前記一方型を型合わせすることによって、１次成形品における前記２次成形用他方型側である他面側を成形して２次成形品を形成するものとし、
２次成形品として、一面側に羽根部を有する電動スクロールを製造するようにしたことを特徴とする鍛造方法。