JPH0716688A

JPH0716688A - 鍛造機の鍛造状態計測装置

Info

Publication number: JPH0716688A
Application number: JP19093293A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kurosawa; 信行黒沢; Michiyuki Fujii; 陸征藤井; Zenzaburo Tofuji; 善三郎東藤
Original assignee: JAPAN SMALL CORP
Current assignee: JAPAN SMALL CORP
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1995-01-20
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2566191B2

Abstract

(57)【要約】【目的】目的鍛造品の良品、不良品の判定を勘に頼る
ことなく容易且つ正確に行い得る鍛造状態計測装置を提
供する。【構成】下側の金型は、底面鍛造部材１３と下側金型
本体１５と中子部材１６からなっている。上側の金型
は、上側金型本体２３とパンチピン２４からなってい
る。下側の金型上に一次鍛造品を載せ、上側の金型を可
動本体部２０、剛体保持部材２１、起歪体２５、中心圧
力伝達部材２６を介して油圧手段によって急激に所定量
下降させることにより、半製品５３が形成される。この
鍛造の際に上側の金型１３，１５，１６が目的鍛造品か
ら受ける各部位の圧力（応力）は、上側金型本体２３を
介して起歪体２５に伝達される。この起歪体２５の各部
に添着された複数のひずみゲージ２７の出力の組み合わ
せから、鍛造状態を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばローラベアリン
グのレース等の部品を製作する際の機械加工前の半製品
としての鍛造部品を成形する場合に使用される鍛造機の
鍛造状態計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ローラベアリングのレース等の
部品を製作するときには、精密機械加工に先立って、先
ず素材である金属インゴットを鍛造して一次鍛造品を作
り、この一次鍛造品を型鍛造工法を用いて所望の形状に
型鍛造することにより機械加工前の半製品を製作する。

【０００３】この場合、機械加工における加工時間ない
し工数を軽減するために、機械加工時の切削代ないし研
削代を極力少なくするように機械加工前の半製品を設計
し、且つ、製作するようにしているのが普通である。

【０００４】しかしながら、鍛造に適する程度にまで柔
らかく加熱された一次鍛造品を、鍛造機にセットされた
下側金型内に挿入し、それを上側金型で急激に押圧する
ことにより所望の形状を得るという型鍛造作業では、多
量生産のために型鍛造を連続的に行う場合には、下側金
型内への一次鍛造品の挿入（あるいは載置）に際して、
一次鍛造品を下側金型内の所定位置に正確に位置させる
ことが極めて難しくなる。

【０００５】一方、連続的な型鍛造作業では、その作業
の間中、少なくとも下側金型を冷却するのが普通である
が、このときの冷却が常に均等に且つ正確に行われると
の保証はないから、冷却状態によっては下側金型内での
一次鍛造品の温度分布が部分的に偏るということも生じ
勝ちとなる。

【０００６】そのため、一次鍛造品の挿入位置が所定位
置から著しく外れたようなときや、また、一次鍛造品の
温度分布が部分的に偏ったようなときには、上側金型に
より急激に押圧されたときの一次鍛造品の各方向への展
伸作用が設計値通りに均等に行われない場合が生じるこ
とになる。

【０００７】そして、或る方向への展伸作用が不足する
と材料が設計上の位置まで展伸しなくなり、それが大き
くなると所謂欠肉現象が生じる。また、或る方向への展
伸作用が過剰になればオーバーした材料が下側金型と上
側金型との間からはみ出して所謂バリを発生させること
になる。

【０００８】例えば、図１７および図１８に示すよう
に、機械加工前の半製品５３を型鍛造する場合、設計上
（予定）では、周辺部上端が角張るような形状に作られ
るべきところ、周辺部上端に丸みや欠肉部分５３ａが生
じたり、或いは、周辺部上端からバリが発生することに
なる。

【０００９】この場合、周辺部上端の丸みに偏りがあり
且つ大きければ直ちに不良品として処置するとしても、
周辺部上端の全面に亘っているような状態で且つ小さけ
れば鍛造後に修正加工を加えて良品とすることが可能で
ある。また、バリが発生したときでもその程度によって
は鍛造後の修正加工で救済することも出来る。

【００１０】そのため、従来は、（イ）鍛造面が比較的
平坦である半製品であってバリが０．５mm程度以下のも
の、（ロ）鍛造面が丸みを帯びている半製品であってそ
の丸みが全面に亘っているもの、（ハ）鍛造面にバリが
出ているもの、（ニ）目視して明らかに不良品であると
判定出来るもの、という比較的大まかな目安ないし基準
に則って、半製品が良品であるか否かの目視判定を行っ
ていた。

【００１１】すなわち、例えば（イ）項に該当する半製
品については、そのまま無条件に良品であると判定し、
また、（ロ）項および（ハ）に該当する半製品について
は、その丸みの状態やバリの状態が簡単な修正加工を加
えれば良品化が可能であるかどうかという観点で再判定
をするようにしていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、型鍛造
による機械加工前の半製品の製作は、連続的に行われる
関係で、製作される半製品の数は、多量にのぼるのが普
通である。

【００１３】そのため、従来の方法に従って一つ一つの
半製品に対してこのような目視判定を行うことは、一方
において極めて煩雑な作業となるため手間もその分だけ
多く掛ることになり、また、他方では多量の不良品を発
生させてしまうという結果を招くことになる。

【００１４】従って、このような半製品の良品、不良品
の判定作業を自動的に且つ正確に行えるような鍛造機の
鍛造状態計測装置の出現が久しく要望されていた。

【００１５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、目的鍛造物の良
品、不良品の判定を自動的に且つ正確に行い得る新規な
鍛造機の鍛造状態計測装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、下側金型と上側金型とが鍛造軸芯上に
おいて互いに対向的に且つ相対移動可能に設置された鍛
造機において、前記下側金型と前記下側金型の受ける鍛
造力が伝達される力伝達経路中に設けられた中間部材と
を含む下側鍛造力受け部材と、前記上側金型と前記上側
金型の受ける鍛造力が伝達される力伝達経路中に設けら
れた中間部材を含む上側鍛造力受け部材と、且つ、前記
下側鍛造力受け部材および／または前記上側鍛造力受け
部材の所定領域に加わる目的鍛造物からの鍛造圧力を前
記所定領域毎の変形量として検出し得るように、前記下
側鍛造力受け部材および前記上側鍛造力受け部材のいず
れか一方または双方に添着された複数のひずみゲージに
よりなる変形量検出手段と、この変形量検出手段から出
力される前記所定領域毎の検出量を電気量的に処理し
て、目的鍛造物から前記下側鍛造力受け部材または前記
上側鍛造力受け部材の前記所定領域に加わる鍛造圧力を
それぞれの所定領域毎に計測する電気的計測手段と、を
有するように構成したことを特徴としたものである。

【００１７】

【作用】上記のように構成された鍛造機の鍛造状態計測
装置は、下側金型と上側金型とが鍛造軸芯上において互
いに対向的に且つ相対移動可能に設置された鍛造機に適
用される。

【００１８】このような鍛造機には、前記下側金型と前
記下側金型の受ける鍛造力が伝達される力伝達経路中に
設けられた中間部材とを含む下側鍛造力受け部材と、前
記上側金型と且つ前記上側金型の受ける鍛造力が伝達さ
れる力伝達経路中に設けられた中間部材を含む上側鍛造
力受け部材とを設けてある。

【００１９】そして、下側鍛造力受け部材および上側鍛
造力受け部材のいずれか一方または双方に複数個のひず
みゲージから成る変形量検出手段を装着してあり、鍛造
時に目的鍛造物から鍛造力受け部材の所定領域に加わる
鍛造圧力を所定領域毎の変形量として検出することがで
きる。

【００２０】そして、変形量検出手段から出力された所
定領域毎の複数の検出量を電気量的に処理して、目的鍛
造物鍛造時に両方の鍛造力受け部材の所定領域に加わる
鍛造圧力をそれぞれの所定領域毎に計測して、この結果
に基づいて目的鍛造物の製品適格性を判断し得るように
なしてある。

【００２１】

【実施例】以下、例えば図１に示すような断面形状を有
する円形皿状の機械加工前の半製品（以下、単に「半製
品」という）５３を目的鍛造物として型鍛造する場合を
実施例として、本発明に係る鍛造機の鍛造状態計測装置
の構成を詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明に係る鍛造機の鍛造状態計
測装置の主要部の模式的構成を示す縦断面図である。

【００２３】図１において、１０は例えば工場の床面に
据え付けられた縦型鍛造機の固定構造物を構成する固定
本体部で、その鍛造軸芯Ｏ上の部位には大径孔１０ａと
この大径孔１０ａに連通した小径孔１０ｂとが形成され
ている。

【００２４】１１および１１′は、それ自体公知である
アリ嵌合機構の一方の機構部を構成する一対の雌アリ部
で、この固定本体部１０の上部に鍛造軸芯Ｏを挟んで対
向的に形成されている。なお、この雌アリ部１１，１
１′は、固定本体部１０と一体的なものとして、或いは
固定本体部１０とは別体の部材として設けられている。

【００２５】１２は固定本体部１０の大径孔１０ａ内に
精密に且つ着脱可能に設置された突き上げ台で、その鍛
造軸芯Ｏ上には、大径遊嵌孔１２ａと、この大径遊嵌孔
１２ａに連通した下部内周円錐面１２ｂと、この下部内
周円錐面１２ｂを介して大径遊嵌孔１２ａに連通した小
径案内孔１２ｃとが形成されている。

【００２６】なお、この突き上げ台１２は、その上端面
と下部内周円錐面１２ｂとで鍛造時の急激加圧力を受け
得るように剛体構造の部材として構成されている。

【００２７】１３は下側金型の一つの部材を構成する、
例えば円柱形状の底面鍛造部材で、突き上げ台１２の大
径遊嵌孔１２ａ内に着脱可能に且つ遊嵌的に挿入されて
いる。この底面鍛造部材１３の上端面は、半製品５３の
底面を形成するための鍛造面１３ａとして形成され、ま
た、下端部には、突き上げ台１２の下部内周円錐面１２
ｂと嵌合する鍛造軸芯Ｏを円錐軸とする円錐面１３ｂが
形成されている。

【００２８】１４は後述する下側金型本体１５および中
子部材１６を保持するアダプタで、その両側面に、前述
したアリ嵌合機構の他方の機構部を構成する一対の雄ア
リ部１４ａ，１４ｂを有するように構成されている。

【００２９】このアダプタ１４は、その雄アリ部１４
ａ、１４ｂと雌アリ部１１，１１′とのアリ嵌合作用に
より固定本体部１０に対して紙面と直交する方向に精密
に摺動し得るように設けられ、鍛造作業に先立って、下
側金型本体１５の中心軸および中子部材１６の中心軸を
鍛造軸芯Ｏ上に設定し得るように構成されている。

【００３０】なお、このアダプタ１４は、雌アリ部１
１，１１′および雄アリ部１４ａ，１４ｂからなるアリ
嵌合機構を利用して固定本体部１０から取り外し可能に
構成されており、他の半製品を型鍛造するときに、アダ
プタ１４を固定本体部１０から取り外して今迄装着して
いた下側金型を他の半製品用の下側金型と交換し得るよ
うにも構成されている。

【００３１】１５は下側金型の主要部材を構成する、例
えばリング形状の下側金型本体で、アダプタ１４と共に
着脱可能に取り付けられ、さらに、その内周面が半製品
５３の大径外周面を形成するための鍛造面１５ａとして
形成されている。そして、この下側金型本体１５の中心
軸は、アダプタ１４の摺動によって鍛造軸芯Ｏ上に設定
されるように構成されている。

【００３２】１６は下側金型の一つの部材を構成する、
例えばリング形状の中子部材で、下側金型本体１５の内
周面（鍛造面１５ａ）と底面鍛造部材１３の外周面との
間に精密に着脱可能に介在設置され、さらに、その上端
部分が半製品５３の小径外周面を形成するための鍛造面
１６ａとして形成されている。

【００３３】そして、この中子部材１６の中心軸は、下
側金型本体１５の場合と同様に、アダプタ１４の摺動に
よって鍛造軸芯Ｏ上に設定されるように構成されてい
る。

【００３４】そして、半製品５３の下半部の形状を内部
空間とする下側金型は、それぞれ鍛造軸芯Ｏ上に位置す
る底面鍛造部材１３、下側金型本体１５および中子部材
１６の３部材から成る組み合せ金型として構成されるこ
とになる。

【００３５】１７は固定本体部１０の小径孔１０ｂを貫
通して突き上げ台１２の小径案内孔１２ｃ内に上下動可
能に嵌合している突き上げピンで、装置休止時および鍛
造中には底面鍛造部材１３の底面に当接するように構成
されている。

【００３６】そして、半製品５３の１個毎の鍛造後に
は、鍛造機に設けられたそれ自体公知の図示なき動力手
段（例えば、油圧手段）により所定高さまで強制的に上
昇させられ、この上昇動作により、底面鍛造部材１３を
介して半製品５３を下側金型から取り出し位置まで強制
的に浮き上がらせ得るように構成されている。

【００３７】２０は縦型鍛造機における上部可動構造物
を構成する可動本体部で、それ自体公知の図示なき加圧
動力手段（例えば、油圧手段）により、固定本体部１０
に対して鍛造軸芯Ｏ上を所定のストロークだけ上下動可
能に設けられ、鍛造時には出発位置からこのストローク
だけ急激に下降させられ、下降後は、適宜の復帰速度で
出発位置に上昇させられるように構成されている。

【００３８】２１は適宜のクランプ手段で可動本体部２
０に後述するパンチホルダー２２と共に固定された剛体
保持部材で、その下部に保持用外周面２１ａを有するよ
うに構成されている。

【００３９】２２は剛体保持部材２１の保持用外周面２
１ａに着脱可能に且つ精密に嵌合したパンチホルダー
で、その下端部の内周面に、鍛造軸芯Ｏを円錐軸とする
上部内周円錐面２２ａが形成されている。この上部内周
円錐面２２ａは、後述する上側金型本体２３とパンチピ
ン２４とを鍛造軸芯Ｏ上に強固に保持するための保持面
として形成されている。

【００４０】このパンチホルダー２２は、その内部に上
側金型本体２３およびパンチピン２４を装着した後、中
間に起歪体２５および中心圧力伝達部材２６を介挿した
状態でそれ自体公知のクランプ機構などの迅速着脱機構
手段（図示せず）により、可動本体部２０または剛体保
持部材２１に着脱可能に且つ締め付け可能に固定される
ようにも構成されている。

【００４１】２３は上側金型の主要部を構成する、例え
ば円筒形状の上側金型本体で、その下端部は、半製品５
３の上面を形成するための鍛造面２３ａとして形成さ
れ、また、その上部外周には、パンチホルダー２２の上
部内周円錐面２２ａと精密に嵌合する円錐面２３ｂが形
成されている。さらに、上部の内周には、後述のパンチ
ピン２４の顎部２４ｂと当接してパンチピン２４を保持
するための所定深さの係止段部２３ｃが形成されてい
る。

【００４２】２４は上側金型の一つの部材を構成する、
例えば円柱形状のパンチピンで、上側金型本体２３の内
部に着脱可能に且つ精密に嵌合するように構成されてい
る。

【００４３】このパンチピン２４の下端部は、半製品５
３の内周面および内側底面を形成するための鍛造面２４
ａとして形成され、また、その上部外周には、上側金型
本体２３の係止段部２３ｃに当接してパンチピン２４を
上側金型本体２３内に保持するための顎部２４ｂが形成
されている。

【００４４】なお、パンチピン２４を上側金型本体２３
内に挿入したときに上側金型本体２３の上端面とパンチ
ピン２４の上端面とが実質的に同一面になるように、パ
ンチピン２４の上端面と顎部２３ｂまでの長さは係止段
部２３ｃの所定深さと一致するように設定されている。

【００４５】そして、半製品５３の上半部の形状を内部
空間として形成する上側金型は、それぞれ鍛造軸芯Ｏ上
に位置する上側金型本体２３およびパンチピン２４の３
部材から成る組み合せ金型として構成されることにな
る。

【００４６】２５は本発明の特徴部分を構成する、例え
ばリング形状（あるいはワッシャ形状）に形成された起
歪体で、剛体保持部材２１と上側金型本体２３との間に
設けられている。

【００４７】この起歪体２５は、その詳細を図２および
図３に示すように、荷重導入部としての上部領域２５ａ
と荷重支持部としての下部領域２５ｂとがそれぞれ大径
部（剛体部）として形成され、この上下両領域２５ａ，
２５ｂの間の外周面および内周面に、それぞれの周面か
ら所定深さだけ凹んだ（削成された）外周凹部溝２５ｃ
と内周凹部溝２５ｄとを有するような構造の起歪体とし
て形成されている。

【００４８】すなわち、中間領域（２５ｃ，２５ｄの位
置する領域）の肉厚が、上部領域２５ａおよび下部領域
２５ｂの肉厚よりも薄くなるように形成されている。

【００４９】また、起歪体２５の中間領域の内、後述す
る組み合せひずみゲージ２７の添着位置から外れた位置
には、例えば２個所のリード線（図示せず）の取り出し
孔２５ｅおよび２５ｆが形成されてもいる。

【００５０】２６は起歪体２５の内部空間における剛体
保持部材２１とパンチピン２４との間に設けられた円柱
形状の中心圧力伝達部材で、この中心圧力伝達部材２６
が起歪体２５の内部空間に挿入されたときに、中心圧力
伝達部材２６の上面が起歪体２５の上面と実質的に一致
するようにその高さ寸法が設定されている。

【００５１】２７₁ 〜２７₈ は、起歪体２５に生じる軸
方向およびこれに直交する方向の微少変形量（ひずみ）
を検出するための８個の組み合せひずみゲージで、図２
に示すように、例えば起歪体２５の外周凹部溝２５ｃの
外周面における等間隔（例えば９０度間隔）の４個所
と、この外周面の４個所に対応する内周凹部溝２５ｄの
内周面の４個所との合計８個所に、それぞれ１個づつ添
着されるように構成されている。

【００５２】そして、各々の組み合せひずみゲージ２７
₁ 〜２７₈ は、外周凹部溝２５ｃおよび内周凹部溝２５
ｄに添着された後、それぞれのリード線（図示せず）を
起歪体２５に穿設した取り出し孔２５ｅ、２５ｆを介し
て起歪体２５外に導き出すように構成されている。

【００５３】ところで、これらの組み合せひずみゲージ
２７₁ 〜２７₈ は、例えば図４に示すように、起歪体２
５の縦方向の微少変形量を検出する縦方向ひずみゲージ
２７ａ₁ 〜２７ａ₈と、横方向の微少変形量を検出する
横方向ひずみゲージ２７ｂ₁〜２７ｂ₈ とから構成され
ている。

【００５４】そして、これら８個の組み合せひずみゲー
ジ２７₁ 〜２７₈ は、（ａ）外周凹部溝２５ｃに添着された第一番目の組み合
せひずみゲージ２７₁ と、これに対応する内周凹部溝２
５ｄの組み合せひずみゲージ２７₅ から成る第一グルー
プ。（ｂ）外周凹部溝２５ｃに添着された第二番目の組み合
せひずみゲージ２７₂ と、これに対応する内周凹部溝２
５ｄの組み合せひずみゲージ２７₆ から成る第二グルー
プ。（ｃ）外周凹部溝２５ｃに添着された第三番目の組み合
せひずみゲージ２７₃ と、これに対応する内周凹部溝２
５ｄの組み合せひずみゲージ２７₇ から成る第三グルー
プ。（ｄ）外周凹部溝２５ｃに添着された第三番目の組み合
せひずみゲージ２７₄ と、これに対応する内周凹部溝２
５ｄの組み合せひずみゲージ２７₈ から成る第四グルー
プ。の４つのグループに分けられるように構成され、さら
に、各々のグループに属する各２個の組み合せひずみゲ
ージは、それぞれが各個のホィートストンブリッジ回路
を構成するように接続されている。

【００５５】以下、例えば第一グループを代表例として
２個の組み合せひずみゲージ２７₁および２７₅ の接続
状態を説明する。

【００５６】図５にその回路を示すように、外周凹部溝
２５ｃに添着された組み合せひずみゲージ２７₁ の縦方
向ひずみゲージ２７ａ₁ とこれに対応する内周凹部溝２
５ｄの組み合せひずみゲージ２７₅ の縦方向ひずみゲー
ジ２７ａ₅ とが、ホィートストンブリッジ回路の一方の
対辺に位置するように、また、外周凹部溝２５ｃに添着
された組み合せひずみゲージ２７₁ の横方向ひずみゲー
ジ２７ｂ₁ とこれに対応する内周凹部溝２５ｄの組み合
せひずみゲージ２７₅ の横方向ひずみゲージ２７ｂ₅ と
が、ホィートストンブリッジ回路の他方の対辺に位置す
るようにそれぞれ接続されるように構成されている。

【００５７】なお、図５において、ＢＶは、各々のグル
ープのホィートストンブリッジ回路にそれぞれ印加され
るブリッジ電源電圧を示し、ｅ₁ 〜ｅ₄ は各々のホィー
トストンブリッジ回路から出力される微弱な検出出力の
電圧（ｍＶレベル）を示す。

【００５８】図６は、図示実施例に係る鍛造機の鍛造状
態計測装置の電気的処理システムの一例を説明するため
のブロック図である。

【００５９】図において、３１は４組のホィートストン
ブリッジ回路からの各検出出力ｅ₁〜ｅ₄ を増幅するた
めの増幅器、３２は増幅器３１からのアナログ出力をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器である。

【００６０】３３はＡ／Ｄ変換器３２でＡ／Ｄ変換され
た４組のホィートストンブリッジ回路の検出出力を演
算、解析処理するためのＣＰＵで、起歪体２５の所定個
所（図示実施例では４個所）に生じる鍛造中の変形量を
それぞれ時系列的に演算および解析し、且つ、その４系
列の演算、解析結果を線形出力として連続出力し得るよ
うに構成されている。

【００６１】なお、このＣＰＵ３３は、４系列の演算解
析結果が予め定めた標準値（または、許容範囲）から所
定値以上に外れたときに、その状態を検知し且つその状
態検知信号を出力し得るようにも構成されている。

【００６２】３４はＣＰＵ３３の４系列の演算解析結果
を映像表示するためのディスプレイで、図７に示すよう
に、連続出力された４系列の演算解析結果を同時に同一
画面上に表示し得るように構成されている。

【００６３】３５は、例えば視覚的または聴覚的に警告
し得る構造を有する警告手段で、４系列の演算解析結果
が予め定めた標準値から所定値以上外れたときに、ＣＰ
Ｕ３３からの状態検知信号に基づいて作動し得るように
構成されている。３６はＣＰＵ３３の演算解析結果をプ
リントするためのプリンタである。

【００６４】なお、これら電気的処理システムに使用す
る電気的機器は、それ自体公知の構成から成る適宜の機
器を用いるものとする。

【００６５】次に、このように構成された図示実施例に
係る鍛造機の鍛造状態計測装置の作用ないし動作を説明
する。

【００６６】先ず、下側金型本体１５と中子部材１６と
を固定本体部１０上のアダプタ１４の所定位置に装着し
た後、アリ嵌合機構としての雌アリ部１１，１１′およ
び雄アリ部１４ａ，１４ｂを利用して両部材１５，１６
を鍛造軸芯Ｏ上に設定し、その後、下側金型本体１５の
内部空間を通して、底面鍛造部材１３を突き上げ台１２
の大径遊嵌孔１２ａ内に挿入して、目的鍛造物である円
形皿状の半製品５３の下半部形状を型鍛造するための下
側金型（組み合せ金型）１３，１５，１６を完成させ
る。

【００６７】この場合、底面鍛造部材１３の円錐面１３
ｂが突き上げ台１２の下部内周円錐面１２ｂに当接して
底面鍛造部材１３を鍛造軸芯Ｏ上に設定することにな
る。

【００６８】一方、パンチピン２４を内部空間内に挿入
した上側金型本体２３をパンチホルダー２２内に挿入す
ると共に、上側金型本体２３の円錐面２３ｂをパンチホ
ルダー２２の上部内周円錐面２２ａに当接させて、上側
金型２３，２４を鍛造軸芯Ｏ上に設定する。

【００６９】その後、上側金型本体２３の上面に起歪体
２５を載せると共に、起歪体２５の内部空間内に中心圧
力伝達部材２６を挿入した状態で、パンチホルダー２２
の上方開口を剛体保持部材２１の保持用外周面２１ａに
嵌合させながらパンチホルダー２２を剛体保持部材２１
に取り付け、且つ、迅速着脱機構手段（図示せず）を利
用して迅速に固定して、目的鍛造物である円形皿状の半
製品５３の上半部形状を型鍛造するための上側金型２
３，２４を完成させる。

【００７０】この状態では、起歪体２５が上側金型本体
２３の上面と剛体保持部材２１の下面との間に密着的に
挟持され、さらに、中心圧力伝達部材２６がパンチピン
２４の上面と剛体保持部材２１の下面との間に密着的に
挟持されることになる。

【００７１】なお、予め起歪体２５と中心圧力伝達部材
２６とを適宜の固定手段を用いて剛体保持部材２１の下
面に取り付けておき、この状態でパンチホルダー２２を
剛体保持部材２１に取り付けるようにしてもよい。

【００７２】さて、円形皿状の半製品５３を得るのに必
要な容積を有する図８に示すような円柱形状（または方
形板状）の金属インゴット５１を用意し、この金属イン
ゴット５１を簡易鍛造して図９に示すような小判形状の
一次鍛造品５２を必要数だけ製作する。

【００７３】そして、型鍛造作業に際しては、必要数の
一次鍛造品５２を、例えば高周波加熱炉内で所定温度に
まで加熱して型鍛造に適する程度まで柔らかい状態にす
る。

【００７４】このような諸準備が終了したならば、図１
０に示すように、加熱された一次鍛造品５２を高周波加
熱炉から取り出して固定本体部１０に装着した下側金型
１３，１５，１６内にセットし、その後、加圧動力手段
を始動して出発位置にある可動本体部２０を所定のスト
ロークだけ急激に下降させる。この場合、可動本体部２
０が下降すると、その途中の時点で、上側金型２３，２
４が、例えば図１１に示すように一次鍛造品５２を変形
させながら押し下げる。

【００７５】そして、可動本体部２０が所定のストロー
クだけ下降すると、押し下げられた一次鍛造品５２が、
下側金型１３，１５，１６の各鍛造面１３ａ，１５ａ，
１６ａと上側金型２３，２４の各鍛造面２３ａ，２４ａ
との間で押圧されて、図１２に示すような円形皿状の半
製品５３に変形させられることになる。

【００７６】このとき、一次鍛造品５２が円形皿状の半
製品５３に変形する過程で、若し下側金型１３，１５，
１６内および上側金型２３，２４内で一次鍛造品５２の
展伸作用に差が生じたとすると、その展伸作用の差が、
変形中の一次鍛造品５２と下側金型および上側金型の各
鍛造面との間の変形抵抗力の差となって現れる。

【００７７】この場合、経験則から考えると、一次鍛造
品５２の展伸作用の差は、鍛造軸芯Ｏから離れれば離れ
るほど著しくなるものと考えられるから、半製品５３の
周辺部分では変形抵抗力の差がより大きな差となって現
れることになり、しかも、この変形抵抗力の差は、下側
金型１３，１５，１６および上側金型２３，２４を部分
的に変形させようとする力（以下、「部分的変形力」と
いう）の差となって下側金型および上側金型に対して加
わることになる。

【００７８】説明の都合上、変形中の一次鍛造品５２と
上側金型２３，２４の各鍛造面２３ａ，２４ａとの間に
変形抵抗力の差が生じたものとして説明すると、このと
きの変形抵抗力の差は、上側金型２３，２４に加わる部
分的変形力の差として、そのまま上側金型本体２３の鍛
造面２３ａから上側金型本体２３に剛体結合している起
歪体２５に伝達される。

【００７９】そのため、起歪体２５の外周凹部溝２５ｃ
の外周面および内周凹部溝２５ｄの内周面にそれぞれ等
間隔で添着された第一〜第四グループの組み合せひずみ
ゲージ（２７₁ ，２７₅ ）、（２７₂ ，２７₆ ）、（２
７₃ ，２７₇ ）、（２７₄ ，２７₈ ）からは、この部分
的変形力の差に応じた検出出力がそれぞれのホィートス
トンブリッジ回路に対して出力されることになり、各ホ
ィートストンブリッジ回路からの検出出力ｅ₁ 〜ｅ₄ が
増幅器３１およびＡ／Ｄ変換器３２を経てＣＰＵ３３に
それぞれ入力されることになる。

【００８０】ＣＰＵ３３内では、これらの検出出力ｅ₁
〜ｅ₄ に基づいて上側金型２３，２４の４個所の領域に
加わった部分的変形力を演算、解析して、その結果をデ
ィスプレイ３４またはプリンタ３６に連続出力する。こ
の場合、ディスプレイ３４の画面上に現れるＣＰＵ３３
からの演算、解析結果は、例えば図１３に示すような４
つの変形量波形として現れるから、判定作業がし易いよ
うに、予め、ＣＰＵ３３内において、この変形量波形
を、例えば図１４、図１６に示すような単純な一本のモ
デル線形（正常時のモデル線形と異常時のモデル線形）
に変換し得るように構成しておく。

【００８１】さて、作業関係者は、ディスプレイ３４の
画面上に現れるＣＰＵ３３からの変形量波形またはモデ
ル線形をモニターしていて、４個所の領域に対する演算
解析結果が、例えば図１３に示すような４つの変形量波
形または図１４に示すような正常時のモデル線形として
現れたときには、「鍛造作業が正常に行われている」と
判定するようにする。

【００８２】一方、４個所の領域に対する演算解析結果
が、例えば図１５に示すような４つの変形量波形または
図１６に示すような異常時のモデル線形として画面に現
れたときには、「鍛造作業が異常である」と判定するよ
うにする。

【００８３】そして、「鍛造作業が正常に行われてい
る」と判定されている間は、目的鍛造物である円形皿状
の半製品５３が鍛造される度毎に、油圧手段のような動
力手段（図示せず）を作動させて突き上げピン１７を所
定量だけ上昇させ、この動作を利用して突き上げピン１
７を所定量だけ上昇させて出来上がった半製品５３を下
側金型１３，１５，１６内から浮き上がらせ、さらに、
浮き上がった半製品５３を適宜の手段を用いて鍛造機か
ら取り外すようにして、次の一次鍛造品５２に対する型
鍛造作業を連続して行うようにする。

【００８４】しかし、型鍛造作業が「鍛造作業が異常で
ある」と判定されたときには、直ちに鍛造機を停止して
その後の連続鍛造を一時的に中止するようにする。な
お、ＣＰＵ３３での４系列の演算、解析結果が予め定め
た標準値（または、許容範囲）から所定値以上に外れた
ときには、ＣＰＵ３３がその状態検知信号を警告手段３
５に対し出力して異常状態であることを作業関係者に警
告報知するから、この場合にも、直ちに鍛造機を停止し
てその後の連続鍛造を一時的に中止する。

【００８５】以上、一実施例について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲内で種々に変形実施することが可能である。

【００８６】例えば、図示実施例では、下側金型および
上側金型がいずれも組み合せ金型として構成されている
が、本発明は、普通の単体構造の下側金型および上側金
型に対しても適用することが出来るのは云うまでもな
い。

【００８７】また、図示実施例では、下側金型を使って
円形皿状の半製品の底面、大径外周面および小径外周面
を形成し、上側金型で目的鍛造物の上面、内周面および
内側底面を形成するようにしているが、本発明はこれに
限定されるものではない。

【００８８】また、図示実施例では、起歪体に８個の組
み合せひずみゲージを添着しているが、組み合せひずみ
ゲージの設置数および設置個所は、必要に応じて選定す
ることが出来る。

【００８９】また、図示実施例では、起歪体を上側金型
の側にのみ設けているが、下側金型の側にのみ設けるよ
うにしても、或いは、上側金型と下側金型の両方の側に
設けるようにしてもよい。

【００９０】また、図示実施例では、起歪体を上側金型
の上面に直接接触するような状態で設置しているが、上
側または下側金型からの部分的変形力が起歪体に正確に
伝達されるならば、上側または下側金型と起歪体との間
に他の剛体部材を介在させるように構成することも可能
である。

【００９１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、複数個
のひずみゲージから成る変形量検出手段を、鍛造力を伝
達する目的でそれぞれの金型に連結した部材を含む上側
金型および下側金型のいずれか一方または双方に装着し
て、鍛造時に生じる上側金型または／および下側金型の
部分的変形量を目的鍛造物の所定領域毎に検出し得るよ
うに構成し、さらに、このときに上側金型および下側金
型の一方または双方に発生する所定領域毎の部分的変形
量を利用して、目的鍛造物の良品、不良品の判定を自動
的に且つ正確に行い得るように構成したので、良品、不
良品の判定を自動的且つ客観的に行うことの出来る新し
い鍛造機の鍛造状態計測装置を得ることがが可能になっ
た。

【００９２】そのため、熟練した判定者が目視判定で行
っていた従来の判定方法に比べて格段に判定作業が能率
化され、しかも、高い熟練度を保持していない者でも容
易に判定することが出来るという効果を得ることが出来
た。

【００９３】さらに、鍛造作業途中でも不良品であると
の判定が可能になるため、判定した時点で鍛造機を停止
させることが出来るようになり、この結果、従来のよう
な不良品の大量発生という無駄をなくすことが出来ると
いう効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鍛造機の鍛造状態計測装置の主要
部の構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す鍛造機の鍛造状態計測装置に使用さ
れる起歪体の一例である起歪体の構造を説明するための
平面図である。

【図３】図２に示す起歪体の構造を図２の矢視断面で示
す縦断面図である。

【図４】図３に示す起歪体の内外周面に添着される組み
合せひずみゲージ群の構成を説明するための説明図であ
る。

【図５】図４に示す組み合せひずみゲージ群の電気的接
続状態を説明するためのホィートストンブリッジ回路で
ある。

【図６】図１に示す鍛造機の鍛造状態計測装置における
電気的処理システムの一例を説明するためのブロック図
である。

【図７】図１に示す鍛造機の鍛造状態計測装置に装着さ
れたの起歪体の４個所に生じる鍛造中の変形量を、同時
に同一画面上に表示した正常鍛造時の場合の一例を説明
するための説明図である。

【図８】図１に示す鍛造機を用いて型鍛造する目的鍛造
物（円形皿状の半製品）の素材となる金属インゴットの
一例を説明するための斜視図である。

【図９】図８に示す金属インゴットから作製される一次
鍛造品の一例を説明するための斜視図である。

【図１０】図１に示す鍛造機を用いて円形皿状の半製品
を型鍛造する段階を説明するための説明図のうち、一次
鍛造品を下側金型内にセットするときの状態を示す説明
図である。

【図１１】図１に示す鍛造機を用いて円形皿状の半製品
を型鍛造する段階を説明するための説明図のうち、上側
金型が一次鍛造品を変形させながら押し下げる途中の状
態を示す説明図である。

【図１２】図１に示す鍛造機を用いて円形皿状の半製品
を型鍛造する段階を説明するための説明図のうち、一次
鍛造品が上側金型と下側金型とにより押圧されて円形皿
状の半製品に変形するときの状態を示す説明図である。

【図１３】図１に示す鍛造機を用いて円形皿状の半製品
を型鍛造する際に、鍛造状態計測装置のディスプレイの
画面に現れる４つの変形量波形を示す表示図のうち、鍛
造作業が正常に行われているときの状態を示す表示図で
ある。

【図１４】図１３に示す正常時の４つの変形量波形を単
純な一本のモデル線形に変え且つ拡大して画面上に表示
したときの表示図である。

【図１５】図１に示す鍛造機を用いて円形皿状の半製品
を型鍛造する際に、鍛造状態計測装置のディスプレイの
画面に現れる４つの変形量波形を示す表示図のうち、鍛
造作業が異常であるときの状態を示す表示図である。

【図１６】図１５に示す異常時の４つの変形量波形を単
純な一本のモデル線形に変えて画面上に表示したときの
表示図である。

【図１７】型鍛造の際に生じる好ましからざる現象を説
明するための機械加工前半製品の構成例に係る概略断面
構成図である。

【図１８】図１７に示す機械加工前半製品の構成例に係
る概略平面図である。

【符号の説明】

５１金属インゴット５２一次鍛造品５３円形皿状の機械加工前の半製品（目的鍛造物）１０固定本体部Ｏ鍛造軸芯１５ａ大径孔１０ｂ小径孔１１，１１′ 一対の雌アリ部１２突き上げ台１２ａ大径遊嵌孔１２ｃ小径案内孔１３底面鍛造部材１３ａ鍛造面１４アダプタ１４ａ，１４ｂ一対の雄アリ部１５下側金型本体１５ａ鍛造面１６中子部材１６ａ鍛造面１７突き上げピン２０可動本体部２１剛体保持部材２１ａ保持用外周面２２パンチホルダー２３上側金型本体２３ａ鍛造面２３ｃ係止段部２４パンチピン２４ａ鍛造面２３ｂ顎部２５起歪体２５ａ上部領域２５ｂ下部領域２５ｃ外周凹部溝２５ｄ内周凹部溝２５ｅ，２５ｆリード線の取り出し孔２６中心圧力伝達部材２７₁ 〜２７₈ 組み合せひずみゲージ２７₁ ，２７₅ 第一グループの組み合せひずみゲージ２７₂ ，２７₆ 第二グループの組み合せひずみゲージ２７₃ ，２７₇ 第三グループの組み合せひずみゲージ２７₄ ，２７₈ 第四グループの組み合せひずみゲージ２７ａ₁ 〜２７ａ₈ 縦方向ひずみゲージ２７ｂ₁ 〜２７ｂ₈ 横方向ひずみゲージ３１増幅器３２Ａ／Ｄ変換器３３ＣＰＵ３４ディスプレイ３５警告手段３６プリンタＢＶ電源電圧ｅ₁ 〜ｅ₄ ホィートストンブリッジ回路の検出出力電
圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下側金型と上側金型とが鍛造軸芯上にお
いて互いに対向的に且つ相対移動可能に設置された鍛造
機において、前記下側金型と前記下側金型の受ける鍛造力が伝達され
る力伝達経路中に設けられた中間部材とを含む下側鍛造
力受け部材と、前記上側金型と前記上側金型の受ける鍛造力が伝達され
る力伝達経路中に設けられた中間部材を含む上側鍛造力
受け部材と、且つ、前記下側鍛造力受け部材および／または前記上側
鍛造力受け部材の所定領域に加わる目的鍛造物からの鍛
造圧力を前記所定領域毎の変形量として検出し得るよう
に、前記下側鍛造力受け部材および前記上側鍛造力受け
部材のいずれか一方または双方に添着された複数のひず
みゲージによりなる変形量検出手段と、この変形量検出手段から出力される前記所定領域毎の検
出量を電気量的に処理して、目的鍛造物から前記下側鍛
造力受け部材または前記上側鍛造力受け部材の前記所定
領域に加わる鍛造圧力をそれぞれの所定領域毎に計測す
る電気的計測手段と、を有するように構成したことを特
徴とする鍛造機の鍛造状態計測装置。
【請求項２】請求項１に記載された鍛造機の鍛造状態
計測装置において、少なくとも電気的計測手段の計測結
果を表示する表示手段と、前記計測結果を記憶する記録
手段と、前記計測結果が所定範囲内の結果であるときに
それを視覚的または聴覚的に警告する警告手段とから構
成された製品適格判断手段を有することを特徴とする鍛
造機の鍛造状態計測装置。