JP2009101373A - 鍛造機 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチをラムへ装着する際の固定作業を自動で行えるようにし、さらにはラム上におけるパンチの位置調整を容易にかつ熟練を要することなく行えるようにした鍛造機を提供する。
【解決手段】基台と、該基台に装着されたダイス２と、前記基台に対して往復動するラム（ラム本体部３）と、該ラム３に装着されて対向する前記ダイス２と組になって鍛造加工を行うパンチ５と、前記ラム３に搭載されて前記パンチ５の装着位置を調整する位置調整手段８と、該位置調整手段８を制御する制御部９と、を備える鍛造機（圧造機１）において、前記ラム３は前記パンチ５を押圧して前記装着位置に固定する押圧手段（押圧部材６）を有し、前記制御部９は該押圧手段６を操作する操作部（油圧操作機構７）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイスとパンチとにより鍛造加工を行う鍛造機に関し、より詳細には往復動するラム上におけるパンチの固定手段及び位置調整手段に関する。

圧造機を始めとする鍛造機では、ダイスと呼ばれる固定金型とパンチと呼ばれる可動金型との間で、ワークを鍛造加工して所定形状の製品を製造している。ダイスは基台に設けられたダイス装着孔に交換可能に装着され、また、パンチは基台に対して往復動するラム上に設けられたパンチホルダに交換可能に装着される構造が一般的になっている。また、複数組のダイス及びパンチを備える多段式鍛造機では、ダイス及びパンチの交換を狭隘な機内ではなく作業性の良好な機外で行えるように、ダイスブロック及びパンチブロックが設けられる場合も多い。つまり、ダイスブロックは、機外で複数のダイスを装着した後に基台に搭載するように構成され、同様にパンチブロックも、機外で複数のパンチを装着した後にラムに搭載されるように構成されている。そして、製造する製品形状に合わせてダイス及びパンチは随時交換され、交換の都度両者の軸芯を一致させる芯出し調整と往復動方向のストローク調整とが一般的には行われる。これらの調整作業の手間を軽減するために、本願出願人は特許文献１に位置検出装置およびプレス成形装置の技術を開示している。特許文献１のプレス成形装置は、基体に複数個の距離検出手段を設けてなる位置検出装置を可動ベース（ラム）に設けて、可動金型（パンチ）の二次元位置あるいは三次元位置を検出するようにしたものである。

また、芯出し調整及びストローク調整では、ダイスまたはパンチのいずれか一方の位置を調整するが、ラム側にパンチの位置を調整する位置調整手段が設けられる場合がある。例えば、往復動方向のストローク調整を行う手段としてコッタと呼ばれる位置調整部材が用いられている。コッタは、パンチの装着方向に対して傾斜した調整用斜面をもち、装着方向と交わる方向に操作されることによって調整用斜面の位置が変化して、装着位置を調整するものである。このコッタの操作を手動で行う鍛造機もあるが、駆動モータと回転変位検出センサとを組み合わせたＮＣ操作機構（数値制御式操作機構）を設けて省力化、自動化を図っている場合も多い。
特許第３０３５１７５６号公報

ところで、ダイス及びパンチの装着時に行う芯出し調整及びストローク調整は、位置調整、装着固定、位置検出の手順を反復して繰り返す必要があって手間がかかり、かつ勘や経験などに依存する熟練が必要とされていた。ＮＣ操作機構によりコッタを調整することができ、特許文献１の位置検出装置によりパンチの装着位置を定量的に検出することができても、未だ反復操作が必要であり、位置調整作業には煩雑さが残されている。また、位置調整とは別に、ダイス及びパンチの装着及び取り外しの作業は手動操作により行われているため、省力化することが望ましいと考えられる。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、パンチをラムへ装着する際の固定作業を自動で行えるようにし、さらにはラム上におけるパンチの位置調整を容易にかつ熟練を要することなく行えるようにした鍛造機を提供する。

本発明の鍛造機は、基台と、該基台に装着されたダイスと、前記基台に対して往復動するラムと、該ラムに装着されて対向する前記ダイスと組になって鍛造加工を行うパンチと、前記ラムに搭載されて前記パンチの装着位置を調整する位置調整手段と、該位置調整手段を制御する制御部と、を備える鍛造機において、前記ラムは前記パンチを押圧して前記装着位置に固定する押圧手段を有し、前記制御部は該押圧手段を操作する操作部を有する、ことを特徴とする。

本発明は、ラム上の装着位置にパンチを固定する押圧手段を設け、従来手動操作に頼っていた装着時の固定作業を自動化、省力化するとともに、装着位置を調整する位置調整手段と押圧手段の両方を制御部で総合的、一元的に制御することにより、従来熟練を要しかつ煩雑であった位置調整を容易にしたことを主旨としている。

本発明は、基台、ダイス、ラム、パンチに加え、ラム上におけるパンチの装着位置を調整する位置調整手段及び制御部を備える鍛造機に適用することができる。本発明の鍛造機には、並行して同時に鍛造加工を行う工程数の制約はなく、複数組のダイスとパンチとを備え、ワークを次の工程に順送りするトランスファ装置を備えて、複数の工程からなる鍛造製品を製造する多段式鍛造機とすることができる。また、複数の製品を同時に製造する複式鍛造機とすることもできる。ラムを往復駆動する動力源にも制約はなく、一般的な電動式や油圧式の動力源を用いることができる。

位置調整手段は、ラムに搭載され、ラム上におけるパンチの装着位置を調整する手段である。位置調整手段は、例えば、ラムの往復動方向の調整を行うストローク調整手段と、上下方向及び左右方向の調整を行う芯出し調整手段と、で構成することができる。ストローク調整手段は、ラムが往動して前死点に達したときにパンチとダイスとが所定の距離を成すように調整する手段である。また、芯出し調整手段は、パンチとダイスとが軸芯を共有するように調整する手段である。ストローク調整手段及び芯出し調整手段の少なくとも一方は、制御部からの制御によって操作されるように構成することができる。制御部は、従来の手動操作に代えて、例えば駆動モータの駆動力により位置調整手段を制御するように構成することができる。

さらに、本発明では、パンチを押圧して装着位置に固定する押圧手段を、ラム上に設ける。そして、位置調整手段を制御する制御部に、押圧手段を操作する操作部を設ける。押圧手段及び操作部は、例えば、以下に説明する態様とすることができる。

前記ラムは前記パンチを所定の装着方向に沿って前記装着位置まで案内するパンチホルダを有し、前記パンチは前記装着方向の後ろ側に該装着方向に対して傾斜した被押圧斜面を有し、前記押圧手段は前記装着方向と交わる方向に操作されて前記被押圧斜面を摺動しながら押圧する押圧部材とされ、前記操作部は油圧操作機構とされている、ことでもよい。

ラム上に、パンチを保持しながら装着位置まで案内するパンチホルダを設けることができる。パンチホルダは、例えば、筒状部材を用いて構成することができ、一端を挿入口とし、他端側に装着位置を形成することができる。パンチは、パンチホルダの挿入口から挿入され、筒状部材の内部を通って装着位置にまで案内されることになり、挿入口から装着位置に向かう方向が装着方向となる。装着方向は、ラムの往復動の方向と一致させることができるが、限定はされない。ここで、パンチの装着方向の後ろ側に傾斜した被押圧斜面を設けることができる。また、押圧手段として、装着方向と交わる方向に操作されて被押圧斜面を摺動しながら押圧する押圧部材を設けることができる。つまり、押圧部材は、パンチと交差する方向に移動して、被押圧斜面を摺動しながら押圧し、パンチを装着方向に駆動して装着位置に固定することができる。被押圧斜面に加えられる押圧力は、装着方向と斜面に沿う方向に分けて考えることができ、装着方向の力がパンチの駆動及び固定に寄与する。さらに、押圧部材を操作する操作部として、制御部から制御することのできる油圧操作機構を設けることができる。なお、被押圧斜面の面積及び傾斜角の大きさや、油圧操作機構のパワーは、パンチの固定に必要とされる操作力を考慮して、適宜設計することができる。

また、位置調整手段のうちストローク調整手段として、次に説明するコッタ及び受圧ライナを設けることができる。前記位置調整手段は、前記装着方向に対して傾斜した調整用斜面をもつとともに該装着方向と交わる方向に操作されるコッタと、該コッタと前記パンチとの間に配設されるとともに該コッタの前記調整用斜面に摺接しつつ前記装着方向に変位可能な受圧ライナと、を有する、ことでもよい。

つまり、コッタが装着方向と交差する方向に移動することにより、調整用斜面の位置が変化し、調整用斜面に摺接する受圧ライナが装着方向に変位し、受圧ライナにより規定される装着位置が調整されるように構成してもよい。また、コッタの移動は、制御部からの制御により、適宜行うことができる。なお、受圧ライナは、位置調整や装着時の押圧力だけでなく、鍛造加工を行う際の反力に耐えられる強度を有するように形成されているのは当然である。

前記ラムは前記パンチが実際に装着された実位置を検出する位置検出手段を有し、前記制御部は検出された前記実位置を参照しながら前記位置調整手段と前記押圧手段とを制御する、ことでもよい。

位置検出手段は、押圧手段によりパンチが装着された実位置を検出するものであり、例えば特許文献１の位置検出装置を用いることができ、他の方式の検出手段を用いることもできる。さらに、制御部は、検出された実位置を参照しながら位置調整手段と押圧手段とを制御するように構成することができる。例えば、所望する規定の装着位置から実位置が変移している場合、変移量を用いてフィードバック制御を行うことにより、自動的に装着位置を合わせ込むことができる。

これに対して位置検出手段を用いない場合、制御部はあらかじめ指定された装着位置を調整し続いてパンチを装着するが、最終的に装着された実位置の確認は人間系で行う必要がある。そして、変移が生じている場合には、装着位置を修正して再度調整し、装着操作をやり直す必要がある。つまり、位置検出手段は、装着位置の調整に必要な反復操作を自動的に行うために有効な手段である。

前記制御部は、前記位置調整手段により前記ラムの前記装着位置を調整する際に、前記押圧手段による前記パンチの固定を一旦解除する、ことが好ましい。

制御部は、位置調整手段と押圧手段の両方を制御するものであり、通常は先ず位置調整手段を制御して装着位置を定めた後に、押圧手段を制御してパンチを装着固定する。しかしながら、一回の操作では必ずしも規定の装着位置が確保できるとは限らず、装着位置の調整が必要になる場合がある。このように装着位置を調整する際には、押圧手段によるパンチの固定を一旦解除して位置調整手段に押圧力が作用しないようにしておくことが、位置調整の精度を高める上で好ましい。また、位置調整手段にコッタを用いた態様では、押圧力が作用した状態でのコッタの移動は実際上困難である。

以上の説明のように構成された本発明の鍛造機では、押圧手段によりラムへのパンチ固定作業が自動で行われるので、従来の手動操作力が不要となって省力化を達成することができる。また、制御部で位置調整手段と押圧手段の両方を制御するので、位置調整作業の煩雑さが低減されて容易となり、さらに、位置検出手段を備える態様では、位置調整作業を自動化することができる。

本発明は各種構造の鍛造機に適用可能であり、最良の形態を鍛造機の一例である圧造機を図１に示して説明する。図１は、本発明の実施例でボルトやリベットなどを製造する圧造機１を説明する側面断面図である。実施例の圧造機１は、図示されない基台、ダイス２、ラム本体部３、パンチホルダ４１を有するパンチブロック４、パンチ５、押圧部材６、油圧操作機構７、ストローク調整部８、制御部９、で構成されている。

図示されない基台は、圧造機１の全体形状を定めるとともに各部を保持する枠体である。基台には複数のダイス装着孔２１を有するダイスブロックが搭載されており、各ダイス装着孔２１にはそれぞれ図中左方からダイス２が挿入されて装着されている。ラム本体部３は複数の構造材を組み合わせて形成され、基台に対して図中左右に往復動するように構成されている。ラム本体部３の図中右側にはパンチブロック４が設けられている。パンチブロック４は、紙面表裏方向に延設され、上部から図中左方に張り出した鉤状の吊下げ部４５によってラム本体部３に架設、搭載されている。パンチブロック４には、図中右側に紙面表裏方向に列設される複数のパンチホルダ４１が設けられ、各パンチホルダ４１はそれぞれ装着孔を備え、図中右側が挿入口で、図中左に向かう方向が装着方向である。また、各パンチホルダ４１の上部には、上下調整部４６と左右調整部４７とが設けられて、パンチブロック４上におけるパンチホルダ４１の位置が調整可能とされ、上下方向及び左右方向（図中では紙面表裏方向）を調整してパンチ５とダイス２とが軸芯ＡＸを共有するように芯ずれを調整できるようになっている。

パンチ５は、略筒形状とされて軸芯ＡＸの右側には鍛造を行う型部分が形成されており、また、パンチホルダ４１の装着孔の図中右方の挿入口から左方に向けて挿入され装着されている。そして、向かい合う複数のダイス２とパンチ５とがそれぞれ組になり、圧造加工を行うようになっている。パンチ５の上側には孔部５１が設けられ、パンチホルダ４１側から抜け止めボルト４８が絞め込まれることにより、脱落が阻止されるようになっている。さらに、パンチ５の下側略中央から軸芯ＡＸに至る途中までの深さで楔状の押圧孔５２が形成されている。押圧孔５２の図中右底面は軸方向に対して緩やかに傾斜した緩斜面５３であり、左底面は急峻に傾斜した被押圧斜面５４である。

押圧部材６は、各パンチホルダ４が保持する各パンチ５の下側に設けられている。押圧部材６は、パンチホルダ４に形成されたシリンダ４９内に収納されて上下動可能に保持されるとともに、その上部が押圧孔５２に嵌合可能に形成されている。つまり、押圧部材６の上部は、図示されるように断面三角形状に突出し、図中左上側の押圧斜面６２は被押圧斜面５４に摺動して押圧し、右上側は緩斜面５３に対して間隙を有するように形成されている。

油圧操作機構７は、押圧部材６を上下に操作する部位であり、油圧配管７１、油圧ホース７２、油圧発生部７３により構成されている。油圧配管７１は、各パンチホルダ４内に形成され、シリンダ４９の押圧部材６の下側に連通されている。油圧ホース７２は、一端が油圧カプラによって油圧配管７１に接続されるとともに、他端は油圧発生部７３に連通されている。そして、油圧発生部７３が加圧操作されると、シリンダ４９が加圧されて押圧部材６が上昇し、油圧発生部７３が減圧操作されると、シリンダ４９が減圧されて押圧部材６が下降するようになっている。

一方、ストローク調整部８は、コッタ８１、コッタ操作部８４、３個の受圧ライナ８５〜８７、により構成されている。コッタ８１は、ラム本体部３内に上下動可能に設けられており、図中右面は傾斜した調整用斜面８２となっている。コッタ８１の上端８３は、ラム本体部３を貫いて上方に突出されている。コッタ操作部８４は、ラム本体部３の上側に配置されるとともに、コッタ８１の上端８３の周囲に螺合して取り巻くように設けられている。そして、コッタ操作部８４が回転操作されると、螺合の作用によりコッタ８１が上下に移動するようになっている。また、コッタ８１の調整用斜面８２と、図中右方のパンチ５との間には、３個の受圧ライナ８５〜８７が図中左右に変位できるように配設されている。つまり、３個の受圧ライナ８５〜８７は、ラム本体部３とパンチブロック４とパンチホルダ４１とにより、共通の軸芯ＡＸを中心として保持されている。図中左側の受圧ライナ８５の左端面は、コッタ８１の調整用斜面８２に摺接するように傾斜面とされている。そして、コッタ８１の上下動に伴って調整用斜面８２が左右に移動し、これに追随して３個の受圧ライナ８５〜８７が図中左右に変位するように構成されている。なお、受圧ライナ８５〜８７は、装着時の押圧力だけでなく、鍛造加工を行う際の反力に耐えられる強度を有するように形成されているのは当然である。

制御部９は、油圧発生部７３とコッタ操作部８４とを制御するようになっている。制御部９は、マイクロコンピュータを内蔵し入出力部や表示部などを備える汎用の電子制御装置で構成されており、詳細な構成の説明は省略するが、以降に説明する作用がソフトウェアにより実現されている。

次に、実施例の圧造機１におけるパンチ５の装着、固定、及び位置調整の手順と作用について説明する。

まず、パンチブロック４をラム本体部３から取り外し、圧造機１の外部で行う作業について説明する。パンチブロック４を取り外す際には、押圧部材６を下降させた状態とし、油圧ホース７２は油圧カプラで油圧配管７１と切り離しておく。また、パンチホルダ４１及び２個の受圧ライナ８６、８７も一緒に取り外す。そして、機外で抜け止めボルト４８を緩め、装着孔から古いパンチ５を取り外し、代わりに新しいパンチ５を挿入する。このとき、再度抜け止めボルト４８を締めるが、パンチ５を装着位置に固定する作用はなく、脱落を阻止する役割を果たしている。

次に、パンチブロック４の吊下げ部４５をラム本体部３に架けながら搭載する。搭載後には、油圧配管７１と油圧ホース７２とを油圧カプラで接続しておく。そして、上下調整部４６と左右調整部４７とを手動操作して、パンチ５とダイス２とが軸芯ＡＸを共有するように芯ずれを調整する。

次に、制御部９からの制御により、ストローク位置を調整する。すなわち、制御部９に所定の位置を設定することにより、制御部９はコッタ調整部８４を制御、操作する。操作によりコッタ８１は上下に移動して、ラム本体部３上における調整用斜面８２の位置が定まる。次いで、制御部９は、油圧発生部７３を加圧操作して、押圧部材６を上方に操作する。押圧部材６は上方に移動し、押圧斜面６２がパンチ５の被押圧斜面５４に摺動して押圧する。すると、押圧力のうち装着方向の力が作用して、パンチ５は図中左向きの装着方向に挿入される。パンチ５は、３個のうち図中右側の受圧ライナ８７に当接し、押圧力は順番に３個の受圧ライナ８７、８６，８５を伝搬し、図中左側の受圧ライナ８５がコッタ８１の調整用斜面８２に当接する。そして、３個の受圧ライナ８５〜８７，及びパンチ５が固定されて初回の装着作業がひとまず終了する。

次に、パンチ５とダイス２とのストローク距離の確認を行うが、通常は圧造機１を運転して試作を行い、試作製品の仕上がり寸法を確認する。そして、位置の再調整が必要な場合には、制御部９に再度位置を設定する。制御部９は、油圧発生部７３を減圧操作して一旦押圧部材６を下降させ、パンチ５に加わっていた押圧力を解除した後に、コッタ操作部８４を制御、操作する。コッタ８１の調整用斜面８２の位置は再調整され、しかるのちに再度油圧発生部７３が加圧操作されて、パンチ５が固定される。この位置調整、装着固定、試作寸法確認の手順は、所望する仕上がり寸法が得られるまで繰り返して行われ、パンチの位置調整及び装着作業が完了する。

なお、ストローク調整を芯ずれ調整に先だって行うこともできるが、最終的に試作により仕上がり寸法を確認することが好ましい。また、本実施例では、位置検出手段は設けていないが、これを備えてパンチの実位置を検出することにより試作寸法確認の手順に代えることができる。すると、制御部９は、コッタ操作部８４及び油圧発生部７３の制御を、自動的に繰り返して行うことも可能となる。位置検出手段を備える場合も、最終的には試作により仕上がり寸法を確認することが好ましい。

実施例の圧造機では、パンチ５の固定を押圧部材６及び油圧操作機構７により行うので、人手による手動操作が不要となって省力化が達成される。また、制御部９がコッタ操作部８４及び油圧発生部７３の制御を行うので、一連の調整作業の手順が容易となって、高度な熟練が不要になる。

本発明の実施例の圧造機を説明する側面断面図である。

符号の説明

１：圧造機（鍛造機の一例）
２：ダイス ２１：ダイス装着孔
３：ラム本体部
４：パンチブロック
４１：パンチホルダ ４５：吊下げ部 ４６：上下調整部
４７：左右調整部 ４８：抜け止めボルト ４９：シリンダ
５：パンチ
５１：孔部 ５２：押圧孔 ５４：被押圧斜面
６：押圧部材 ６２：押圧斜面
７：油圧操作機構
７１：油圧配管 ７２：油圧ホース ７３：油圧発生部
８：ストローク調整部
８１：コッタ ８２：調整用斜面 ８４：コッタ操作部
８５〜８７：受圧ライナ
９：制御部
ＡＸ：軸芯

Claims (5)

1. 基台と、該基台に装着されたダイスと、前記基台に対して往復動するラムと、該ラムに装着されて対向する前記ダイスと組になって鍛造加工を行うパンチと、前記ラムに搭載されて前記パンチの装着位置を調整する位置調整手段と、該位置調整手段を制御する制御部と、を備える鍛造機において、
   前記ラムは前記パンチを押圧して前記装着位置に固定する押圧手段を有し、前記制御部は該押圧手段を操作する操作部を有する、ことを特徴とする鍛造機。
2. 前記ラムは前記パンチを所定の装着方向に沿って前記装着位置まで案内するパンチホルダを有し、前記パンチは前記装着方向の後ろ側に該装着方向に対して傾斜した被押圧斜面を有し、前記押圧手段は前記装着方向と交わる方向に操作されて前記被押圧斜面を摺動しながら押圧する押圧部材とされ、前記操作部は油圧操作機構とされている、請求項１に記載の鍛造機。
3. 前記位置調整手段は、前記装着方向に対して傾斜した調整用斜面をもつとともに該装着方向と交わる方向に操作されるコッタと、該コッタと前記パンチとの間に配設されるとともに該コッタの前記調整用斜面に摺接しつつ前記装着方向に変位可能な受圧ライナと、を有する、請求項２に記載の鍛造機。
4. 前記ラムは前記パンチが実際に装着された実位置を検出する位置検出手段を有し、前記制御部は検出された前記実位置を参照しながら前記位置調整手段と前記押圧手段とを制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鍛造機。
5. 前記制御部は、前記位置調整手段により前記ラムの前記装着位置を調整する際に、前記押圧手段による前記パンチの固定を一旦解除する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の鍛造機。

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