JP6123810B2 - 鍛造金型の複動システム - Google Patents

Description

本発明は鍛造金型の複動システムに関する。

鍛造装置の金型は、油圧、空気圧等の流体圧を利用して駆動され、或いはクラッチ及びブレーキを有するクランク機構、ナックル機構等を利用して機械的に駆動され、さらには流体圧と機械的駆動手段を組み合わせて駆動されている。

例えば、特許文献１には、鍛造金型として、上パンチ、下パンチ及び左右のサイドパンチを備えた鍛造装置が記載されている。この鍛造装置では、上パンチを設けた上型にカムを設け、上型が下降するときに、カムの傾斜面をサイドパンチの傾斜面に摺動させることによってサイドパンチを駆動するようにされ、また、下パンチをシリンダで昇降するようにされている。

特許文献２には、プレスラムの下降によって発生する油圧によって型締めした後に、その油圧を上パンチと下パンチに与え、この両パンチを突出させることにより、鍛造を行なうことが記載されている。特許文献３には、プレス機械の上部に設けたスライドの下降によって上型と下型を接触させた後、更なるスライドの下降によって油圧を発生させ、上下のダイセットの油圧室を高圧に維持して閉塞鍛造を続けることが記載されている。

実開昭６３−８５３４６号公報 特開平１１−１５６４７１号公報 特開平１１−１９７７７９号公報

特許文献１に記載されたパンチ駆動方式では、カムの傾斜面とサイドパンチの傾斜面が大きな圧力で接触して摺動するため、両傾斜面が摩耗し、その結果、サイドパンチの作動タイミングや停止位置が次第に変化する。特許文献２，３には、鍛造素材に対してその両サイドから圧力を加えるサイド型についてはその開示がない。

そこで、本発明は、鍛造素材を加圧する上型及び下型、並びに相対する１組のサイド型を備えている鍛造金型の駆動・制御系のシンプル化及び小型化を図る。

本発明は、上記課題を解決するために、上型、下型及び１組のサイド型を１つの駆動源で油圧機構を利用して駆動するようにした。

ここに開示する鍛造金型の複動システムは、鍛造素材を上下から加圧する上型及び下型、並びにその鍛造素材をその両サイドから前進して加圧する相対する一組のサイド型を駆動するシステムであって、
上記上型を昇降させる駆動手段と、
上記下型を昇降させる下型用油圧シリンダと、
上記両サイド型各々を進退させる一組のサイド型用油圧シリンダと、
上記両サイド型用油圧シリンダを作動させる第１油圧機構と、
上記下型用油圧シリンダを作動させる第２油圧機構とを備え、
上記第１油圧機構は、上記上型の上昇端からの下降に連動して上記両サイド型が前進するように、上記上型ホルダから上記駆動手段の駆動力を受けて上記サイド型用油圧シリンダに伝える油圧を発生する第１油圧発生手段を備え、
上記第２油圧機構は、上記上型ホルダに設けられた押圧部から上記駆動手段の駆動力を受けて上記下型用油圧シリンダに伝える油圧を発生する第２油圧発生手段を備え、
上記上型の上昇端からの下降に連動して上記両サイド型が前進し、上記上型が上昇端から所定距離下降した後に該上型の下降に連動して上記下型が上昇するように、上記上型ホルダの上記押圧部と、該押圧部に対応する上記第２油圧発生手段の受圧部とが、上記上型が上昇端から所定距離下降した時点で当接するように、上記上型の上昇端において上下に離隔していることを特徴とする。

この複動システムによれば、駆動手段にて上型を下降させると、第１油圧機構によって駆動手段の駆動力の一部が油圧に変換されて両サイド型用油圧シリンダが作動する。これにより、両サイド型が上型の下降に連動して鍛造素材の両サイドから前進して鍛造素材を加圧する。また、上型が所定距離下降すると、第２油圧機構によって駆動手段の駆動力の一部が油圧に変換されて下型用油圧シリンダが作動する。これにより、下型が上型の下降に連動して上昇し、上型と下型によって鍛造素材に上下から鍛造圧力が加わる。

そうして、両サイド型及び下型は、上型を下降させる駆動手段の駆動力が油圧に変換されて駆動されるから、両サイド型及び下型に専用の駆動源を設ける必要がなく、システム構成がシンプルになり、システムの小型化及びコスト低減に有利になる。特に、カムのような摺動部は不要になるから、両サイド型及び下型の作動タイミングや停止位置のずれが避けられる。

また、上記複動システムによれば、第１及び第２の両油圧機構各々に油圧発生手段を設け、第２油圧機構では、上型の上昇端からの下降に連動して両サイド型が前進し、該上型が上昇端から所定距離下降した後に下型が上昇するように、上型ホルダの押圧部と第２油圧発生手段の受圧部とを上下に離隔させている。従って、上型が所定距離下降した時点で上型ホルダの押圧部が油圧発生手段の受圧部に機械的に当接して油圧が発生するから、システム構成がシンプルになるとともに、下型の作動タイミングのずれ防止に有利になる。また、下型の作動タイミングは、上型が上昇端に位置するときの押圧部と受圧部の間隔を調整することによって決めることができ、所期の作動タイミングを得ることが容易になる。

好ましい実施形態では、上記第１油圧機構は、上記第１油圧発生手段として油圧発生シリンダを備え、該油圧発生シリンダのピストンロッドに上記上型ホルダより下方に突出する連結部材が連結されている。

好ましい実施形態では、上記第１油圧機構は、上記両サイド型による上記鍛造素材に加わる圧力を所定値に調整する圧力調整弁を備えている。これにより、鍛造素材に両サイドから加わる圧力を所定値にキープした状態で上型及び下型によって鍛造素材を上下から鍛造することができ、アンダーカット形状の鍛造品を得ることが容易になる。

本発明によれば、上型を下降させる駆動手段の駆動力を油圧に変換して両サイド型及び下型を駆動するようにしたから、両サイド型及び下型に専用の駆動源を設ける必要がなく、システム構成がシンプルになり、システムの小型化及びコスト低減に有利になり、特に、下降する上型ホルダから駆動手段の駆動力を受けて油圧に変換するようにしたから、両サイド型及び下型の作動タイミングや停止位置のずれが避けられる。

また、第１及び第２の両油圧機構各々に油圧発生手段を設け、第２油圧機構では、上型の上昇端からの下降に連動して両サイド型が前進し、該上型が上昇端から所定距離下降した後に下型が上昇するように、上型ホルダの押圧部と第２油圧発生手段の受圧部とを上下に離隔させているから、システム構成がシンプルになるとともに、下型の作動タイミングのずれ防止に有利になる。すなわち、下型の作動タイミングは、上型が上昇端に位置するときの押圧部と受圧部の間隔を調整することによって決めることができ、所期の作動タイミングを得ることが容易になる。

本発明の実施形態に係る鍛造金型の複動システムの鍛造開始前の状態を示す一部断面にした正面図。 同複動システムの鍛造途中の状態を示す一部断面にした正面図。 同複動システムの鍛造終了状態を示す一部断面にした正面図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜システム構成＞
図１に示す鍛造金型の複動システムにおいて、１，２は鍛造素材Ｍを上下から加圧する相対する上型及び下型、３，４は鍛造素材Ｍをその両サイドから前進して加圧する相対する一組のサイド型である。上型１は上型ホルダ５に保持されていて、流体圧式駆動手段（油圧シリンダ）６の作動によって昇降する。

同システムは、下型２を昇降させる下型用油圧シリンダ７、両サイド型３，４各々を進退させる一組のサイド型用油圧シリンダ８，９、駆動手段６の駆動力を油圧に変換してサイド型用油圧シリンダ８，９を作動させる第１油圧機構１１、並びに駆動手段６の駆動力を油圧に変換して下型用油圧シリンダ７を作動させる第２油圧機構１２を備えている。サイド型３，４各々は、ベース１０の上の支持台１３，１４に鍛造素材Ｍに向かって水平に進退自在に支持されている。

第１油圧機構１１は、駆動手段６の駆動力を上型ホルダ５から受けて油圧を発生する油圧発生シリンダ１５と、その油圧をサイド型用油圧シリンダ８，９に伝える供給油路１６及び戻り油路１７とを備えている。

油圧発生シリンダ１５は、シリンダ軸を垂直にして支持台１３に支持された複動シリンダである。この油圧発生シリンダ１５のピストンロッド１８に上型ホルダ５より下方に突出する連結部材１９が連結されている。

供給油路１６には、サイド型３，４による鍛造素材Ｍに加わる圧力を所定値に調整する圧力調整弁２０が接続されている。戻り油路１７にはアキュムレータ２１が接続されている。

第２油圧機構１２は、駆動手段６の駆動力を上型ホルダ５から受けて油圧を発生する油圧発生シリンダ２５と、その油圧を下型用油圧シリンダ７に伝える供給油路２６及び戻り油路２７とを備えている。

油圧発生シリンダ２５は、シリンダ軸を垂直にして支持台１４に支持された単動シリンダである。この油圧発生シリンダ２５のピストンロッド２８に受圧板（受圧部）２９が固定されている。この受圧板２９に対応して、上型ホルダ５より押圧部材（押圧部）３０が下方に突出している。受圧板２９と押圧部材３０は、上型１が上昇端から所定距離（上型１が鍛造素材Ｍに当接するまで）下降したときに押圧部材３０が受圧板２９に当接するように、上下に離隔している。

供給油路２６には、鍛造後、上型ホルダ５が上昇したときに、受圧板２９を元位置に戻すための作動油をタンク３２から油圧発生シリンダ２５に供給する（受圧板２９のリターンをサポートする）ポンプ３３が補給油路３４によって接続されている。供給油路２６には、ポンプ３３の作動時に作動油が下型用油圧シリンダ７に供給されないようにする常閉の電磁式方向制御弁３５が設けられている。補給油路３４には逆止弁３６及び安全弁３７が設けられ、さらにアキュムレータ３８が接続されている。

第２油圧機構１２の油圧発生シリンダ２５は第１油圧機構１１の油圧発生シリンダ１５よりも大径である。従って、下型２はサイド型３，４よりも大きな鍛造圧力を鍛造素材Ｍに加えることになる。第２油圧機構１２の供給油路２６には、下型２による鍛造素材Ｍに加わる圧力をサイド型３，４による加圧力よりも大きな所定値に調整する圧力調整弁３９が接続されている。

＜システムの作動＞
鍛造時には方向制御弁３５を開位置にする（図２参照）。駆動手段６の作動によって上型ホルダ５が下降すると、第１油圧機構１１の油圧発生シリンダ１５のピストンロッド１８が上型ホルダ５によって連結部材１９を介して押されて下降する。これにより、油圧発生シリンダ１５で前進用油圧が発生し、その油圧が供給油路１６を介してサイド型用油圧シリンダ８，９に伝わり、サイド型３，４が前進する。その結果、図２に示すように、上型１が鍛造素材Ｍの上面に、両サイド型３，４が鍛造素材Ｍの両側面にそれぞれ当接し、この当接時点で、上型ホルダ５の押圧部材３０が第２油圧機構１２の受圧板２９に当接する。

上型ホルダ５がさらに下降すると、サイド型３，４が第１油圧機構１１の圧力調整弁２０によって調整された油圧で鍛造素材Ｍを両サイドから加圧した状態になる。その一方、第２油圧機構１２では、油圧発生シリンダ２５のピストンロッド２８が押圧部材３０によって受圧板２９を介して押されて下降する。これにより、油圧発生シリンダ２５で上昇用油圧が発生し、その油圧が供給油路２６を介して下型用油圧シリンダ７に伝わり、下型２が上昇する。

その結果、鍛造素材Ｍは、図３に示すように、上型１と下型２によって上下から加圧されて所定の鍛造品Ｐに成形される。この場合、鍛造素材Ｍは両サイドからの加圧力が所定値にキープされた状態で上下から加圧されるから、図３に示すアンダーカット形状の鍛造品Ｐが得られることになる。

鍛造後、上型ホルダ５が上昇すると、第１油圧機構１１の油圧発生シリンダ１５のピストンロッド１８が連結部材１９によって引き上げられる。これにより、油圧発生シリンダ１５で後退用油圧が発生し、その油圧が戻り油路１７を介してサイド型用油圧シリンダ８，９に伝わり、サイド型３，４が後退する。

第２油圧機構１２では、上型ホルダ５が上昇すると、油圧発生シリンダ２５による上昇用油圧が低下していき、下型２が自重で下降していく。一方、受圧板２９と押圧部材３０は連結されていないため、受圧板２９を元位置に速やかに戻すべく、方向制御弁３５を閉位置（図１参照）に切り換えてポンプ３３を作動させる。これにより、タンク３２から油圧発生シリンダ２５に作動油が供給され、受圧板２９が元位置に復帰する。

以上のように、第１油圧機構１１では、油圧発生シリンダ１５のピストンロッド１８と上型ホルダ５側の連結部材１９が連結されているから、上型１の下降・上昇に連動してサイド型８，９が前進・後退することになる。一方、第２油圧機構１２では、押圧部材３０と受圧板２９が結合されていないから、上型１が上昇端から下降し始めても下型２は上昇せず、上型１が鍛造素材Ｍに当接するまで下降した時点で押圧部材３０が受圧板２９に当接して、上型１の下降に下型２の上昇が連動することになる。下型２の作動タイミングは、上型１が上昇端に位置するときの押圧部材３０と受圧板２９の間隔を調整することによって決めることができ、所期の作動タイミングを得ることが容易になる。

また、下型２及びサイド型３，４は、上型１を下降させる駆動手段６の駆動力が油圧に変換されて駆動されるから、下型２及びサイド型３，４に専用の駆動源を設ける必要がなく、システム構成がシンプルになり、システムの小型化及びコスト低減に有利になる。特に、カムのような摺動部は不要になるから、下型２及びサイド型３，４の作動タイミングや停止位置のずれが避けられる。

なお、上型１を昇降させる駆動手段６としては、油圧シリンダ６に限らず、空圧シリンダであってもよく、また、機械式プレス機構（クラッチとブレーキを有するクランク機構、ナックルプレス機構、カムプレス機構等）を採用することもできる。

また、上記実施形態は一組のサイド型３，４を備えるケースであるが、この両サイド型３，４が相対する方向と直交する方向に相対する別の一組のサイド型を設けるケースにおいて、その別の一組のサイド型についても、上述の第１油圧機構１１を設けて上型１の駆動手段６の駆動力で進退させることができる。

１ 上型
２ 下型
３，４ サイド型
５ 上型ホルダ
６ 油圧駆動シリンダ（駆動手段）
７ 下型用油圧シリンダ
８，９ サイド型用油圧シリンダ
１１ 第１油圧機構
１２ 第２油圧機構
１５ 油圧発生シリンダ（第１油圧発生手段）
２０ 圧力調整弁
２５ 油圧発生シリンダ（第２油圧発生手段）
２９ 受圧板（受圧部）
３０ 押圧部材（押圧部）

Claims (3)

1. 鍛造素材を上下から加圧する上型及び下型、並びにその鍛造素材をその両サイドから前進して加圧する相対する一組のサイド型を備えている鍛造金型の複動システムであって、
   上記上型を昇降させる駆動手段と、
   上記下型を昇降させる下型用油圧シリンダと、
   上記両サイド型各々を進退させる一組のサイド型用油圧シリンダと、
   上記両サイド型用油圧シリンダを作動させる第１油圧機構と、
   上記下型用油圧シリンダを作動させる第２油圧機構とを備え、
   上記第１油圧機構は、上記上型の上昇端からの下降に連動して上記両サイド型が前進するように、上記上型を保持する上型ホルダから上記駆動手段の駆動力を受けて上記サイド型用油圧シリンダに伝える油圧を発生する第１油圧発生手段を備え、
   上記第２油圧機構は、上記上型ホルダに設けられた押圧部から上記駆動手段の駆動力を受けて上記下型用油圧シリンダに伝える油圧を発生する第２油圧発生手段を備え、
   上記上型の上昇端からの下降に連動して上記両サイド型が前進し、上記上型が上昇端から所定距離下降した後に該上型の下降に連動して上記下型が上昇するように、上記上型ホルダの上記押圧部と、該押圧部に対応する上記第２油圧発生手段の受圧部とが、上記上型が上昇端から所定距離下降した時点で当接するように、上記上型の上昇端において上下に離隔していることを特徴とする鍛造金型の複動システム。
2. 請求項１において、
   上記第１油圧機構は、上記第１油圧発生手段として油圧発生シリンダを備え、該油圧発生シリンダのピストンロッドに上記上型ホルダより下方に突出する連結部材が連結されていることを特徴とする鍛造金型の複動システム。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記第１油圧機構は、上記両サイド型による上記鍛造素材に加わる圧力を所定値に調整する圧力調整弁を備えていることを特徴とする鍛造金型の複動システム。

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