JPH0698435B2

JPH0698435B2 - 電気アプセッタの制御方法

Info

Publication number: JPH0698435B2
Application number: JP63297748A
Authority: JP
Inventors: 龍二曽我; 信明北条; 健一箱崎; 久之桜井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1994-12-07
Anticipated expiration: 2009-12-07
Also published as: JPH02147140A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は金属材料からなる棒状素材を鍛縮成形するため
の電気アプセッタを制御する方法に関する。

（従来の技術）金属材料からなる棒状素材を鍛縮成形する方法としては
電気アプセッタを用いた方法が一般に知られており、例
えば自動車等のエンジンバルブを製造する場合には、通
常、電気アプセッタを用いてそのアンビル電極及びクラ
ンプ電極間で棒状素材を通電加熱すると共にアンビル電
極に向かって押し込むことにより該棒状素材の端部を所
定の形状に鍛縮成形し、このようにして成形された予備
成形品の端部をフォージングプレス等により傘形状に熱
間成形してバルブを製造する。

かかる方法では、成形時の棒状素材の加熱温度や押し込
み力、押し込み速度等の条件が成形品の大きさや形状、
材質等に応じて適切でないと成形品に皺や傷が生じた
り、或いは成形時に座屈や偏肉等の不都合が生じて棒状
素材が所定の形状に鍛縮成形されない。そして、前記エ
ンジンバルブの製造においては、予備成形品が確実に所
定の形状に成形されていないとその端部を傘形状に成形
する際に偏肉やクラック等の不都合が生じる。

このため、上記加熱温度や押し込み力、押し込み速度等
が適切になるように電気アプセッタを制御する必要があ
る。

このような制御方法としては、例えば特開昭60-127037
号公報に見られるように、シリンダ等の押し込み手段を
制御して所定の押し込み位置での押し込み速度を変更し
たり、或いは棒状素材への供給電流を制御して所定の押
し込み位置での加熱温度を調整することによって該押し
込み速度や加熱温度を適切なものとする方法が知られて
いる。

ところが、特にエンジンバルブの材料として用いられる
耐熱鋼やIncone1750等の耐熱超合金は難成形材料である
ため、上記の適切な条件が狭い範囲に限定され、その条
件を確実に維持する必要がある。

さらに、近年エンジンの高性能化に伴ってその吸排気効
率を向上させるために傘径／軸径比の大きなエンジンバ
ルブを製造したり、或いはその軽量細軸化のために例え
ばWaspalloy等のより高強度で難成形の材料が用いられ
るようになり、このようなエンジンバルブの製造におい
ては、その適切な条件をより確実に維持する必要があ
る。

しかしながら、上記の制御方法では、押し込み速度を変
更するためにシリンダ等の押し込み手段を制御するので
確実に適切な押し込み速度に制御することが困難であ
り、成形品の不良率が増加する虞れがあると共に、シリ
ンダ等の制御手段が必要となり、装置が大きなものとな
ってしまう。

かかる背景に鑑み、本発明者等が各種の検討を行った結
果、次のことを知見した。すなわち、基本的には、棒状
素材の押し込み位置に対する押し込み速度の関係が所定
の適切なパターンに従うように棒状素材への供給電流を
制御することで、該棒状素材が所望の形状に成形され
る。そして、このような成形を多数の棒状素材について
連続して量産的に行う場合において、電気アプセッタの
稼働開始後の量産の初期段階（成形個数の少ない段階）
においては、量産がある程度進行した段階（成形個数が
比較的多くなった段階）に較べてアンビル電極の温度が
低く、前者の段階と後者の段階とでは、棒状素材を所望
の形状に成形するための押し込み位置に対する押し込み
速度の関係が若干相違する。従って、一つの棒状素材の
鍛縮成形に際しては、その成形開始時のアンビル電極の
温度が比較的低温である場合、すなわち、量産の初期段
階と、比較的高温である場合、すなわち、量産がある程
度進行した段階とで押し込み位置に対する押し込み速度
の関係を各別に設定しておくことが好ましい。

（解決しようとする課題）本発明はかかる背景に鑑み、棒状素材を容易且つ確実に
所望の形状に成形することができる電気アプセッタの制
御方法を提供することを目的とする。

（課題を解決する手段）本発明はかかる目的を達成するために、金属材料から成
る棒状部材をその一端が当接するアンビル電極とクラン
プ電極との間で通電加熱すると共に該アンビル電極に向
かって押し込むことにより所定の形状に鍛縮成形する電
気アプセッタの制御方法において、前記棒状素材が所定
の形状に成形されたときの該棒状素材の押し込み位置に
対する押し込み速度の関係を前記アンビル電極が所定温
度以下である低温時と該所定温度以上である高温時とで
あらかじめ各別に設定しておくと共に、該棒状素材の成
形に際して、前記アンビル電極が前記低温時である場合
と高温時である場合とで、それぞれに対応して設定され
た前記関係に従うように該棒状部材への供給電流を制御
することを特徴とする。

さらに、前記棒状素材の押し込み位置に対する押し込み
速度の関係が、少なくとも前記鍛縮成形の終了近くにお
いて押し込み量の増加に伴って押し込み速度が減少する
関係であることを特徴とする。

（作用）本発明によれば、棒状素材が所定の形状に成形されたと
きの該棒状素材の押し込み位置に対する押し込み速度の
関係をアンビル電極の低温時と高温時とであらかじめ各
別に設定しておき、前記アンビル電極が前記低温時であ
る場合と高温時である場合とで、換言すれば、多数の棒
状素材について連続して量産的に成形を行う場合におけ
る量産の初期段階と、量産がある程度進行した段階と
で、それぞれに対応して設定された棒状素材の押し込み
位置に対する押し込み速度の関係に従うように該棒状部
材への供給電流を制御して該棒状素材の鍛縮成形を行う
ので、個々の棒状素材が確実に所定の形状に成形され
る。

さらに、前記棒状素材の鍛縮成形の終了近くにおいて
は、該棒状素材が短くなって前記両電極間の棒状素材の
抵抗値が減少するため、該棒状素材が急激に加熱されて
座屈や偏肉等の不都合が生じる虞れがあるが、前記棒状
素材の押し込み位置に対する押し込み速度の関係が、少
なくとも前記鍛縮成形の終了近くにおいて押し込み量の
増加に伴って押し込み速度が減少する関係であり該関係
に従うように前記供給電流が制御されるときには、該鍛
縮成形の終了近くにおいて該供給電流が徐々に減少され
て押し込み速度が徐々に減少され、該棒状素材の急激な
加熱が防止されて該棒状素材が所定の形状に鍛縮成形さ
れる。

（実施例）本発明の電気アプセッタの制御方法の一例を第１図に従
って説明する。第１図は該制御方法による電気アプセッ
タの模式的説明図である。

この電気アプセッタでは、鍛縮成形される金属材料から
なる棒状素材Ａは、その先端部がアンビル電極１に当接
され、その中間部がクランプ電極２により保持される。
アンビル電極１はNi基又はCo基の耐熱超合金により鋳造
されている。

具体的にはアンビル電極１を構成するNi基耐熱超合金と
してはIncone1713（ｃ）及びMAR・M246（ｃ）が挙げら
れ、Co基耐熱超合金としてはMAR・M302（ｂ）が挙げら
れる。そして、これらの材料を鋳造することによりアン
ビル電極１を得るのであるが、好ましくは鋳造後の高温
固相状態から直ちに水冷によって焼き入れするとよい。
このようにすると空冷や放冷に較べて緻密な組織が得ら
れる。

上記両電極1,2間にはトランス３を介して電流供給器４
により電流Ｉが供給され、これによって、棒状素材Ａが
これらの電極1,2間で通電加熱される。該供給電流Ｉは
図示しないが、電流供給器４においてサイリスタ等によ
り位相制御され、該位相制御における制御電圧に比例す
る。

そして、棒状素材Ａの後端部は、シリンダ５のピストン
ロッド5aに当接され、該シリンダ５の作動により棒状素
材Ａは一定の押し込み力でアンビル電極１に向かって押
し込まれる。

該シリンダ５の側方には、一端がピストンロッド5aの先
端部に固定されたワイヤ６が該先端部から後方に向かっ
て設けられ、その他端はスプリング７に連結されて張力
を与えられ、ピストンロッド5aと共にアンビル電極１に
向かって移動自在とされている。そして、該ワイヤ６の
中間部にはワイヤ６の移動に伴って回動自在なプーリ８
が嵌合され、該プーリ８にはエンコーダ９が接続されて
いる。

このエンコーダ９は、プーリ８の所定の回転角度毎に、
従ってピストンロッド5aの所定の移動量毎にパルスを発
生し、このパルスは前記電流供給器４による棒状素材Ａ
への供給電流Ｉを後述するように制御する制御装置10に
入力される。該制御装置10には温度センサ11によって検
出されたアンビル電極１の温度も入力される。

該制御装置10は棒状素材Ａの押し込み位置を逐次検出す
る位置検出部10aと、該押し込み位置での押し込み速度
を検出する速度検出部10bと、これらの押し込み位置及
び押し込み速度を記憶するメモリ10cと、アンビル電極
１の温度を検出する温度検出部10dとを備えている。

該位置検出部10a及び速度検出部10bはそれぞれ後述する
ように前記エンコーダ９からのパルスにより押し込み位
置及び押し込み速度を検出する。そして、温度検出部10
dは前記温度センサ11からの入力によりアンビル電極１
の温度を検出する。

かかる電気アプセッタでは、前記したようにシリンダ５
による棒状素材Ａの押し込み力は一定であって、且つア
ンビル電極１が熱伝導率の小さいNi基又はCo基の耐熱超
合金から成るので、該アンビル電極１の温度が安定する
と共に棒状素材Ａの押し込み速度は電流供給器４による
棒状素材Ａへの供給電流Ｉのみに依存する。すなわち、
供給電流Ｉを増加させると押し込み速度が上昇し、逆に
供給電流Ｉを減少させると押し込み速度が下降する。そ
して、該供給電流Ｉは前記制御電圧を制御装置10により
変化させることによってこれに比例して制御される。

次に、この電気アプセッタの制御方法を第２図（ａ），
（ｂ）及び第３図に従って説明する。第２図（ａ），
（ｂ）は制御方法を説明するためのフローチャート、第
３図は棒状素材Ａの押し込み位置に対する押し込み速度
のパターンを示す線図である。

この電気アプセッタでは、まず、第２図（ａ）示のフロ
ーチャートに従って供給電流Ｉを適当に設定して棒状素
材Ａの試作成形が行われ、棒状素材Ａが所定の形成に成
形されたときの押し込み位置に対する押し込み速度のパ
ターンが前記メモリ10cに記憶される。すなわち、前記
制御装置10において供給電流Ｉを適当に設定した後に棒
状素材Ａの試作成形を開始し、これと同時に前記位置検
出部10a及び速度検出部10bにより棒状素材Ａの押し込み
位置及び該押し込み位置での押し込み速度を逐次検出
し、これらは前記メモリ10cに記憶される。そして、該
試作成形が終了した時に成形品が所定の形状になってい
るか否かが判定され、不良と判定されたときは、供給電
流Ｉを変更して上記の試作成形が繰り返し行われ、良品
と判定された時点で試作成形が終了される。

従って、試作成形が終了した時点でメモリ10cに記憶さ
れているデータは、棒状素材Ａが所定の形状に鍛縮成形
された時の押し込み位置に対する押し込み速度のパター
ンとなる。

ここで、かかる電気アプセッタにより多数の棒状素材Ａ
を連続して量産的に成形する場合において、その量産的
な成形の初期段階（成形個数の少ない段階）では、該量
産的な成形がある程度進行した段階（成形個数が比較的
多くなった段階）に較べてアンビル電極の温度が低く、
該アンビル電極１の温度が所定の温度以下の低温時と該
所定の温度以上の高温時とでは、棒状素材Ａの加熱条件
が異なる。そのため、本実施例では、アンビル電極１の
低温時と高温時とで各別に上記の試作成形を行って棒状
素材Ａが所定の形状に成形されたときのそれぞれの押し
込み速度のパターンをメモリ10cに記憶させた。

第３図はこれらのパターンを示し、実線示のものが高温
時のパターン、破線示のものが低温時のパターンであ
る。これらのパターンから判るように、棒状素材Ａの鍛
縮成形では、低温時及び高温時共に棒状素材Ａの押し込
みを開始すると同時に押し込み速度をある押し込み距離
まで上昇させ、次いで押し込み速度をほぼ一定として棒
状素材Ａを押し込んだ後に該押し込みの終了近くから押
し込み速度を徐々に下降させることによって該棒状素材
Ａが確実に所定の形状に鍛縮成形される。

特に、鍛縮成形の終了近くにおいては、棒状素材Ａが短
くなって前記両電極1,2間の抵抗値が減少するため、棒
状素材Ａが急激に加熱されて座屈等の不都合が起こり易
くなるが、該終了近くにおいて押し込み速度が徐々に下
降され、従って前記供給電流Ｉが減少されるのでかかる
不都合が生じることなく棒状素材Ａが所定の形状に成形
される。

そして、低温時には棒状素材Ａの押し込み開始した直後
では高温時に較べて棒状素材Ａの加熱に時間がかかるた
め、第３図示のように、押し込み速度の上昇を高温時に
較べて緩やかなものとすることによって、より確実に棒
状素材Ａが所定の形状に鍛縮成形される。

かかる押し込み速度のパターンがメモリ10cに記憶され
た後に棒状素材Ａの通常の鍛縮成形が第２図（ｂ）示の
フローチャートに従って行われる。すなわち、前記制御
装置10において、棒状素材Ａの成形開始時に前記温度検
出部10dにより検出されたアンビル電極１の温度に応じ
て上記の低温時のパターン及び高温時のパターンのいず
れか一方が設定され、これに応じて供給電流Ｉの初期値
が設定された後に棒状素材Ａの鍛縮成形が開始される。
そして、これと同時に前記の試作成形と同様に位置検出
部10a及び速度検出部10bにより成形が終了するまで棒状
素材Ａの押し込み位置及び該押し込み位置における押し
込み速度が逐次検出される。この時、制御装置10におい
て検出された押し込み速度と設定されたパターンとが逐
次比較され、両者が異なる場合にはこれらが一致するよ
うに供給電流Ｉが変更される。

従って、棒状素材Ａは試作成形において所定の形状に成
形された時の押し込み速度のパターンに従って鍛縮成形
され、所定の形状に成形される。尚、一つの棒状素材Ａ
についての成形が終了すると、次の新たな棒状素材Ａが
本実施例の電気アプセッタにセットされ、その新たな棒
状素材Ａについて、前述したように鍛縮成形が行われ、
該鍛縮成形が連続的に繰り返される。

次に、かかる制御を行う制御装置10の具体的な構成及び
その作動を第４図に従って説明する。第４図はこの制御
装置10の構成及び作動を説明するためのブロック図であ
る。

第４図で、制御装置10の速度検出部10b及び位置検出部1
0aはそれぞれ速度カウンタ12及び距離カウンタ13を備
え、前記エンコーダ９からの前記パルスは速度カウンタ
12及び距離カウンタ13に入力される。速度カウンタ12は
サンプリングタイマ14により指定される単位時間づつパ
ルス数をカウントする。このパルスは前記したようにシ
リンダ７のピストンロッド7aの所定の移動量毎に入力さ
れるので、速度カウンタ12によるパルスのカウント数は
カウントが開始された時点での棒状素材Ａの押し込み速
度Ｓに対応し、この押し込み速度ＳがCPU15により制御
された比較演算回路16に入力される。そして、押し込み
速度Ｓを比較演算回路16に出力すると速度カウンタ12は
クリアされ、再びパルスをカウントする。

一方、距離カウンタ13は棒状素材Ａの押し込みを開始し
た時点から連続してパルス数をカウントし、従ってその
カウント数は棒状素材Ａの押し込み開始位置からの押し
込み距離Ｌ、従って押し込み位置に対応し、この押し込
み距離Ｌは比較演算回路16に逐次入力される。

従って、比較演算回路16には、棒状素材Ａの押し込み距
離Ｌとその押し込み距離Ｌでの押し込み速度Ｓとが逐次
入力される。

また、前記温度検出部10dは前記温度センサ11かの信号
をA/D変換したものとアンビル電極１の前記の低温時及
び高温時を切り換えるための切り換え温度とを比較する
比較回路17を備え、該比較回路17における比較結果はCP
U15に入力される。

そして、CPU15は棒状素材Ａの成形開始時に、この比較
結果に応じて前記メモリ10cを制御し、該制御によって
前記メモリ10cから低温時及び高温時の前記押し込み速
度のパターンのいずれか一方における各押し込み距離Ｌ
における押し込み速度S₀が比較演算回路16に逐次入力さ
れる。すなわち、メモリ10cから比較演算回路16に入力
される押し込み速度S₀は個々の棒状素材Ａの成形開始時
におけるアンビル電極１の低温時と高温時とで切り換え
られる。この時、アンビル電極１は前記したようにNi基
又はCo基の耐熱超合金から成るため熱伝導率が小さく、
その温度が比較的安定するので、該温度を温度センサ11
により確実に検出でき、低温時と高温時との前記の切り
換えが確実に行われる。

上述したように、棒状素材Ａの各押し込み距離Ｌに対す
る押し込み速度Ｓ及びS₀を入力された比較演算回路15で
は、この押し込み速度Ｓ及びS₀を比較し、その比較結果
に応じた電圧ｖを、所定の基準電圧V₀に加算して前記電
流供給器４に前記制御電圧Ｖを供給する加算器18に出力
する。さらに詳細には、比較演算回路15は、押し込み速
度ＳがＳ＜S₀のときには正の電圧＋ｖ、Ｓ≧S₀のときに
は負の電圧−ｖを加算器18に出力し、この電圧ｖは加算
器18において基準電圧V₀に加算されて制御電圧Ｖとして
電流供給器４に供給される。ここで電圧ｖはＫを定数と
してｖ＝|S−S₀｜×Ｋにより与えられる。

従って、制御電圧ＶはＳ＜S₀のときには基準電圧V₀の対
して電圧ｖだけ増加して前記供給電流Ｉが増加し、押し
込み速度ＳがS₀に一致するように上昇する。逆に、Ｓ＞
S₀ときには制御電圧Ｖが電圧ｖだけ減少して供給電流Ｉ
が減少し、押し込み速度ＳがS₀に一致するように下降す
る。

このように、棒状素材Ａへの供給電流Ｉは、各押し込み
距離Ｌにおける棒状素材Ａの押し込み速度Ｓが押し込み
速度S₀、すなわち、棒状素材Ａが所定の形状に成形され
たときの押し込み速度のパターンに従うように制御され
る。

かくして、この電気アプセッタでは、アンビル電極１の
温度が前記低温時及び高温時のいずれの場合であっても
棒状素材Ａは供給電流Ｉが制御されてその押し込み速度
が、所定の形状に棒状素材Ａが成形されたときのパター
ンに従って確実に所定の形状に鍛縮成形される。

（効果）上記の説明から明らかなように、本発明によれば、棒状
素材が所定の形状に成形されたときの該棒状素材の押し
込み位置に対する押し込み速度の関係をアンビル電極の
低温時と高温時とであらかじめ各別に設定しておき、個
々の棒状素材の成形に際して、前記アンビル電極が前記
低温時である場合と高温時である場合とで、それぞれに
対応して設定された前記の関係に従うように棒状素材へ
の供給電流を制御して該棒状素材の鍛縮成形を行うこと
によって、多数の棒状素材について連続して量産的に成
形を行う場合に量産の初期段階と量産がある程度進行し
た段階とでアンビル電極の温度が相違しても、常に個々
の棒状素材を確実且つ容易に所定の形状に成形すること
ができる。従って、所定の形状の成形品を歩留りよく量
産することができる。

また、棒状素材の鍛縮成形の終了近くにおいて該供給電
流が徐々に減少されて押し込み速度が徐々に減少される
ことによって、該棒状素材の急激な加熱を防止されて座
屈や偏肉との不都合を防止することができ、該棒状素材
を確実に所定の形状に鍛縮成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における電気アプセッタの一例の模式的
説明図、第２図（ａ），（ｂ）は該電気アプセッタの制
御方法を説明するためのフローチャート、第３図は棒状
素材の押し込み距離に対する押し込み速度の関係を示す
線図、第４図は該電気アプセッタの制御装置の構成及び
その作動を説明するためのブロック図である。１……アンビル電極、２……クランプ電極Ａ……棒状素材、Ｉ……供給電流 S,S₀……押し込み速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桜井久之埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ホンダエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開昭59−85341（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−33153（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料から成る棒状部材をその一端が当
接するアンビル電極とクランプ電極との間で通電加熱す
ると共に該アンビル電極に向かって押し込むことにより
所定の形状に鍛縮成形する電気アプセッタの制御方法に
おいて、前記棒状素材が所定の形状に成形されたときの
該棒状素材の押し込み位置に対する押し込み速度の関係
を前記アンビル電極が所定温度以下である低温時と該所
定温度以上である高温時とであらかじめ各別に設定して
おくと共に、該棒状素材の成形に際して、前記アンビル
電極が前記低温時である場合と高温時である場合とで、
それぞれに対応して設定された前記関係に従うように該
棒状素材への供給電流を制御することを特徴とする電気
アプセッタの制御方法。
【請求項２】前記棒状素材の押し込み位置に対する押し
込み速度の関係が、少なくとも前記鍛縮成形の終了近く
において押し込み量の増加に伴って押し込み速度が減少
する関係であることを特徴とする請求項１記載の電気ア
プセッタの制御方法。