JPH09150232A - 鍛造用金型とこの金型を用いた鍛造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明の主たる目的は、鍛造後のポンチを
ワークから確実に離脱させることができ、チャックミス
の発生を防止できる鍛造設備を提供することにある。 【解決手段】 ワークＷを成形するための成形面４０ａ
とワークＷを挿通する開口４０ｃを有し、かつ、ワーク
Ｗの径方向に沿う分割面４０ｂを有する分割形の金型４
０であって、成形面４０ａにワークＷの周方向に沿う凹
部４５が設けられている。この凹部４５は、ポンチによ
ってワークＷが打圧された時に、ワークＷの一部を塑性
流動により入り込ませて抜け止め用凸部Ｗ4 を成形する
ためのものである。この凸部Ｗ4 は、鍛造後に行われる
ワークＷの機械加工によって、ワークＷの表面部分と共
に除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属製のワーク
を密閉型鍛造するために用いる鍛造用金型とこの金型を
用いた鍛造設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間で行われるすえ込み鍛造は、所定温
度に加熱された棒状の金属材料（ワーク）を、ブッシュ
と呼ばれる分割式の金型にセットし、ワークの一端側か
らポンチによって軸線方向に打圧することにより、ワー
クに塑性流動を生じさせ、金型とポンチの内面に沿った
形状に成形するようにしている。この種の鍛造を行う設
備において、ワークの端部を保持するチャック（ピンチ
ャー）を備えたロボットを設け、このロボットによって
ワークを保持したまま鍛造を行い、鍛造後にチャックに
よってワークを次工程に転送することも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ポンチは各打圧工
程ごとに鍛造すべき製品の輪郭に応じた成形面を有して
いるが、筒状のポンチを用いた場合には、鍛造後のワー
クがポンチの内面に強く固着していることがある。その
場合、鍛造後のワークからポンチを元の位置まで復帰さ
せる際に、ポンチと一緒にワークがポンチ側に移動して
しまい、ワークがチャックから外れるといったチャック
ミスを生じ、設備が停止する原因になることがある。こ
のような原因で設備が止まると、ハンマ等の手工具を用
いてワークをポンチから外す必要があり、作業者にとっ
て重労働となるばかりか、作業能率が著しく低下する原
因となる。

【０００４】従ってこの発明の主たる目的は、ワークを
確実にチャックし、鍛造後のポンチをワークから確実に
離脱させることができるような鍛造用金型と、この金型
を用いた鍛造設備を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された請求項１に対応する本発明の鍛造用金型
は、棒状ワークを所望形状に成形するための成形面とワ
ークが挿通する開口を有しかつワークの径方向に沿う分
割面を有している分割形の金型であって、上記金型の成
形面のうち、鍛造後に行われるワークの機械加工によっ
て表面が除去される部位を成形する箇所に、ワークが打
圧された時にワークの外周部に環状の抜け止め用凸部を
成形する凹部を設けたことを特徴とするものである。

【０００６】また請求項２に対応する本発明の鍛造設備
は、上記金型と、上記金型を開閉する駆動機構と、上記
ワークの一端側を保持するチャックを備えたワーク移送
用ロボットと、上記ワークがチャックの所定位置に保持
されているか否かを検出しかつワークが所定位置に保持
されていない時に上記ロボットを停止させる信号を送出
するワーク検知センサと、上記金型にセットされたワー
クを他端側から打圧して上記ワークを上記金型の成形面
と上記凹部に対応した形状に成形したのち逆方向に移動
するポンチとを具備している。

【０００７】本発明の鍛造設備においては、鍛造後にポ
ンチが金型から離れる方向に復帰する際に、ワークの外
周部に形成された環状の抜け止め用凸部を金型の凹部に
嵌合させておくことができるため、ポンチが金型から離
れる際にワークが一時的にポンチに固着していても、ポ
ンチをワークから確実に離脱させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下にこの発明の一実施形態につ
いて図１から図５を参照して説明する。図３に例示した
鍛造設備１０は、ワークＷの一例として、まっすぐな丸
棒状の鋼製材料を熱間で密閉型鍛造を行うことにより、
図１，２に例示するような歯車部材等の機械加工前の鍛
造製品を得るものである。鍛造後のワークＷは、図２に
おいて２点鎖線で示すように外周部が周知の機械加工に
よって研削され、例えばドライブピニオン等の所望の歯
車部材となる。図中の符号Ｗ1 はギヤ部、Ｗ2 は軸部を
示している。

【０００９】鍛造設備１０は、図３において左側に位置
する鍛造機本体１１と、右側に位置するワーク移送用ロ
ボット１２を備えている。ワーク移送用ロボット１２
に、チャック機構１３が設けられている。このロボット
１２は、図３において紙面と直交する方向に延びる水平
方向のレール１４に沿って、図示しないロボット駆動機
構によって水平方向に移動させることができるようにな
っている。

【００１０】チャック機構１３は、鍛造機本体１１に向
って水平方向に突き出る開閉可能な分割式チャック（ピ
ンチャーとも称される）１５を有し、このチャック１５
をロボット本体１６に内蔵されたチャック駆動機構（図
示せず）によって開閉することにより、チャック１５の
先端部１５ａによってワークＷの端部Ｗ3 の保持および
解放を行うようにしている。このチャック機構１３は、
鍛造機本体１１に対して前進および後退させることがで
きる。

【００１１】チャック機構１３には、ワークＷの端部Ｗ
3 がチャック１５の所定位置に保持されているか否かを
検出するためのロッド状の接触子１７を有するワーク検
知センサ１８が設けられている。このセンサ１８は、ワ
ークＷが所定位置に保持されていない時に、ロボット１
２を停止させる信号を送出するようになっている。

【００１２】鍛造機本体１１は、工場のフロアに設置さ
れた基体２０と、この基体２０に対し水平方向の枢軸２
１を中心に上下方向に回動可能な可動フレーム２２と、
可動フレーム２２をクランク機構等によって所定のスト
ロークで昇降させる駆動機構２３と、基体２０に設けら
れた下型ユニット２４と、可動フレーム２２に設けられ
た上型ユニット２５と、下型ユニット２４に対し前進お
よび後退可能なポンチユニット２６などを備えて構成さ
れている。

【００１３】ポンチユニット２６は、鍛造機本体１１に
内蔵された図示しないポンチ駆動機構により、後述する
ように可動フレーム２２の昇降動作に連動して前進およ
び後退するように構成されている。図４に示すようにポ
ンチユニット２６は、後述する３工程分のポンチ４７，
５７，６７と、バリ取り用のポンチ７７とを備えてい
る。

【００１４】下型ユニット２４と上型ユニット２５は互
いに上下対称の構成であり、可動フレーム２２が降下し
た時に上型ユニット２５が下型ユニット２４の上面に接
合して型が閉じることにより、すえ込み鍛造用の金型と
して使用可能な状態となる。下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５の基本的な構成は互いに共通であるから、図
４に示す下型ユニット２４を代表して以下に説明する。

【００１５】下型ユニット２４は、基体２０に固定され
る共通ベース３０を有している。この共通ベース３０
に、図４において上から順に第１工程用の金型セット３
１と、第２工程用の金型セット３２と、第３工程用の金
型セット３３と、バリ取り用の金型セット３４が互いに
平行に配置されている。

【００１６】図５に拡大して示すように第１工程用の金
型セット３１は、共通ベース３０に固定された半円筒状
の分割形の金型（ブッシュ）４０，４１と、グリップ型
４２を備えている。これらの型４０，４１，４２は、ボ
ルト等の固定用部材４３によって、共通ベース３０に固
定される。図５中の２点鎖線は、鍛造前のストレートな
棒状ワークＷを示している。

【００１７】図１に一方の金型（ブッシュ）４０を代表
して示すように、金型４０の側部に上記固定用部材４３
を係止するための係止部４４が設けられている。金型４
０，４１はそれぞれ両端が開口する形状であり、その内
側には、鍛造の第１段階で成形すべきワークの輪郭に応
じた内面形状の成形面４０ａ，４１ａと、ワークＷの径
方向に沿う分割面４０ｂ，４１ｂが設けられている。金
型４０，４１の両端にはワークＷが挿通する開口４０
ｃ，４１ｃが形成されている。グリップ型４２も両端が
開口する形状であり、その内側に、チャック１５の先端
部１５ａを収容可能な凹部４２ａが設けられている。

【００１８】図１等に示されるように金型４０の内周面
に、周方向に連続する浅い溝状の凹部４５が形成されて
いる。凹部４５の深さは１ｍｍ〜数ｍｍ程度でよい。こ
の凹部４５は、金型４０と対をなす上型ユニット２５の
金型の内周面にも形成されており、下型ユニット２４と
上型ユニット２５が互いに閉じた時に、下型ユニット２
４と上型ユニット２５の双方にわたって凹部４５が円環
状に途切れることなく連続する環状溝となるように、互
いに合致する位置に設けられている。

【００１９】第１工程用の金型セット３１の前方の延長
線上に第１工程用の有底筒状のポンチ４７が設けられて
いる。ポンチ４７には、鍛造の第１段階で成形すべきワ
ークの輪郭に応じた内面形状の成形面４７ａが設けられ
ている。このポンチ４７は、下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５が互いに閉じた時に、駆動機構２３に関連し
て動く図示しない連動機構により前進してワークＷを他
端側から軸線方向に打圧し、下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５が開く時にワークＷから離れる方向に後退す
るようにしている。図４はポンチ４７が金型４０の方向
にいっぱいに前進した状態を示している。

【００２０】第２工程用の金型セット３２は、共通ベー
ス３０に固定された半円筒状の分割形の金型（ブッシ
ュ）５０，５１と、グリップ型５２を備えている。これ
らの型５０，５１，５２は、ボルト等の固定用部材５３
によって、共通ベース３０に固定される。金型５０，５
１はそれぞれ両端が開口する形状であって、その内側に
は鍛造の第２段階で成形すべきワークの輪郭に応じた内
面形状の成形面５０ａ，５１ａと、ワークＷの径方向に
沿う分割面５０ｂ，５１ｂが設けられている。グリップ
型５２も両端が開口する形状であり、その内側に、チャ
ック１５の先端部１５ａを収容可能な凹部５２ａが設け
られている。

【００２１】上記金型５０の内周面に、周方向に連続す
る浅い溝状の凹部５５が形成されている。凹部５５の深
さは１ｍｍ〜数ｍｍ程度でよい。凹部５５は、この金型
５０と対をなす上型ユニット２５の金型の内周面にも形
成されており、下型ユニット２４と上型ユニット２５が
互いに閉じた時に、下型ユニット２４と上型ユニット２
５の双方にわたって凹部５５が円環状に途切れることな
く連続する環状溝となるように、互いに合致する位置に
設けられている。

【００２２】第２工程用の金型セット３２の前方の延長
線上に第２工程用の有底筒状のポンチ５７が設けられて
いる。ポンチ５７には、鍛造の第２段階で成形すべきワ
ークの輪郭に応じた内面形状の成形面５７ａが設けられ
ている。このポンチ５７も、下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５が互いに閉じた時に、図示しない連動機構に
より前進してワークＷを他端側から打圧し、下型ユニッ
ト２４と上型ユニット２５が開く時にワークＷから離れ
る方向に後退するようにしている。図４はポンチ５７が
金型５０の方向にいっぱいに前進した状態を示してい
る。

【００２３】第３工程用の金型セット３３は、共通ベー
ス３０に固定された半円筒状の分割形の金型（ブッシ
ュ）６０，６１と、グリップ型６２を備えている。これ
らの型６０，６１，６２は、ボルト等の固定用部材６３
によって、共通ベース３０に固定される。金型６０，６
１もそれぞれ両端が開口する形状であって、その内側に
は鍛造の第３段階で成形すべきワークの輪郭に応じた内
面形状の成形面６０ａ，６１ａと、ワークＷの径方向に
沿う分割面６０ｂ，６１ｂが設けられている。グリップ
型６２も両端が開口する形状であり、その内側に、チャ
ック１５の先端部１５ａを収容可能な凹部６２ａが設け
られている。

【００２４】上記金型６０の内周面に、周方向に連続す
る浅い溝状の凹部６５が形成されている。凹部６５の深
さは１ｍｍ〜数ｍｍ程度でよく、前記凹部４５，５５と
実質的に同じ寸法である。凹部６５は、この金型６０と
対をなす上型ユニット２５の金型の内周面にも形成され
ており、下型ユニット２４と上型ユニット２５が互いに
閉じた時に、下型ユニット２４と上型ユニット２５の双
方にわたって凹部６５が円環状に途切れることなく連続
する環状溝となるように、互いに合致する位置に設けら
れている。

【００２５】第３工程用の金型セット３３の前方の延長
線上に第３工程用の有底筒状のポンチ６７が設けられて
いる。ポンチ６７には、鍛造の第３段階で成形すべきワ
ークの輪郭に応じた内面形状の成形面６７ａが設けられ
ている。このポンチ６７も、下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５が互いに閉じた時に、図示しない連動機構に
より前進してワークＷを他端側から打圧し、下型ユニッ
ト２４と上型ユニット２５が開く時にワークＷから離れ
る方向に後退するようにしている。図４はポンチ６７が
金型６０の方向にいっぱいに前進した状態を示してい
る。

【００２６】バリ取り用の金型セット３４は、共通ベー
ス３０に固定された半円筒状のカッター金型７０を備え
ている。カッター金型７０は、ボルト等の固定用部材７
３によって、共通ベース３０に固定される。カッター金
型７０には、ワークＷの外周部に生じたバリを切除する
のに適した形状の刃先７０ａが設けられている。

【００２７】バリ取り用の金型セット３４の前方の延長
線上にバリ取り用のポンチ７７が設けられている。この
ポンチ７７も、下型ユニット２４と上型ユニット２５が
互いに閉じた時に図示しない連動機構により前進してワ
ークＷを他端側から加圧し、下型ユニット２４と上型ユ
ニット２５が開く時にワークＷから離れる方向に後退す
るようにしている。図４はポンチ７７がカッター金型７
０の方向にいっぱいに前進した状態を示している。

【００２８】次に、上記構成の鍛造設備１０の作用につ
いて説明する。鍛造前のストレートな棒状の鋼製ワーク
Ｗは、鍛造により塑性変形を生じる部分を含む領域が電
気炉等の適宜の加熱手段によって鍛造に適した変形しや
すい温度まで加熱される。ワークＷの保持工程におい
て、ワークＷがロボット１２のチャック１５によって保
持され、第１工程用の金型セット３１の真正面まで運ば
れてくる。このとき鍛造機本体１１の可動フレーム２２
は上昇位置にあり、上型ユニット２５が下型ユニット２
４の上方に離れた型開き状態となっている。

【００２９】この型開き状態において、チャック１５が
下型ユニット２４に向って前進することにより、ワーク
Ｗが第１工程用の金型セット３１に挿入され、チャック
１５の先端部１５ａがグリップ型４２の凹部４２ａに入
り込む。以上がワークＷのセッティング工程である。

【００３０】セッティング工程終了後、可動フレーム２
２が駆動機構２３によって降下させられ、上型ユニット
２５が下型ユニット２４に接合するとともに、ポンチユ
ニット２６がワークＷに向って移動することにより、ワ
ークＷがポンチ４７によって軸線方向に打圧され、ポン
チ４７の成形面４７ａと金型４０，４１の各々の成形面
４０ａ，４１ａに応じてワークＷの第１段階の鍛造が行
われる。この場合、金型４０，４１の内部にてワークＷ
の外径が広がるため、図１に示すように、凹部４５が設
けられている箇所と対応する位置のワークＷの外周部
に、ワークＷの周方向に環状の抜け止め用凸部Ｗ4 が成
形される。凹部４５は浅い溝であるが、ワークＷのこの
部分は熱間鍛造に適した温度まで加熱された変形しやす
い領域であるから、凸部Ｗ4 を容易に成形することがで
きる。以上が成形工程である。

【００３１】次いで、可動フレーム２２が駆動機構２３
によって上昇させられることにより上型ユニット２５が
開くとともに、ポンチユニット２６が下型ユニット２４
から離れる方向に後退する。その際にワークＷに形成さ
れた抜け止め用凸部Ｗ4 が金型４０の凹部４５に引っ掛
かるため、鍛造後のワークＷにポンチ４７が固着して
も、ポンチ４７が上記脱型方向に後退する際にワークＷ
を金型４０側に残すことができ、ワークＷに対するポン
チ４７の離脱が確実に行われる。以上が脱型工程であ
る。

【００３２】上記のようにして第１工程が終了したの
ち、ワークＷを保持しているチャック１５が第２工程用
の金型セット３２の真正面まで移動し、セッティング工
程においてワークＷが金型セット３２に挿入されたの
ち、再び可動フレーム２２が降下することにより上型ユ
ニット２５が下型ユニット２４に接合する。そしてポン
チユニット２６が前進することにより、ワークＷが第２
のポンチ５７によって軸線方向から打圧され第２段階の
成形工程が実施される。そののち、脱型工程において上
型ユニット２５が上昇するとともにポンチユニット２６
が後退する。この場合も金型５０の凹部５５にワークＷ
の凸部Ｗ4 が嵌合しているので、ポンチ５７が後退する
際にポンチ５７がワークＷに固着していても、ワークＷ
を金型５０側に残すことができ、ポンチ５７の脱型を確
実に行うことができる。

【００３３】上記のようにして第２工程が終了したの
ち、ワークＷを保持しているチャック１５が第３工程用
の金型セット３３の真正面まで移動し、セッティング工
程においてワークＷが金型セット３３に挿入されたの
ち、再び可動フレーム２２が降下することにより上型ユ
ニット２５が下型ユニット２４に接合する。そしてポン
チユニット２６が前進することにより、ワークＷが第３
のポンチ６７によって軸線方向から打圧され第３段階の
成形工程が行われる。そののち、脱型工程において上型
ユニット２５が上昇するとともに、ポンチユニット２６
が後退する。この場合も金型６０の凹部６５にワークＷ
の凸部Ｗ4 が嵌合しているので、ポンチ６７が後退する
際にポンチ６７がワークＷに固着していても、ワークＷ
を金型６０側に残すことができ、ポンチ６７の脱型を確
実に行うことができる。

【００３４】上記のようにして第３工程が終了したの
ち、ワークＷを保持しているチャック１５がバリ取り用
の金型セット３４の真正面まで移動し、ワークＷがバリ
取り用の金型セット３４に挿入されたのち、可動フレー
ム２２が降下することにより上型ユニット２５が下型ユ
ニット２４に接合する。そしてポンチユニット２６が前
進することにより、ワークＷがポンチ７７によって押さ
れ、ワークＷの外周部に生じているバリがカッター金型
７０によって除去される。そののち、上型ユニット２５
が上昇するとともに、ポンチユニット２６が後退する。
こうしてバリが除去されたワークＷは、チャック１５に
よってバリ取り用金型セット３４から取り出される。

【００３５】上述した一連の鍛造工程が終了したのち、
このワークＷは、切削工程においてバイト等を用いた工
作機械により、外周部が所望の製品形状に切削される。
この機械加工に伴い、凸部Ｗ4 がワークＷの表面部分と
一緒に除去される。従って、最終的な製品形状には何ら
影響を及ぼさない。そしてこの凸部Ｗ4 はワークＷの周
方向に途切れることなく連続しているから、ワークＷを
回転させながら表面部分を削る際に工具の刃先が連続的
に凸部Ｗ4 に接することができ、刃先に衝撃等を与える
おそれがない。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、チャックによる保持
力の強弱にかかわらず鍛造後のワークからポンチを確実
に脱型させることができるため、ワークがポンチに固着
したまま移動することによる不具合が防止され、チャッ
クミス発生によるロボットの停止も回避される。この抜
け止め用凸部は鍛造後の機械加工によってワークの表面
部分と一緒に除去される微小な部分であるから、ワーク
の最終製品形状に影響を与えることがなく、機械加工の
妨げにならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す金型の一部とワー
クおよびチャックの一部の斜視図。

【図２】 ワークの一例を示す側面図。

【図３】 本発明の一実施形態を示す鍛造設備の側面
図。

【図４】 図３に示された鍛造設備における下型ユニッ
トとポンチの一部を示す横断面図。

【図５】 図４に示された下型ユニットとポンチの一部
の拡大図。

【符号の説明】

１０…鍛造設備 １２…ワーク移送用ロボット １５…チャック １８…ワーク検知センサ ２４…下型ユニット ２５…上型ユニット ３１，３２，３３，３４…金型セット ４０，５０，６０…金型 ４０ａ，５０ａ，６０ａ…成形面 ４５，５５，６５…凹部 ４７，５７，６７…ポンチ Ｗ…ワーク Ｗ4 …抜け止め用凸部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状ワークを所望形状に成形するための成
   形面とワークが挿通する開口を有しかつワークの径方向
   に沿う分割面を有している分割形の金型であって、 上記金型の成形面のうち、鍛造後に行われるワークの機
   械加工によって表面が除去される部位を成形する箇所
   に、ワークが打圧された時にワークの外周部に環状の抜
   け止め用凸部を成形する凹部を設けたことを特徴とする
   鍛造用金型。
2. 【請求項２】棒状ワークを所望形状に成形するための成
   形面とワークが挿通する開口を有しかつワークの径方向
   に沿う分割面を有し、かつ上記成形面のうち鍛造後に行
   われるワークの機械加工によって表面が除去される部位
   を成形する箇所に、ワークが打圧された時にワークの外
   周部に環状の抜け止め用凸部を成形する凹部を設けた分
   割形の金型と、 上記金型を開閉する駆動機構と、 上記ワークの一端側を保持するチャックを備えたワーク
   移送用ロボットと、 上記ワークがチャックの所定位置に保持されているか否
   かを検出しかつワークが所定位置に保持されていない時
   に上記ロボットを停止させる信号を送出するワーク検知
   センサと、 上記金型にセットされたワークを他端側から打圧して上
   記ワークを上記金型の成形面と上記凹部に対応した形状
   に成形したのち逆方向に移動するポンチと、 を具備したことを特徴とする鍛造設備。