JP5361051B2 - 離れた固定ばねによって閉じられるセグメント化ツールを備えたスライダ - Google Patents

Description

[0001]本発明は、鍛造機に関し、特に、鍛造機におけるセグメント化された半径方向に移動可能なツールの性能を高めるための構成に関する。

[0002]マルチステーション鍛造機が、経済的に複雑な形状の部品を大量生産できる能力を備えていることは、これまで実証されてきた。丸いワイヤから複雑な部品を製造するための順送り鍛造プロセスを用いる際、砂時計の形状、すなわち、２つの球状ゾーンが、各球状ゾーンより狭い中間ゾーンによって長手方向に間隔を空けて設けられた形状を作製することが必要な場合が多い。通例、部品の形状を制御するために、狭いゾーンで閉じ、球状ゾーンの一方の長手方向に通過させるほど十分に開くことができる、セグメント化されたツールを使用する。セグメント化されたツールで頻繁に起こる問題として、鍛造プロセスにおいてセグメントにかかる圧力による力でセグメントが分離してしまい、閉位置または拘束された位置にセグメントを拘束するための要素を押しのけてしまうことがある。鍛造動作に伴う圧力による力は、拘束用要素の能力を超えてしまうことがあり、セグメントは、鍛造ブローにおいてわずかに開いてしまう可能性がある。これが起こると、部品形状の精度が落ち、セグメント間で望ましくない不利益な材料のバリが生じ、ツールの摩耗が加速されてしまう事態になりうる。従来、セグメントは、スライドダイケースのテーパ状の穴に閉じ込められ、ダイケースは、セグメントの開口に抵抗する方向にばね付勢される。従来、スライドケースの後方にばねが配置されている。通常のばねは、ばねの数が数個で、ダイの中心の周りに分布されている場合でも、得られる力は比較的小さく、この力では、ツールのスライド表面に生じる反力に抵抗するには不十分な可能性がある。この問題を解決するための１つの手段は、より大きなばねを利用できるように空間に余裕がある大型の機械を使用することであった。ダイケースにかかる付勢力を増大するための比較的最近の手段は、着目するダイステーションの下方のダイブレスト上にガススプリングを装着し、ばね力を操作するレバーを通してばね力を伝達することである。

[0003]いくつかの複雑な部品を鍛造する際、スライダまたはラム上をスライドするセグメント化されたツールを用いることが必要であり、または望ましい。このようなセグメント化されたツールを適用すると、ツールケースが逆向きに動き、結果的にセグメントが開くのを防止するのに十分な力でツールケースを付勢することが同様に困難である問題が生じる。一般に、スライダ上のツールケースの周りで利用可能な空間は、標準のツールとは別に、スライダ上に装着可能なハードウェアおよび関連装置を厳密に限定してしまう。このように空間がなければ、大きな従来のばねを利用することが困難である。さらに、ガススプリングまたは構造的に十分な支持ブラケットおよびレバーをスライダ上の典型的な作業ステーションで装着するには不十分な空間である。さらに、スライダ上で往復運動する質量を最小限に抑えることが望ましい。さらに、ガススプリングが液体冷却を必要とする場合、このような冷却剤を往復スライダに供給することが問題となる。

[0004]本発明によれば、スライダ上におけるスライドするセグメントツールケース上に大きな付勢力を生成するための新規の構成を提供することによって、鍛造技術が向上する。本発明によって得られる高いレベルの力により、ツールセグメントを本質的に完全に拘束することによって、部品の形状および寸法の均一性が著しく高められる。本発明は、ダイブレスト上に固定されたばねから往復スライダ上に支持されたスライドケース上にばね付勢力を生成する。本明細書に開示された新規の構成により、物理的干渉、追加された往復質量、および、スライダ上にばねが装着されれば存在する複雑で故障しやすい液体冷却回路によるばねサイズの制限などの問題が回避される。

[0005]さらに詳しく言えば、付勢ばねは、スライダの動きに対して軸を平行にして装着された窒素ガススプリングの形態のものである。スライダの前進ストロークの端部付近で、枢動レバーの一端が、ばねによって作動的に押されるように、枢動レバーが、ばねの軸と整列した場所でスライダ上に装着される。レバーのこの端部がばねによって押されると、レバーの反対側の端部は、ツールセグメントケースを前方方向に付勢して、セグメントを閉位置にしっかりと保持する。ダイブレスト上の固定位置にばねを有する開示された構成により、この構成部品は、機械の利用可能な手頃な空間を占めるため、過度にサイズを制限しないですむ。さらに、ばねおよびレバーは、全ばね力を伝えるのに十分な強さと、それに応じた嵩のあるブラケットを使うことなく、成形ブロー中にばねおよびレバーを支持するのに必要な反力が、ダイブレストプレートおよびスライドツール取り付けプレートによって伝わるように、効果的に位置決めされうる。好ましくは、ばねが、液体冷却された窒素ガススプリングなどのガススプリングである場合、機械フレームに対してばねの位置を固定することで、ばねが往復スライド上に担持された場合に必要である可撓性ラインの必要性が回避される。

スライダ移動方向に平行な平面にあるマルチステーション順送り鍛造機のワークステーションの中心に沿った縦断面図である。 レバーおよびツールケースの等角図である。

[0008]以下、図１を参照すると、左側に、固定ダイブレスト（ｄｉｅ ｂｒｅａｓｔ）１１と、右側に、往復スライダまたはラム１２とを有するマルチステーション順送り冷間成形装置または鍛造機１０が、縦断面図で部分的に示されている。鍛造機１０の全体的な構成は、一般に従来のものであり、機械フレームおよびドライブの一般的構成の詳細に関しては、米国特許第４，８９８，０１７号を参照されたい。同特許の内容全体は、参照により本明細書に援用されたものとする。

[0009]図１は、部品が順番に成形されている鍛造機におけるステーションを示し、砂時計状のエリアがワークピースまたは部品１３上に作られるように、スライダ１２上に装着されたセグメント化されたツールで、部品を成形することが望ましい。ダイおよびパンチ要素の中心線が、参照番号１４で示される。

[0010]ブレストプレート１８上に支持されたダイブロック１７に、ダイ１６が組み付けられる。ダイ１６の真下に懸架されているのは、市販されているタイプの窒素ガススプリングの形態の強力圧縮ばね１９である。ガススプリングは、シリンダ２１と、シリンダ２１から延伸するピストンロッド２３を有するピストン２２とを備える。好ましくは、ばね１９の中心軸線は、ダイおよびパンチの中心線１４に対して平行であり、中心線１４と垂直方向に直線状に並ぶ。ばね１９は、シリンダ２１の外径と密接に嵌合する穴を有するブラケット２４の水平方向の軸線に対して垂直方向および横方向に支持される。シリンダ２１の後端部または底端部２６が、ブレストプレート１８と、好ましくは、直接当接することによって軸線方向に支持される。ピストンロッド２３の前方端部２７は、平坦な垂直平面を呈する。ブラケット２４の後方にあるばねシリンダ２１は、円筒状シェル２８に入れられている。シェル２８の内部は、連続した螺旋溝２９が形成されている。シェル２８の端部は、シリンダ２１の外側表面上に液密状態に封止される。例えば、機械１０の他の部品に循環される液体冷却剤／潤滑剤が、シリンダ２１の外面と接触することで、以下に記載するように、装置１０の動作中に、ばねの周期的な圧縮によって生じるばね１９からの熱を引き込むことができるように、溝２９を通して流される。

[0011]図１において、スライダ１２は、前死点位置に示されており、スライダが、後退したときには右側に移動することを理解されたい。スライダ１２の最も前方の部分を表す楔ハウジング３３のフロントプレート３２に、ツールホルダ３１がボルト締めされる。

[0012]ツールホルダ３１の円筒状の穴３４は、ワークステーション軸線１４に中心軸線を有し、円筒状ブッシュ３６と直線状に並ぶ。ツールケース３７が、ブッシュ３６に組み付けられ、ブッシュ内で軸線方向にスライドするように調和よく配置される。ツールケース３７の接線スロット３９に収容されたクロスピン３８により、ホルダ３１内での軸線方向の動きを制限しながら、ケースの回転が防止される。前方端部で、ツールケース３７は、軸線の中心に位置し、端面４２から距離が遠くなるにつれ狭くなる円錐形の穴４１を有する。典型的には、３つまたは４つの複数の弓形のツールセグメント４３が、円錐形の穴４１に設けられる。各セグメント４３に１つずつ、ツールケース３７に留められた半径方向に向いたピン４４が、それぞれのセグメントの位置を制御するために、それぞれのセグメント４３のスロットに動作する。当業者に理解されるように、セグメント４３が半径方向に閉じられると、例示されたワークステーションで形成される部品１３のセクションの所望の形状を正確に規定する空間をまとめて作り出す。セグメント４３の半径方向に向いた隣接する面は、セグメントが閉位置にあるとき、完全に当接した状態にある。セグメント４３が閉じられると、セグメント４３をひとまとめにした外周形状は、テーパ状または円錐形の穴４１の形状に完全に相補的であることが好ましく、ピン４４と関連付けられたスロットとは別に、穴と完全に接触した状態にある。スライダ１２が、図１に示す前死点位置から後退すると、セグメント４３は、ツールケース３７の左側に移動しうる。ツールケース３７のこの左側の位置において、セグメント４３も、図１に示す位置から半径方向外向きに移動したという意味で、開状態にある。開閉動作中のセグメント４３は、穴４１のテーパ角度に対して平行な軌道で移動する。セグメント４３は、開位置において、セグメント４３が形作るようにデザインされた部品を、セグメント４３が取り囲む空間から出るように通過させることができる。

[0013]ほぼ垂直の枢動レバー４６が、ツールケース３７の背面４９を押圧するように歯４８（図２）が配設されたフォーク状上側端部４７を有する。レバー４６は、下側端部５１で、プッシュロッド５３の端面５２と接触状態にある。このプッシュロッド５３は、ツールホルダ３１の懸垂拡張部５４に支持され、ダイおよびパンチの中心線１４に平行な軸線を有するほぼ円筒状の本体である。プッシュロッド５３は、軸線に沿って往復するための拡張部５４のブッシュ５６において支持される。ロッド５３側にあるフラット部５７が、接線ピン５８と協働して、軸線方向の平行移動を制限しながら、ロッドをブッシュに維持する。ロッド５３に対して半径方向に向けられたばね付勢摩擦シュー（図１に図示せず）が、装置１０の動作中にロッドの行程超過または外部からの動きに抵抗するための摩擦ブレーキを与える。レバー４６は、上側中間部に形成された円筒状表面５９上で揺動する。円筒状の枢動面５９の中心、すなわち、この面を描く半径の起点から、プッシュロッド５３と接触するレバーの線までの距離は、この枢動中心点から、レバー４６の上側端部４７と、ツールケース３７との間の接触線までの距離より実質的に大きく、例えば、およそ２：１の比のものであるとよい。

[0014]プッシュロッド５３は、図１に示すように、レバー４６の下側端部５１と、ガススプリング１９のピストンロッド２３との間に挿入される。さらに詳しく言えば、プッシュロッド５３は、スライダ１２が、前死点付近またはその位置にあるとき、ばね１９によって生じる力をレバー４６に伝達するように、他の部品に対して調和よく配置される。機械サイクルの他の時間に、スライダ１２がダイブレスト１１から退いたり、近づいたりするが、前死点位置からある距離間隔が空けられている場合、プッショロッド５３は、ばね１９のピストンロッド２３と接触した状態にはない。

[0015]前述した記載から、スライダ１２が前死点付近またはその位置にあるとき、ガススプリング１９の力が倍増され、ツールケース３７の背面４９に伝わる。その結果、前方ばね付勢が、スライダ１２の前死点付近またはその位置でツールケース３７にかかる。図１において考慮中のワークステーションにおいて成形される前の部品１３の形態に応じて、ツールセグメント４３は、スライダ１２の前進ストローク中に開閉されうる。部品が、ツール側またはスライダ側に向かってまだ球状でなければ、セグメント４３は閉じられうる。逆に、部品１３が、ツール側またはスライダ側に向かって球状であれば、セグメント４３は、セグメント４３によって形作られる部品のエリアを挿入できるように開かれなければならない。

[0016]セグメント４３は、開位置において、図１に示すツールケース３７の位置の左側にある。スライダ１２が、セグメント４３が開いた状態で新しい前進ストロークでサイクルしているとき、セグメント４３は、円錐形の穴３４にスライドするようにされ、円錐形の穴３４は、これらの要素と半径方向内向きにカム動作して、最終的に閉位置になる。セグメント４３のこのような閉動作は、スライダ１２が前死点に達する前に生じる。スライダ１２は、前進運動を継続し、この間、ツールケース３７は、プッシュロッド５３およびレバー４６によって動作するばね１９の力によって、ダイ１６に向かって強く付勢される。スライダ１２が、前死点位置の方へ前方への移動を続けるにつれ、成形ピン６１が、部品１３に大きな圧縮負荷をかけることで、セグメント４３の内表面の集合的な形状と一致するように、部品１３を半径方向外向きに据え込む。ワークピースまたは部品１３に印加されたこの圧力は、ツールケース３７を後方に押しやる軸線方向の力をかける効果を有するセグメント４３に大きな半径方向の力を発生する。レバー４６の比に倍増されるばね１９の大きな力により、ツールケース３７を適所に確実に保持し、これらの反力に抵抗する。ばね１９は、例えば、１５，０００ｌｂｓ．の力を適用でき、この力は、例えば、約４００または５００ｌｂｓ．程度のツールケースを備える先行技術の機械的なばね構成と比較すると、大きな差がある。本命最初に開示されたばねおよびレバー構成から得られる大きな力により、セグメント４３間に好ましくないバリや他の同様の欠陥をもたらすことなく、一定の高品質を備えた複合部品が一貫して製造される。

[0017]本発明の開示は、例示的なものであり、本発明の開示に含まれる教示の適正な範囲から逸脱することなく、詳細を追加、修正、または削除することによって、さまざまな変更が加えられてもよいことは明らかである。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲が必然的に制限される範囲以外で、本発明の開示の特定の詳細に限定されるものではない。

１０…冷間成形装置（鍛造機）、１１…固定ダイブレスト、１２…往復スライダ、１３…部品、１６…ダイ、１７…ダイブロック、１８…ブレストプレート、１９…圧縮ばね、２１…シリンダ、２２…ピストン、２３…ピストンロッド、２４…ブラケット、２８…円筒状シェル、３１…ツールホルダ、３３…楔ハウジング、３６…ブッシュ、３７…ツールケース、３８…クロスピン、３９…接線スロット、４１…円錐形ボア、４３…セグメント、４４…ピン、４６…枢動レバー、４８…歯、５３…プッシュロッド、５６…ブッシュ、５７…フラット、５８…接線ピン。

Claims (9)

1. 固定のダイブレストと、
   前記ダイブレストに対して接近したり離れたりする方向に移動可能であり、ワークステーションでツールホルダを支持する往復式のスライダと、
   スライダ移動方向に沿って前記ツールホルダ上を前後に移動可能であるツールケースと、
   前記ツールケースに支持され、前記ツールケースのテーパ状の穴によって形成された経路のそれぞれに沿って開位置と閉位置との間を移動可能である複数のツールセグメントと、を有するマルチステーション型の鍛造機であって、
   前記テーパ状の穴のサイズが、前記ツールケースの前方に隣接して大きくなり、前記前面からの方向において小さくなり、
   前記スライダ上には枢動レバーが支持されており、該枢動レバーは、前記ツールケースの後部に隣接した後方に向いた表面と接する一部分と、該枢動レバーが枢動するための枢動面と、前記一部分から離れて前記枢動面から延びる、該枢動レバーの一部である他の部分とを有し、
   前記ダイブレスト上には強力ばねが装着されており、該強力ばねは、前記スライダが前死点付近または前死点にあるときには、前記枢動レバーの前記他の部分に高い付勢力を加えるように配設され、前記スライダが前記前死点および隣接する位置から間隔を空けた位置にあるときには、前記枢動レバーの前記他の部分に前記大きな力を加えないように配設されており、
   前記枢動レバーが、前記ツールケースを前方に付勢するように前記ツールケースに前記付勢力を伝達する、鍛造機。
2. 前記強力ばねが、前記スライド上に支持されたプッシュロッドを通して、前記枢動レバーに力を加えるように配設されている、請求項１に記載の鍛造機。
3. 前記プッシュロッドが、前記ワークステーションの中心線に平行に設けられている、請求項２に記載の鍛造機。
4. 前記ばね力が、前記ばねによって前記ダイブレストにかけられる圧縮力を通して、前記ダイブレストによって伝えられる、請求項１に記載の鍛造機。
5. 前記ばねがガススプリングである、請求項４に記載の鍛造機。
6. 前記ガススプリングが液体冷却式ユニットである、請求項５に記載の鍛造機。
7. 前記ガススプリングが、プッシュロッドを通して、前記枢動レバーに力を加える、請求項５に記載の鍛造機。
8. 前記プッショロッドが、前記ワークステーションの中心線に対して平行に配設されている、請求項７に記載の鍛造機。
9. 前記枢動レバーがほぼ垂直方向に向けられている、請求項８に記載の鍛造機。

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