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【発明の名称】 熱間回転逐次鍛造方法及び装置
【発明者】 【氏名】加藤 豊

【要約】 【課題】熱間回転逐次鍛造装置において、ブランクの温度の低下を防止して成形品質を高めると共に安定化する。

【構成】加熱炉によって予め加熱したブランクWをマンドレル5にセットして回転させ、ローラ6を押付けて熱間回転逐次鍛造加工を行う。加工中に非接触表面温度計29によってブランクWの温度を測定し、その測定温度に基づいて加熱コイル28に通電してブランクWを加熱する。これにより、ブランクWの温度の低下を防止することができ、成形品質を高めると共に安定化することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする熱間回転逐次鍛造方法。
【請求項2】
ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする請求項1に記載の熱間回転逐次鍛造方法。
【請求項3】
前記回転金型の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする請求項1又は2に記載の熱間回転逐次鍛造方法。
【請求項4】
前記回転金型の内部に冷却媒体を供給して該回転金型を冷却することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の熱間回転逐次鍛造方法。
【請求項5】
予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造装置において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする熱間回転逐次鍛造装置。
【請求項6】
ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度をブランク温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする請求項5に記載の熱間回転逐次鍛造装置。
【請求項7】
前記回転金型の温度を金型温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて、冷却手段によって前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする請求項5又は6に記載の熱間回転逐次鍛造装置。
【請求項8】
前記回転金型の内部に冷却媒体供給手段によって冷却媒体を供給して前記回転金型を冷却することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の熱間回転逐次鍛造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、このブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の熱間回転逐次鍛造について図4を参照して説明する。図4に示すように、加熱炉によって予め加熱された円板状のブランクWをマンドレル1にセットし、回転させながらブランクWの両面から回転金型であるローラ2(片面側のみ図示されている)を押付けて連続的に加圧成形することによって所定の形状の製品を得る。成形中は、潤滑ノズル3によってローラ2に潤滑剤を噴射してローラ2の冷却及びローラ2とブランクWとの潤滑を行う。なお、特許文献1には、回転するローラによってブランクを連続的に成形する技術が開示されている。
【特許文献1】特開昭57−156802号公報
【0003】
熱間回転逐次鍛造は、ブランクWに対する加圧面が局部的であるため、成形荷重が小さくてすみ、設備の小規模化を可能し、成形面が良好であることから機械加工の削減を可能とし、また、衝撃や振動を伴わないので、防振及び防音対策が不要で、作業環境に優れるという利点を有している。
【0004】
しかしながら、上記従来の熱間回転逐次鍛造では、次のような問題がある。熱間回転逐次鍛造は、一般的に加工時間が長くなるため、加工中にブランクWの温度が低下しやすい。ブランクWの温度が低下すると成形荷重が増大して、円滑な加工が困難になるという問題を生じる。また、ブランクWとローラ2との接触時間が長くなるため、ローラ2が非常に高温になりやすく、劣化しやすい。このため、潤滑ノズル3によって大量の潤滑剤をローラ2に噴射してローラ2を冷却しているが、飛散した潤滑剤がブランクWにかかることによってブランクWの温度が低下するという新たな問題を生じる。これにより、成形条件が不安定になりやすく、成形品質の安定化が困難となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、ブランクの温度の低下を防止して成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる熱間回転逐次鍛造方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、請求項1に係る発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造方法において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする。
請求項2の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項1の構成において、ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする。
請求項3の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項1又は2の構成において、前記回転金型の温度を測定し、その測定温度に基づいて前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする。
請求項4の発明に係る熱間回転逐次鍛造方法は、上記請求項1乃至3のいずれかの構成において、前記回転金型の内部に冷却媒体を供給して該回転金型を冷却することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、予め加熱されたブランクを回転させ、該ブランクに回転金型を押付けて連続的に成形を行う熱間回転逐次鍛造装置において、前記ブランクを加熱手段によって加熱しながら成形を行うことを特徴とする。
請求項6の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項5の構成において、ブランクの前記回転金型が押付けられる直前の部位の温度をブランク温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて前記加熱手段によるブランクの加熱量を調整することを特徴とする。
請求項7の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項5又は6の構成において、前記回転金型の温度を金型温度測定手段によって測定し、その測定温度に基づいて冷却手段によって前記回転金型を潤滑剤の塗布に適した温度に冷却することを特徴とする。
請求項8の発明に係る熱間回転逐次鍛造装置は、上記請求項5乃至7のいずれかの構成において、前記回転金型の内部に冷却媒体供給手段によって冷却媒体を供給して前記回転金型を冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係る熱間回転逐次鍛造方法及び装置によれば、加工中に加熱手段によってブランクの温度の低下を防止することができ、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る熱間回転逐次鍛造装置4は、ギヤ、プーリ等の回転部材の粗形材を所定形状に成形するためのものであって、円板状のブランクWをセットして回転させるマンドレル5と、マンドレル5にセットされたブランクWを挟んで両側に配置された一対のローラ6をブランクWに押圧する回転金型7と、回転金型7のローラ6を冷却すると共に潤滑材を塗布するための冷却潤滑装置8と、マンドレル5にセットされたブランクWを加熱、保温するための加熱装置9とを備えている。
【0009】
ブランクWは、厚肉円板状の熱間鍛造用の粗形材であり、加熱炉によって予め所定温度に加熱されている。マンドレル5は、ブランクWをクランプして一定の速度で回転させることができるようになっている。
【0010】
回転金型7は、図2に示すように、マンドレル5にセットされたブランクWを挟んで両側に配置された一対のローラ6を回転させながら所定の成形荷重をもってブランクWを押圧し、ブランクWの回転に伴ってブランクWを逐次圧延するようになっている。この一対のローラ6は、ブランクWの直径方向に沿って2組配置されている。
【0011】
また、回転金型7には、図3に示すように、ローラ6を冷却するための冷却装置10が設けられている。冷却装置10について、図3を参照して説明する。回転金型7のラム11に円筒状のホルダ12がベアリング13によって回転可能に支持されている。ホルダ12の後端部にはリング状のギヤ13aが連結されており、ホルダ12は、駆動装置のシャフト14によってギヤ13aを介して回転駆動されるようになっている。ローラ6は中空構造であり、基部の円筒部15がホルダ12内に挿入、嵌合されて、ホルダ12のクランプ12Aによって固定されている。ローラ6の円筒部15とホルダ12との間はOリング16によってシールされている。ローラ6内には、ギヤ13a、ホルダ12及び円筒部15を通してパイプ状の冷却ノズル17(冷却媒体供給手段)が挿入されており、冷却ノズル17はラム11側に固定されている。そして、冷却ノズル17からローラ6の内部に冷却媒体を噴射してローラ6を内側から冷却し、冷却ノズル17とローラ6、ホルダ12及びギヤ13aとの隙間から流出する冷却媒体を冷却媒体回収部18によって回収する。これにより、回転するローラ6を常時内側から冷却することができ、そして、ローラ6の温度に応じて冷却媒体の供給量を調整することによってローラ6の温度を容易に管理することができる。
【0012】
次に、冷却潤滑装置8について図2を参照して説明する。なお、冷却潤滑装置8は、各ローラ6に設けられているが、これらは同様の構造であるから、図2には一方のローラ6に設けられた冷却潤滑装置8のみを図示し、これについてのみ説明する。図2に示すように、ローラ6の外周面に対向させて、ローラ6の回転方向に沿って冷却ノズル19(冷却手段)、エアノズル20、非接触式表面温度計21(金型温度測定手段)、潤滑ノズル22及び潤滑剤塗布確認装置23が配置されており、また、ローラ6の下方には冷却液回収部24が設けられている。冷却ノズル19とエアノズル20との間、非接触式表面温度計21と潤滑ノズル22との間及び潤滑ノズル22と潤滑剤塗布確認装置23との間には、それぞれ隔壁25、26及び27が設けられている。
【0013】
冷却ノズル19は、ローラ6に水等の冷却液を噴射する。噴射された冷却液はローラ6の表面で気化してローラ6を冷却し、残った冷却液が冷却液回収部24によって回収される。エアノズル20は、ローラ6にエアを吹付けてローラ6を乾燥させる。非接触式表面温度計21は、乾燥後のローラ6の表面温度を測定する。そして、測定してローラ6の表面温度に基づいて冷却ノズル19の冷却液の供給量を調整して、ローラ6の温度を潤滑剤の塗布に適した温度に調整する。潤滑ノズル22は、潤滑剤を噴射してローラ6の表面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤塗布確認装置23は、ローラ6の表面の潤滑剤の塗布状態を監視する。ここで、潤滑剤塗布確認装置23は、例えば乾燥による潤滑剤の色の変化を検出することによって、潤滑剤の塗布状態を監視することができる。そして、検出された潤滑剤の塗布状態に基づいて、ローラ6の温度、潤滑ノズル22からの潤滑剤の噴射量等を調整することにより、余分な潤滑剤の飛散を防止し、ローラ6の表面に均一で最適な潤滑被膜を形成することができる。このようにして、ローラ6は、ブランクWを押圧して成形しながら、順次、冷却、乾燥、潤滑剤塗布を行って連続的に成形を実行することができる。
【0014】
次に、加熱装置9について、図1を参照して説明する。図1に示すように、加熱装置9は、マンドレル5にセットされたブランクWの両面に対向して配置された加熱コイル28(加熱手段)と、ブランクWの表面温度を測定する非接触式表面温度計29(ブランク温度測定手段)とを備えている。加熱コイル28は、ブランクWの回転方向に対して、ブランクWのローラ6によって成形される部位の手前に配置され、また、非接触式表面温度計29は、ローラ6によって成形される部位の直前の温度を測定するように配置されている。そして、ブランクWを回転させてローラ6によって成形する際、加熱コイル28に通電してブランクWを加熱する。このとき、非接触式表面温度計29の測定温度に基づいて、加熱コイル28による加熱量を調整することによってブランクWを常に成形に最適な温度状態に維持する。
【0015】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
図1及び図2に示すように、加熱炉によって予め所定温度に加熱したブランクWをマンドレル5にセットする。マンドレル5によってブランクWを回転させ、回転金型7のローラ6をブランクWと共に回転させながらブランクWの両面に所定の成形荷重をもって押付けて、ブランクWを熱間回転逐次鍛造加工する。このとき、加熱装置9によってブランクWを加熱することにより、ブランクWの温度の低下を防止することができ、ブランクWを常に成形に適した温度に維持することができるので、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。
【0016】
回転金型7では、冷却装置10によってローラ6を常時冷却することができ、その温度を管理することができるので、ローラ6の熱による劣化を抑制して耐久性を高めることができる。また、冷却潤滑装置8によって、成形中にローラ6の冷却、乾燥、潤滑剤塗布を行って常時最適な潤滑被膜を維持することができるので、成形品質を高めると共に成形品質を安定化することができる。
【0017】
なお、上記実施形態では、ブランクWの両側からローラ6を押圧する場合について説明しているが、本発明は、このほか、ブランクWの一側を固定ダイスに当接させて他側にローラを押付けることによって成形を行うものにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態に係る加熱装置を有する熱間回転逐次鍛造装置の概略構成を示す正面図である。
【図2】図1に示す熱間回転逐次鍛造装置の主に冷却潤滑装置の概略構成を示す側面図である。
【図3】図1に示す熱間回転逐次鍛造装置の回転金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図4】従来の熱間回転逐次鍛造装置の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【0019】
4 熱間回転逐次鍛造装置、6 ローラ(回転金型)、17 冷却ノズル(冷却媒体供給手段)、19 冷却ノズル(冷却手段)、21 非接触式表面温度計(金型温度測定手段)28 加熱コイル(加熱手段)、29 非接触式表面温度計(ブランク温度測定手段)、W ブランク
【出願人】 【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【出願日】 平成18年7月12日(2006.7.12)
【代理人】 【識別番号】100068618
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫

【識別番号】100093193
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 壽夫

【識別番号】100104145
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 嘉夫

【識別番号】100109690
【弁理士】
【氏名又は名称】小野塚 薫

【識別番号】100135035
【弁理士】
【氏名又は名称】田上 明夫

【識別番号】100131266
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼ 昌宏


【公開番号】 特開2008−18446(P2008−18446A)
【公開日】 平成20年1月31日(2008.1.31)
【出願番号】 特願2006−191582(P2006−191582)