一体型クランク軸の成形装置
【課題】一体型クランク軸の成形時の材料流動を阻止でき、材料流動による金型の磨耗が少なく、成形した後の一体型クランク軸の機械加工時間も短くて済む一体型クランク軸の成形装置を提供する。
【解決手段】クロスヘッド１の下方に設けられ、そのクロスヘッド１の圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイス２と、その一対の把持ダイス２間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチ３を備えた一体型クランク軸の成形装置であって、一対の把持ダイス２の把持面２ａ、ピン部押し下げ用ポンチ３の把持面３ａのうち、少なくとも一組の把持面２ａ，３ａに、成形時の丸棒素材ｅの材料流動を阻止する材料流動阻止手段４を設けた。
【解決手段】クロスヘッド１の下方に設けられ、そのクロスヘッド１の圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイス２と、その一対の把持ダイス２間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチ３を備えた一体型クランク軸の成形装置であって、一対の把持ダイス２の把持面２ａ、ピン部押し下げ用ポンチ３の把持面３ａのうち、少なくとも一組の把持面２ａ，３ａに、成形時の丸棒素材ｅの材料流動を阻止する材料流動阻止手段４を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船用や陸上発電機に使用されている中小型ディーゼル機関用の一体型クランク軸を鍛造する際に用いられている一体型クランク軸の成形装置に関し、特には、改善されたＲＲ鍛造法等に用いられる一体型クランク軸の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船用や陸上発電機に使用されている中小型ディーゼル機関用のクランク軸は、一般には、図８に示すような一体型クランク軸ａである。その一体型クランク軸ａは、ＲＲ鍛造法、ＴＲ鍛造法、二軸プレスなどにより高温に加熱された丸棒素材ｅを鍛造し、一本のクランク軸としている。その各鍛造法のうちクランク軸をＣＧＦ(Continuous Grain Flow)鍛造する方法として広く知られているＲＲ鍛造法は、一回の鍛造で一気筒分の単位クランクスロー部を鍛造し、気筒数分の鍛造を繰り返して一本の一体型クランク軸ａとしている。このＲＲ鍛造法に用いられる一体型クランク軸の成形装置を図９に例示する。
【０００３】
図９は、従来のＲＲ鍛造法に用いられる一体型クランク軸の成形装置の縦断面図であり、その左方は成形前の丸棒素材ｅを把持した成形開始時点、右方は一体型クランク軸ａの成形終了時点の夫々の状態を示す。この成形装置は、図の右方に示すように、主プレスの圧下に伴うクロスヘッド１の圧下力Ｐを、摺動傾斜板６を介して、把持ダイス２を備えた一対の摺動台７に伝達させ、その圧下力Ｐの分力Ｆにて、丸棒素材ｅのアーム部ｄを軸方向に圧縮すると共に、クロスヘッド１に連結された上ポンチ３ｂにて丸棒素材ｅのピン部ｃを下方に押し下げて、丸棒素材ｅの単位クランクスロー部を順次成形して、一体型クランク軸ａを鍛造できるよう構成されている。
【０００４】
また、把持ダイス２は、クロスヘッド１の両側に設けたダイス押さえシリンダ８で一定の把持力を付与される。そして、上ポンチ３ｂは、ポンチシリンダ９を介してクロスヘッドに連結される一方、その下方には、アンビルシリンダ１０を介して台盤１１に連結された下ポンチ３ｃが設けられており、成形過程における丸棒素材ｅのピン部ｄは、これら上下ポンチ３ｂ、３ｃにて上下より一定圧力で把持されている。これら上下ポンチ３ｂ、３ｃを総称してピン部押し下げ用ポンチ３という。
【０００５】
また、上ポンチ３ｂの上端および下ポンチ３ｃの下端には、クロスヘッド１の下面および台盤１１の上面に当接してその上下移動を規定する拡径ストッパ３ｄ、３ｅが夫々設けられており、このように構成したことによりピン部押し下げ用ポンチ３は、丸棒素材ｅのピン部ｃを把持して限定された範囲で上下移動するものとされている。
【０００６】
次に、上記従来の成形装置を用いて、一体型クランク軸ａを成形する方法を、図１０〜図１４に基づいて説明する。まず、図１０に示すように、丸棒素材ｅのジャーナル部ｂを対になった把持ダイス２で把持し、ピン部ｃをピン部押し下げ用ポンチ３の上下ポンチ３ｂ、３ｃで把持する。
【０００７】
続いて、クロスヘッド１の圧下により、対になった摺動台７を内側に移動させ、図１１に示すように、アーム部ｄの予備圧縮を行う。所定量の予備圧縮を行った後に、ポンチシリンダ９の設定リリーフ圧を高く変更して、その後退を停止させることで、上ポンチ３ｂをクロスヘッド１の圧下動に直動して圧下させ、図１２に示すように、ピン部ｃの押し下げを行う。このとき、上ポンチ３ｂの上端に設けた拡径ストッパ３ｄの上面とクロスヘッド１の下面との間に、図１０に示すように、所定の間隔Δｌが残される。
【０００８】
クロスヘッド１の圧下が進み、下ポンチ３ｃの下死点に達したとき、上ポンチ３ｂの圧下が停止すると共に、ポンチシリンダ９が上方に押し戻され、図１３に示すように、上ポンチ３ｂの拡径ストッパ３ｄの上面とクロスヘッド１の下面が当接して、上記の遊び間隔Δｌが解消され、クロスヘッド１の圧下が停止する。また、この遊び間隔Δｌが解消されるまでの間に、軸方向の圧縮が進み、図１４に示すように、アーム部ｄの最終圧縮が行われる。
【０００９】
以上のように、従来の成形装置を用いて、一体型クランク軸ａを成形する方法では、アーム部ｄの予備圧縮工程、ピン部ｃの押し下げ工程、アーム部ｄの最終圧縮工程の三段階からなる成形を実施することができる。
【００１０】
この従来の方法では、図１１に示すように、アーム部ｄの予備圧縮を行った後に、ポンチシリンダ９の設定リリーフ圧を高く変更して、その後退を停止させることで、上ポンチ３ｂをクロスヘッド１の圧下動に直動して圧下させ、図１２に示すように、ピン部ｃの押し下げを行っている。しかしながら、この方法では、図１５に示すように、アーム部ｄからの反力によりジャーナル部ｂで材料流動が発生してアーム部ｄだけではなく軸方向に材料が流れるため（矢印で示す）、成形中の単位クランクスロー部分の材料不足による欠肉や、隣り合う単位クランクスローとの間隔の変化による寸法不良が発生してしまう。
【００１１】
このような問題の解消のため発明されたのが、特許文献１に記載の技術である。この技術では、ピン部ｃの押し下げを行い、その押し下げが終了した後に、アーム部ｄの軸方向圧縮を行っている。この方法を採用することで上記記載の問題点を解消することができるが、その一方で、新たな課題が発生してしまう。
【００１２】
それは、図１６に示すように、ピン部ｃの押し下げ（下矢印で示す）の際に、次の単位クランクスローとなる部分の材料が成形中の単位クランクスロー部分に流入してしまう（右矢印で示す）ことである。その材料の流動により、金型に磨耗が発生し、金型の手入れが必要となってしまう。また、金型が磨耗すると、単位クランクスロー毎の材料重量、体積が異なることとなり、鍛造後の機械加工時間が長くなることとなる。
【００１３】
また、特許文献２に記載の技術もある。この技術では、ピン部ｃの押し下げ過程の際のピン軸押し下げ用ポンチ３の圧下速度を、クロスヘッド１の圧下速度と異なるものとしている。しかしながら、この方法によっても、材料流動は阻止することはできない。
【００１４】
この特許文献２に記載の技術をＲＲ鍛造に適用すると、図１７に示すように、最初に把持ダイス２を互いに接近する方向に移動すると（上の左右矢印で示す）、成形中の単位クランクスローとなる部分の材料が次の単位クランクスローとなる部分に流入してしまう（下の左矢印で示す）。その材料の流動により、特許文献１に記載の技術と同様に、金型に磨耗が発生し、金型の手入れが必要となってしまう。また、金型が磨耗することで、単位スロー毎の材料重量、体積が異なることとなり、鍛造後の機械加工時間が長くなることとなる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３２６３３２号公報
【特許文献２】特開平２−１２２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記従来の問題を解決せんとして発明したものであって、一体型クランク軸の成形時の材料流動を阻止でき、材料流動による金型の磨耗が少なく、成形した後の一体型クランク軸の機械加工時間も短くて済む一体型クランク軸の成形装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１記載の発明は、クロスヘッドの下方に設けられ、そのクロスヘッドの圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイスと、前記一対の把持ダイスの間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチを備えた一体型クランク軸の成形装置であって、前記一対の把持ダイスの上下の把持面、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面のうち、少なくとも一組の上下の把持面に、成形時の丸棒素材の材料流動を阻止する材料流動阻止手段を設けたことを特徴とする一体型クランク軸の成形装置である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられてい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一体型クランク軸の成形装置である。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記材料流動阻止手段は、高さ１ｍｍ以上の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００２２】
請求項６記載の発明は、前記凸部または凹部は、前記把持ダイスが成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部や丸棒素材を把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられており、把持面毎に少なくとも一筋設けられていることを特徴とする請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置によると、一体型クランク軸の成形時の材料流動を阻止することができ、材料流動による金型の磨耗が少なくなる上に、成形した後の一体型クランク軸の機械加工時間も短くすることができる。
【００２４】
本発明の請求項２記載の一体型クランク軸の成形装置によると、把持ダイスを水平方向に移動させた際に、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部に材料流動が発生し、材料と金型に滑りが生じて金型に磨耗が発生することを抑制することができる。
【００２５】
本発明の請求項３記載の一体型クランク軸の成形装置によると、ピン部押し下げ用ポンチを下方に向け移動させた際に、ピン部で材料流動が起こり、隣り合うアーム部で体積が異なることになるということを抑制することができる。
【００２６】
本発明の請求項４記載の一体型クランク軸の成形装置によると、成形前の丸棒素材が流動して材料と金型に滑りが生じて金型に磨耗が発生することを抑制することができる。
【００２７】
本発明の請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置によると、材料流動防止手段を凸部または凹部とすることで、グリップ力を大きくし、材料流動の発生を確実に抑制することができる。また、凸部または凹部の高さを１ｍｍ以上とすることで、その高さが酸化スケールの厚さ以上となるので、確実に材料流動を抑制することができる。
【００２８】
本発明の請求項６記載の一体型クランク軸の成形装置によると、凸部または凹部を、把持ダイスの移動方向と直交する方向の筋状とすることで、材料流動の発生を確実に抑制することができる。また、設けられる凸部または凹部が把持面毎に一筋だけであれば、表面性状への影響も極力少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。尚、以下の説明では、本発明を前記した特許文献１に示す成形装置に適用した実施形態をもとに説明するが、本発明を背景技術で説明した図９に示す成形装置等に適用しても良いことは勿論である。更に、他の一体型クランク軸の成形装置であるＴＲ鍛造装置や２軸プレスによる方法にも適用することが可能である。
【００３０】
図１は、本発明の一体型クランク軸の成形装置の一実施形態を示す縦断面図である。この成形装置は、図９に示す成形装置の、クロスヘッド１のポンチシリンダ９が設けられている部位に貫通孔１２を設け、その貫通孔１２に、ポンチシリンダ９を内部に設けたプッシャ部材１３を上下に摺動可能に設けることにより、ピン部ｃの押し下げを所定量行った後に、アーム部ｄの軸方向圧縮を行うことができるように構成している。その他の基本構成は、図９に示す成形装置と同じ構成であり、特に本発明の要点でもないので、背景技術欄での説明を採用し、本欄ではその説明を省略する。尚、５は、図９では図示をしていない主プレスである。
【００３１】
本発明の一体型クランク軸の成形装置では、図１のＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ部位の把持面２ａ、３ａに、材料流動阻止手段４（図２参照）を設けている。Ａの部位では、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂを把持する把持ダイス２の上下の把持面２ａに材料流動阻止手段４を設けている。Ｂの部位では、ピン部押し下げ用ポンチ３の上下の把持面３ａに材料流動阻止手段４を設けている。Ｃの部位では、成形前の丸棒素材ｅを把持する把持ダイス２の上下の把持面２ａに材料流動阻止手段４を設けている。
【００３２】
これら材料流動阻止手段４は、図２に示すような、高さ１ｍｍ以上の凸部４ａ、或いは高さ１ｍｍ以上の凹部４ｂ等でなる。図３が材料流動阻止手段４を凸部４ａとした場合の、表面に凹みが形成された丸棒素材ｅの断面形状であり、図４が材料流動阻止手段４を凹部４ｂとした場合の、表面に突起が形成された丸棒素材ｅの断面形状である。図２は、図１のＣの点線円で囲んだ部位の把持面２ａを示すが、Ａ、Ｂの点線円で囲んだ部位の把持面２ａ、３ａの場合も同様に、材料流動阻止手段４として、高さ１ｍｍ以上の凸部４ａや凹部４ｂが設けられる。
【００３３】
ここでは、材料流動阻止手段４が、図２に示すような凸部４ａの場合について説明するが、材料流動阻止手段４が凹部４ｂである場合も同様である。この実施形態の凸部４ａの高さ方向の断面は、図２（ｃ）に示すように、略矩形であり、その角部にはＲが形成されている。角部をＲとしたのは、成形時に材料（丸棒素材ｅ）が金型から抜けやすくするためである。この凸部４ａは、前記したように高さが１ｍｍ以上であるが、高さが１ｍｍ未満であると、丸棒素材ｅの表面に形成された酸化スケールを押さえることになって成形時の材料流動を抑制するという効果を達成することができない。また、この凸部４ａは、把持ダイス２が成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂや丸棒素材ｅを把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられている。尚、この凸部４ａは、機械加工や放電加工、或いは溶接等によって形成することができる。
【００３４】
以上説明したように、把持面２ａ、３ａに、凸部４ａや凹部４ｂのような材料流動阻止手段４を設けることで、摩擦力、グリップ力を大きくし、成形時の材料流動を抑制することができる。図１のＡの点線円で囲んだ部位の把持面２ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、把持ダイス２を水平方向に移動させた際に、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂに材料流動が発生することを抑制することができる。また、図１のＢの点線円で囲んだ部位の把持面３ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、ピン部押し下げ用ポンチ３を下方に向け移動させた際に、ピン部ｃで材料流動が発生することを抑制することができる。更には、図１のＣの点線円で囲んだ部位の把持面２ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、成形前の丸棒素材ｅで材料流動が発生することを抑制することができる。
【００３５】
この材料流動阻止手段４は、図１のＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位の把持面２ａ、３ａに設けることが望ましいが、これらＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位のうち、少なくとも１つの部位に設けることで、一体型クランク軸ａを成形する際の材料流動を阻止することができ、材料流動による金型の磨耗が少なくなる上に、成形した後の一体型クランク軸ａの機械加工時間も短くすることができるという作用効果を達成することができる。また、材料流動阻止手段４は、凹部４ｂである場合よりも凸部４ａである場合の方が、材料流動の抑制効果は大きい。しかしながら、凹部４ｂであっても材料流動の抑制効果を奏することはできる。
【００３６】
以上、図２に示す実施形態に基づいて、材料流動阻止手段４の構成を説明したがその他様々な形態の材料流動阻止手段４を設けることができる。図５は、把持ダイス２の上下の把持面２ａで把持することにより、様々な形態の材料流動阻止手段４で表面形状が変形した丸棒素材ｅを示す。尚、図５は、材料流動阻止手段４が凸部４ａである場合に、図３に示すような、表面に凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示すが、材料流動阻止手段４が凹部４ｂである場合は、図４に示すように、表面に形成されるのが凹みではなく突出であるだけで同様である。
【００３７】
図５（ａ）は、筋状の凸部４ａが複数本等間隔に並べて形成された、図２に示すような把持面２ａで把持することにより、表面に筋状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。このように、把持面２ａに複数本の凸部４ａを形成することにより、摩擦力、グリップ力を大きくし、材料流動の発生を確実に抑制することができるが、把持面２ａ毎に凸部４ａは少なくとも一本あれば、材料流動の発生を抑制することは可能である。尚、上述したように凸部４ａが一本であれば、丸棒素材ｅの表面性状への影響も極力少なくすることができるが、複数本である場合も、丸棒素材ｅの表面は次工程での再加熱で酸化スケールとなって剥離除去されるので特に問題はない。
【００３８】
図５（ｂ）は、筋状の凸部４ａがスパイラル状に形成された把持面２ａで把持することにより、表面にスパイラル状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、複数個の円柱隆起状の凸部４ａが形成された把持面２ａで把持することにより、表面に複数個の円形の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。図５（ｃ）の場合は、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの軸方向に並んで形成されており、図５（ｄ）の場合は、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの径方向に並んで形成されている。また、図５（ｅ）の場合は、複数個の凹みが、千鳥状に並んで形成されている。図５（ｆ）は、網目状の凸部４ａが形成された把持面２ａで把持することにより、表面に網目状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。
【００３９】
尚、図５（ｃ）で、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの軸方向に並んで形成されたものを示したが、この凹みは、丸棒素材ｅの天頂部を０度としたとき、０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に形成される。その理由を図６に基づいて説明する。図６は、図５（ｃ）とは異なり材料流動阻止手段４が凸部４ａではなく凹部４ｂである場合の実施形態であるが、凸部４ａの場合でも同様である。尚、図６は、把持ダイス２の上下の把持面２ａで丸棒素材ｅを把持した際の縦断面図である。円形で示す丸棒素材ｅの上下左右の位置、即ち０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に凹部４ｂが設けられている場合は問題なく把持ダイス２を上下に開くことができるが、その他の角度の位置（黒地で示す）に凹部４ｂを設けた場合には、凹部４ｂの形状に工夫を凝らさない場合は、凹部４ｂ内に流動した材料により把持ダイス２を上下に開けることが困難となる。
【００４０】
また、凸部４ａや凹部４ｂは、上述したように必ずしも規則的に設けられている必要はなく、成形時の材料流動を抑制することができるならば、ランダムな配置、様々な高さ、他の様々な形状であっても良い。また、材料流動阻止手段４は、凸部４ａや凹部４ｂである必要もなく、成形時の材料流動を抑制することができるならば、材料と金型の間に挿入される表面に凹凸を有するスペーサー、或いは砂のようなものであっても良い。尚、本発明により以下に示す効果を達成することもできる。
【００４１】
図７は金型に角がある場合を示す。図７（ａ）は従来例、図７（ｂ）は本発明例を示す。材料流動阻止手段４を設けなかった従来の場合は、図７（ａ）に示すように、材料流動により金型の角にまで材料が充満しないことがあったが、材料流動阻止手段４を設けた場合は、表面の凹凸のために材料と金型の接触面積が小さくなるため、図７（ｂ）に示すように、金型の角にまで材料が充満しやすくなる。更に潤滑油を付与すること等により、更なる充満を期待することができる。
【実施例】
【００４２】
一体型クランク軸を本発明の一体型クランク軸の成形装置により作製した。一体型クランク軸のストロークは２００ｍｍであり、材質は低合金鋼である。図１に示すＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位の把持面に材料流動阻止手段を設けた。尚、材料流動阻止手段を設けない従来の一体型クランク軸の成形装置により一体型クランク軸を作製し、基準比較例とした。
【００４３】
形成した材料流動阻止手段は、全て溝状(筋状）の凸部か凹部であり、表１には、溝の有無、溝形状、溝の本数、溝の高さを夫々示す。一体型クランク軸成形後の金型の磨耗量、成形後の一体型クランク軸加工時間を測定し、本発明を採用することにより、基準比較例よりと比較して、磨耗量が少なくなること、加工時間が短くなることを確認した。尚、表１には金型磨耗比率、機械加工時間比率として示し、その数値が１より小さくなった場合は改善されていることを示す。金型磨耗比率については、金型の厚みをノギスで測定し、従来の厚みで割ることにより無次元化している。機械加工時間比率については、１スローを機械加工するのに要した時間を、従来の機械加工時間で割り無次元化している。
【００４４】
【表１】
【００４５】
発明例１〜５は、材料流動阻止手段として高さ５ｍｍの溝状の凸部を設けており、発明例６〜１０は、材料流動阻止手段として高さ５ｍｍの溝状の凹部を設けている。夫々の溝本数は、１〜５本と異なる。これら発明例１〜１０では、金型磨耗比率、機械加工時間比率ともに改善されているが、凸部を設けた方が、凹部を設けた場合よりもより改善効果が大きいことを確認できた。また、溝本数は多い方がより改善効果が大きい。
【００４６】
発明例１１〜１５は、材料流動阻止手段として高さ１ｍｍの溝状の凸部を設けている。一方、比較例１６、１７では、材料流動阻止手段として高さ０．９ｍｍの溝状の凸部を設けている。凸部の高さが１ｍｍであれば、改善効果があるが、凸部の高さが０．９ｍｍであれば、改善効果がないことを確認できた。これは、凸部の高さが０．９ｍｍの場合は、材料の表面に形成された酸化スケールを押さえることになって成形時の材料流動を抑制することができなかったためであると考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一体型クランク軸の成形装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態に係る成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスを示すもので、（ａ）は把持ダイス全体を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の円で囲んだ部位の要部拡大縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の円で囲んだ部位の要部拡大縦断面図である。
【図３】同実施形態に係り、材料流動阻止手段が凸部の把持ダイスで把持した丸棒素材を示す縦断面図である。
【図４】同実施形態に係り、材料流動阻止手段が凹部の把持ダイスで把持した丸棒素材を示す縦断面図である。
【図５】同実施形態に係り、様々な形態の材料流動阻止手段で把持ダイスで把持することで表面形状が変形した丸棒素材を示し、（ａ）は表面に筋状の凹みが複数本等間隔に並べて形成された丸棒素材の斜視図、（ｂ）は表面にスパイラル状の凹みが形成された丸棒素材の斜視図、（ｃ）は表面に複数個の凹みが軸方向に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｄ）は表面に複数個の凹みが径方向に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｅ）は表面に複数個の凹みが千鳥状に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｅ）は表面に網目状の凹みが形成された丸棒素材である。
【図６】図５（ｃ）における材料流動阻止手段の設置位置を説明するための把持ダイスで丸棒素材を把持した状態を示す説明図である。
【図７】金型に角がある場合の作用効果を説明するための材料と金型の関係を示す説明図であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明例を示す。
【図８】一体型クランク軸を示す側面図である。
【図９】従来の一体型クランク軸の成形装置を示す縦断面図である。
【図１０】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１１】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１２】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１３】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１４】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１５】従来の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【図１６】特許文献１の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【図１７】特許文献１の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
ａ…一体型クランク軸
ｂ…ジャーナル部
ｃ…ピン部
ｄ…アーム部
ｅ…丸棒素材
１…クロスヘッド
２…把持ダイス
２ａ…把持面
３…ピン軸押し下げ用ポンチ
３ａ…把持面
４…材料流動阻止手段
４ａ…凸部
４ｂ…凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船用や陸上発電機に使用されている中小型ディーゼル機関用の一体型クランク軸を鍛造する際に用いられている一体型クランク軸の成形装置に関し、特には、改善されたＲＲ鍛造法等に用いられる一体型クランク軸の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船用や陸上発電機に使用されている中小型ディーゼル機関用のクランク軸は、一般には、図８に示すような一体型クランク軸ａである。その一体型クランク軸ａは、ＲＲ鍛造法、ＴＲ鍛造法、二軸プレスなどにより高温に加熱された丸棒素材ｅを鍛造し、一本のクランク軸としている。その各鍛造法のうちクランク軸をＣＧＦ(Continuous Grain Flow)鍛造する方法として広く知られているＲＲ鍛造法は、一回の鍛造で一気筒分の単位クランクスロー部を鍛造し、気筒数分の鍛造を繰り返して一本の一体型クランク軸ａとしている。このＲＲ鍛造法に用いられる一体型クランク軸の成形装置を図９に例示する。
【０００３】
図９は、従来のＲＲ鍛造法に用いられる一体型クランク軸の成形装置の縦断面図であり、その左方は成形前の丸棒素材ｅを把持した成形開始時点、右方は一体型クランク軸ａの成形終了時点の夫々の状態を示す。この成形装置は、図の右方に示すように、主プレスの圧下に伴うクロスヘッド１の圧下力Ｐを、摺動傾斜板６を介して、把持ダイス２を備えた一対の摺動台７に伝達させ、その圧下力Ｐの分力Ｆにて、丸棒素材ｅのアーム部ｄを軸方向に圧縮すると共に、クロスヘッド１に連結された上ポンチ３ｂにて丸棒素材ｅのピン部ｃを下方に押し下げて、丸棒素材ｅの単位クランクスロー部を順次成形して、一体型クランク軸ａを鍛造できるよう構成されている。
【０００４】
また、把持ダイス２は、クロスヘッド１の両側に設けたダイス押さえシリンダ８で一定の把持力を付与される。そして、上ポンチ３ｂは、ポンチシリンダ９を介してクロスヘッドに連結される一方、その下方には、アンビルシリンダ１０を介して台盤１１に連結された下ポンチ３ｃが設けられており、成形過程における丸棒素材ｅのピン部ｄは、これら上下ポンチ３ｂ、３ｃにて上下より一定圧力で把持されている。これら上下ポンチ３ｂ、３ｃを総称してピン部押し下げ用ポンチ３という。
【０００５】
また、上ポンチ３ｂの上端および下ポンチ３ｃの下端には、クロスヘッド１の下面および台盤１１の上面に当接してその上下移動を規定する拡径ストッパ３ｄ、３ｅが夫々設けられており、このように構成したことによりピン部押し下げ用ポンチ３は、丸棒素材ｅのピン部ｃを把持して限定された範囲で上下移動するものとされている。
【０００６】
次に、上記従来の成形装置を用いて、一体型クランク軸ａを成形する方法を、図１０〜図１４に基づいて説明する。まず、図１０に示すように、丸棒素材ｅのジャーナル部ｂを対になった把持ダイス２で把持し、ピン部ｃをピン部押し下げ用ポンチ３の上下ポンチ３ｂ、３ｃで把持する。
【０００７】
続いて、クロスヘッド１の圧下により、対になった摺動台７を内側に移動させ、図１１に示すように、アーム部ｄの予備圧縮を行う。所定量の予備圧縮を行った後に、ポンチシリンダ９の設定リリーフ圧を高く変更して、その後退を停止させることで、上ポンチ３ｂをクロスヘッド１の圧下動に直動して圧下させ、図１２に示すように、ピン部ｃの押し下げを行う。このとき、上ポンチ３ｂの上端に設けた拡径ストッパ３ｄの上面とクロスヘッド１の下面との間に、図１０に示すように、所定の間隔Δｌが残される。
【０００８】
クロスヘッド１の圧下が進み、下ポンチ３ｃの下死点に達したとき、上ポンチ３ｂの圧下が停止すると共に、ポンチシリンダ９が上方に押し戻され、図１３に示すように、上ポンチ３ｂの拡径ストッパ３ｄの上面とクロスヘッド１の下面が当接して、上記の遊び間隔Δｌが解消され、クロスヘッド１の圧下が停止する。また、この遊び間隔Δｌが解消されるまでの間に、軸方向の圧縮が進み、図１４に示すように、アーム部ｄの最終圧縮が行われる。
【０００９】
以上のように、従来の成形装置を用いて、一体型クランク軸ａを成形する方法では、アーム部ｄの予備圧縮工程、ピン部ｃの押し下げ工程、アーム部ｄの最終圧縮工程の三段階からなる成形を実施することができる。
【００１０】
この従来の方法では、図１１に示すように、アーム部ｄの予備圧縮を行った後に、ポンチシリンダ９の設定リリーフ圧を高く変更して、その後退を停止させることで、上ポンチ３ｂをクロスヘッド１の圧下動に直動して圧下させ、図１２に示すように、ピン部ｃの押し下げを行っている。しかしながら、この方法では、図１５に示すように、アーム部ｄからの反力によりジャーナル部ｂで材料流動が発生してアーム部ｄだけではなく軸方向に材料が流れるため（矢印で示す）、成形中の単位クランクスロー部分の材料不足による欠肉や、隣り合う単位クランクスローとの間隔の変化による寸法不良が発生してしまう。
【００１１】
このような問題の解消のため発明されたのが、特許文献１に記載の技術である。この技術では、ピン部ｃの押し下げを行い、その押し下げが終了した後に、アーム部ｄの軸方向圧縮を行っている。この方法を採用することで上記記載の問題点を解消することができるが、その一方で、新たな課題が発生してしまう。
【００１２】
それは、図１６に示すように、ピン部ｃの押し下げ（下矢印で示す）の際に、次の単位クランクスローとなる部分の材料が成形中の単位クランクスロー部分に流入してしまう（右矢印で示す）ことである。その材料の流動により、金型に磨耗が発生し、金型の手入れが必要となってしまう。また、金型が磨耗すると、単位クランクスロー毎の材料重量、体積が異なることとなり、鍛造後の機械加工時間が長くなることとなる。
【００１３】
また、特許文献２に記載の技術もある。この技術では、ピン部ｃの押し下げ過程の際のピン軸押し下げ用ポンチ３の圧下速度を、クロスヘッド１の圧下速度と異なるものとしている。しかしながら、この方法によっても、材料流動は阻止することはできない。
【００１４】
この特許文献２に記載の技術をＲＲ鍛造に適用すると、図１７に示すように、最初に把持ダイス２を互いに接近する方向に移動すると（上の左右矢印で示す）、成形中の単位クランクスローとなる部分の材料が次の単位クランクスローとなる部分に流入してしまう（下の左矢印で示す）。その材料の流動により、特許文献１に記載の技術と同様に、金型に磨耗が発生し、金型の手入れが必要となってしまう。また、金型が磨耗することで、単位スロー毎の材料重量、体積が異なることとなり、鍛造後の機械加工時間が長くなることとなる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３２６３３２号公報
【特許文献２】特開平２−１２２１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は上記従来の問題を解決せんとして発明したものであって、一体型クランク軸の成形時の材料流動を阻止でき、材料流動による金型の磨耗が少なく、成形した後の一体型クランク軸の機械加工時間も短くて済む一体型クランク軸の成形装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１記載の発明は、クロスヘッドの下方に設けられ、そのクロスヘッドの圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイスと、前記一対の把持ダイスの間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチを備えた一体型クランク軸の成形装置であって、前記一対の把持ダイスの上下の把持面、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面のうち、少なくとも一組の上下の把持面に、成形時の丸棒素材の材料流動を阻止する材料流動阻止手段を設けたことを特徴とする一体型クランク軸の成形装置である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００１９】
請求項３記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００２０】
請求項４記載の発明は、前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられてい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一体型クランク軸の成形装置である。
【００２１】
請求項５記載の発明は、前記材料流動阻止手段は、高さ１ｍｍ以上の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【００２２】
請求項６記載の発明は、前記凸部または凹部は、前記把持ダイスが成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部や丸棒素材を把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられており、把持面毎に少なくとも一筋設けられていることを特徴とする請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置によると、一体型クランク軸の成形時の材料流動を阻止することができ、材料流動による金型の磨耗が少なくなる上に、成形した後の一体型クランク軸の機械加工時間も短くすることができる。
【００２４】
本発明の請求項２記載の一体型クランク軸の成形装置によると、把持ダイスを水平方向に移動させた際に、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部に材料流動が発生し、材料と金型に滑りが生じて金型に磨耗が発生することを抑制することができる。
【００２５】
本発明の請求項３記載の一体型クランク軸の成形装置によると、ピン部押し下げ用ポンチを下方に向け移動させた際に、ピン部で材料流動が起こり、隣り合うアーム部で体積が異なることになるということを抑制することができる。
【００２６】
本発明の請求項４記載の一体型クランク軸の成形装置によると、成形前の丸棒素材が流動して材料と金型に滑りが生じて金型に磨耗が発生することを抑制することができる。
【００２７】
本発明の請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置によると、材料流動防止手段を凸部または凹部とすることで、グリップ力を大きくし、材料流動の発生を確実に抑制することができる。また、凸部または凹部の高さを１ｍｍ以上とすることで、その高さが酸化スケールの厚さ以上となるので、確実に材料流動を抑制することができる。
【００２８】
本発明の請求項６記載の一体型クランク軸の成形装置によると、凸部または凹部を、把持ダイスの移動方向と直交する方向の筋状とすることで、材料流動の発生を確実に抑制することができる。また、設けられる凸部または凹部が把持面毎に一筋だけであれば、表面性状への影響も極力少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。尚、以下の説明では、本発明を前記した特許文献１に示す成形装置に適用した実施形態をもとに説明するが、本発明を背景技術で説明した図９に示す成形装置等に適用しても良いことは勿論である。更に、他の一体型クランク軸の成形装置であるＴＲ鍛造装置や２軸プレスによる方法にも適用することが可能である。
【００３０】
図１は、本発明の一体型クランク軸の成形装置の一実施形態を示す縦断面図である。この成形装置は、図９に示す成形装置の、クロスヘッド１のポンチシリンダ９が設けられている部位に貫通孔１２を設け、その貫通孔１２に、ポンチシリンダ９を内部に設けたプッシャ部材１３を上下に摺動可能に設けることにより、ピン部ｃの押し下げを所定量行った後に、アーム部ｄの軸方向圧縮を行うことができるように構成している。その他の基本構成は、図９に示す成形装置と同じ構成であり、特に本発明の要点でもないので、背景技術欄での説明を採用し、本欄ではその説明を省略する。尚、５は、図９では図示をしていない主プレスである。
【００３１】
本発明の一体型クランク軸の成形装置では、図１のＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ部位の把持面２ａ、３ａに、材料流動阻止手段４（図２参照）を設けている。Ａの部位では、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂを把持する把持ダイス２の上下の把持面２ａに材料流動阻止手段４を設けている。Ｂの部位では、ピン部押し下げ用ポンチ３の上下の把持面３ａに材料流動阻止手段４を設けている。Ｃの部位では、成形前の丸棒素材ｅを把持する把持ダイス２の上下の把持面２ａに材料流動阻止手段４を設けている。
【００３２】
これら材料流動阻止手段４は、図２に示すような、高さ１ｍｍ以上の凸部４ａ、或いは高さ１ｍｍ以上の凹部４ｂ等でなる。図３が材料流動阻止手段４を凸部４ａとした場合の、表面に凹みが形成された丸棒素材ｅの断面形状であり、図４が材料流動阻止手段４を凹部４ｂとした場合の、表面に突起が形成された丸棒素材ｅの断面形状である。図２は、図１のＣの点線円で囲んだ部位の把持面２ａを示すが、Ａ、Ｂの点線円で囲んだ部位の把持面２ａ、３ａの場合も同様に、材料流動阻止手段４として、高さ１ｍｍ以上の凸部４ａや凹部４ｂが設けられる。
【００３３】
ここでは、材料流動阻止手段４が、図２に示すような凸部４ａの場合について説明するが、材料流動阻止手段４が凹部４ｂである場合も同様である。この実施形態の凸部４ａの高さ方向の断面は、図２（ｃ）に示すように、略矩形であり、その角部にはＲが形成されている。角部をＲとしたのは、成形時に材料（丸棒素材ｅ）が金型から抜けやすくするためである。この凸部４ａは、前記したように高さが１ｍｍ以上であるが、高さが１ｍｍ未満であると、丸棒素材ｅの表面に形成された酸化スケールを押さえることになって成形時の材料流動を抑制するという効果を達成することができない。また、この凸部４ａは、把持ダイス２が成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂや丸棒素材ｅを把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられている。尚、この凸部４ａは、機械加工や放電加工、或いは溶接等によって形成することができる。
【００３４】
以上説明したように、把持面２ａ、３ａに、凸部４ａや凹部４ｂのような材料流動阻止手段４を設けることで、摩擦力、グリップ力を大きくし、成形時の材料流動を抑制することができる。図１のＡの点線円で囲んだ部位の把持面２ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、把持ダイス２を水平方向に移動させた際に、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部ｂに材料流動が発生することを抑制することができる。また、図１のＢの点線円で囲んだ部位の把持面３ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、ピン部押し下げ用ポンチ３を下方に向け移動させた際に、ピン部ｃで材料流動が発生することを抑制することができる。更には、図１のＣの点線円で囲んだ部位の把持面２ａに、材料流動阻止手段４を設けた場合には、成形前の丸棒素材ｅで材料流動が発生することを抑制することができる。
【００３５】
この材料流動阻止手段４は、図１のＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位の把持面２ａ、３ａに設けることが望ましいが、これらＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位のうち、少なくとも１つの部位に設けることで、一体型クランク軸ａを成形する際の材料流動を阻止することができ、材料流動による金型の磨耗が少なくなる上に、成形した後の一体型クランク軸ａの機械加工時間も短くすることができるという作用効果を達成することができる。また、材料流動阻止手段４は、凹部４ｂである場合よりも凸部４ａである場合の方が、材料流動の抑制効果は大きい。しかしながら、凹部４ｂであっても材料流動の抑制効果を奏することはできる。
【００３６】
以上、図２に示す実施形態に基づいて、材料流動阻止手段４の構成を説明したがその他様々な形態の材料流動阻止手段４を設けることができる。図５は、把持ダイス２の上下の把持面２ａで把持することにより、様々な形態の材料流動阻止手段４で表面形状が変形した丸棒素材ｅを示す。尚、図５は、材料流動阻止手段４が凸部４ａである場合に、図３に示すような、表面に凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示すが、材料流動阻止手段４が凹部４ｂである場合は、図４に示すように、表面に形成されるのが凹みではなく突出であるだけで同様である。
【００３７】
図５（ａ）は、筋状の凸部４ａが複数本等間隔に並べて形成された、図２に示すような把持面２ａで把持することにより、表面に筋状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。このように、把持面２ａに複数本の凸部４ａを形成することにより、摩擦力、グリップ力を大きくし、材料流動の発生を確実に抑制することができるが、把持面２ａ毎に凸部４ａは少なくとも一本あれば、材料流動の発生を抑制することは可能である。尚、上述したように凸部４ａが一本であれば、丸棒素材ｅの表面性状への影響も極力少なくすることができるが、複数本である場合も、丸棒素材ｅの表面は次工程での再加熱で酸化スケールとなって剥離除去されるので特に問題はない。
【００３８】
図５（ｂ）は、筋状の凸部４ａがスパイラル状に形成された把持面２ａで把持することにより、表面にスパイラル状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、複数個の円柱隆起状の凸部４ａが形成された把持面２ａで把持することにより、表面に複数個の円形の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。図５（ｃ）の場合は、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの軸方向に並んで形成されており、図５（ｄ）の場合は、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの径方向に並んで形成されている。また、図５（ｅ）の場合は、複数個の凹みが、千鳥状に並んで形成されている。図５（ｆ）は、網目状の凸部４ａが形成された把持面２ａで把持することにより、表面に網目状の凹みが形成された丸棒素材ｅの表面形状を示す。
【００３９】
尚、図５（ｃ）で、複数個の凹みが、丸棒素材ｅの軸方向に並んで形成されたものを示したが、この凹みは、丸棒素材ｅの天頂部を０度としたとき、０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に形成される。その理由を図６に基づいて説明する。図６は、図５（ｃ）とは異なり材料流動阻止手段４が凸部４ａではなく凹部４ｂである場合の実施形態であるが、凸部４ａの場合でも同様である。尚、図６は、把持ダイス２の上下の把持面２ａで丸棒素材ｅを把持した際の縦断面図である。円形で示す丸棒素材ｅの上下左右の位置、即ち０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に凹部４ｂが設けられている場合は問題なく把持ダイス２を上下に開くことができるが、その他の角度の位置（黒地で示す）に凹部４ｂを設けた場合には、凹部４ｂの形状に工夫を凝らさない場合は、凹部４ｂ内に流動した材料により把持ダイス２を上下に開けることが困難となる。
【００４０】
また、凸部４ａや凹部４ｂは、上述したように必ずしも規則的に設けられている必要はなく、成形時の材料流動を抑制することができるならば、ランダムな配置、様々な高さ、他の様々な形状であっても良い。また、材料流動阻止手段４は、凸部４ａや凹部４ｂである必要もなく、成形時の材料流動を抑制することができるならば、材料と金型の間に挿入される表面に凹凸を有するスペーサー、或いは砂のようなものであっても良い。尚、本発明により以下に示す効果を達成することもできる。
【００４１】
図７は金型に角がある場合を示す。図７（ａ）は従来例、図７（ｂ）は本発明例を示す。材料流動阻止手段４を設けなかった従来の場合は、図７（ａ）に示すように、材料流動により金型の角にまで材料が充満しないことがあったが、材料流動阻止手段４を設けた場合は、表面の凹凸のために材料と金型の接触面積が小さくなるため、図７（ｂ）に示すように、金型の角にまで材料が充満しやすくなる。更に潤滑油を付与すること等により、更なる充満を期待することができる。
【実施例】
【００４２】
一体型クランク軸を本発明の一体型クランク軸の成形装置により作製した。一体型クランク軸のストロークは２００ｍｍであり、材質は低合金鋼である。図１に示すＡ、Ｂ、Ｃの点線円で囲んだ全ての部位の把持面に材料流動阻止手段を設けた。尚、材料流動阻止手段を設けない従来の一体型クランク軸の成形装置により一体型クランク軸を作製し、基準比較例とした。
【００４３】
形成した材料流動阻止手段は、全て溝状(筋状）の凸部か凹部であり、表１には、溝の有無、溝形状、溝の本数、溝の高さを夫々示す。一体型クランク軸成形後の金型の磨耗量、成形後の一体型クランク軸加工時間を測定し、本発明を採用することにより、基準比較例よりと比較して、磨耗量が少なくなること、加工時間が短くなることを確認した。尚、表１には金型磨耗比率、機械加工時間比率として示し、その数値が１より小さくなった場合は改善されていることを示す。金型磨耗比率については、金型の厚みをノギスで測定し、従来の厚みで割ることにより無次元化している。機械加工時間比率については、１スローを機械加工するのに要した時間を、従来の機械加工時間で割り無次元化している。
【００４４】
【表１】
【００４５】
発明例１〜５は、材料流動阻止手段として高さ５ｍｍの溝状の凸部を設けており、発明例６〜１０は、材料流動阻止手段として高さ５ｍｍの溝状の凹部を設けている。夫々の溝本数は、１〜５本と異なる。これら発明例１〜１０では、金型磨耗比率、機械加工時間比率ともに改善されているが、凸部を設けた方が、凹部を設けた場合よりもより改善効果が大きいことを確認できた。また、溝本数は多い方がより改善効果が大きい。
【００４６】
発明例１１〜１５は、材料流動阻止手段として高さ１ｍｍの溝状の凸部を設けている。一方、比較例１６、１７では、材料流動阻止手段として高さ０．９ｍｍの溝状の凸部を設けている。凸部の高さが１ｍｍであれば、改善効果があるが、凸部の高さが０．９ｍｍであれば、改善効果がないことを確認できた。これは、凸部の高さが０．９ｍｍの場合は、材料の表面に形成された酸化スケールを押さえることになって成形時の材料流動を抑制することができなかったためであると考えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一体型クランク軸の成形装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態に係る成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスを示すもので、（ａ）は把持ダイス全体を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の円で囲んだ部位の要部拡大縦断面図、（ｃ）は（ｂ）の円で囲んだ部位の要部拡大縦断面図である。
【図３】同実施形態に係り、材料流動阻止手段が凸部の把持ダイスで把持した丸棒素材を示す縦断面図である。
【図４】同実施形態に係り、材料流動阻止手段が凹部の把持ダイスで把持した丸棒素材を示す縦断面図である。
【図５】同実施形態に係り、様々な形態の材料流動阻止手段で把持ダイスで把持することで表面形状が変形した丸棒素材を示し、（ａ）は表面に筋状の凹みが複数本等間隔に並べて形成された丸棒素材の斜視図、（ｂ）は表面にスパイラル状の凹みが形成された丸棒素材の斜視図、（ｃ）は表面に複数個の凹みが軸方向に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｄ）は表面に複数個の凹みが径方向に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｅ）は表面に複数個の凹みが千鳥状に並んで形成された丸棒素材の斜視図、（ｅ）は表面に網目状の凹みが形成された丸棒素材である。
【図６】図５（ｃ）における材料流動阻止手段の設置位置を説明するための把持ダイスで丸棒素材を把持した状態を示す説明図である。
【図７】金型に角がある場合の作用効果を説明するための材料と金型の関係を示す説明図であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明例を示す。
【図８】一体型クランク軸を示す側面図である。
【図９】従来の一体型クランク軸の成形装置を示す縦断面図である。
【図１０】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１１】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１２】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１３】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１４】従来の一体型クランク軸の成形装置による成形工程を示す説明図である。
【図１５】従来の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【図１６】特許文献１の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【図１７】特許文献１の一体型クランク軸の成形装置で一体型クランク軸の成形を行った際の圧下初期のジャーナル部、ピン部、アーム部の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
ａ…一体型クランク軸
ｂ…ジャーナル部
ｃ…ピン部
ｄ…アーム部
ｅ…丸棒素材
１…クロスヘッド
２…把持ダイス
２ａ…把持面
３…ピン軸押し下げ用ポンチ
３ａ…把持面
４…材料流動阻止手段
４ａ…凸部
４ｂ…凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッドの下方に設けられ、そのクロスヘッドの圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイスと、前記一対の把持ダイスの間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチを備えた一体型クランク軸の成形装置であって、
前記一対の把持ダイスの上下の把持面、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面のうち、少なくとも一組の上下の把持面に、成形時の丸棒素材の材料流動を阻止する材料流動阻止手段を設けたことを特徴とする一体型クランク軸の成形装置。
【請求項２】
前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項３】
前記材料流動阻止手段が、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項４】
前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられてい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一体型クランク軸の成形装置。
【請求項５】
前記材料流動阻止手段は、高さ１ｍｍ以上の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項６】
前記凸部または凹部は、前記把持ダイスが成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部や丸棒素材を把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられており、把持面毎に少なくとも一筋設けられていることを特徴とする請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項１】
クロスヘッドの下方に設けられ、そのクロスヘッドの圧下に連動して互いに接近する水平方向に移動する一対の把持ダイスと、前記一対の把持ダイスの間に設けられ、下方に向け移動するピン部押し下げ用ポンチを備えた一体型クランク軸の成形装置であって、
前記一対の把持ダイスの上下の把持面、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面のうち、少なくとも一組の上下の把持面に、成形時の丸棒素材の材料流動を阻止する材料流動阻止手段を設けたことを特徴とする一体型クランク軸の成形装置。
【請求項２】
前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項３】
前記材料流動阻止手段が、前記ピン部押し下げ用ポンチの上下の把持面に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項４】
前記材料流動阻止手段が、前記一対の把持ダイスのうち、成形前の丸棒素材を把持する把持ダイスの上下の把持面に設けられてい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一体型クランク軸の成形装置。
【請求項５】
前記材料流動阻止手段は、高さ１ｍｍ以上の凸部または凹部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の一体型クランク軸の成形装置。
【請求項６】
前記凸部または凹部は、前記把持ダイスが成形中の単位クランクスローとなる部分のジャーナル部や丸棒素材を把持して移動する方向と直交する方向に筋状に設けられており、把持面毎に少なくとも一筋設けられていることを特徴とする請求項５記載の一体型クランク軸の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−１９５９３１（Ｐ２００９−１９５９３１Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８８５８（Ｐ２００８−３８８５８）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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