特許 6490873 成形装置及び成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6490873

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】成形装置及び成形方法

(51)【国際特許分類】

   B30B 1/34 20060101AFI20190318BHJP

【ＦＩ】

   B30B1/34 Z

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-526421(P2018-526421)

(86)(22)【出願日】2017年7月5日

(86)【国際出願番号】JP2017024701

(87)【国際公開番号】WO2018008696

(87)【国際公開日】20180111

【審査請求日】2018年11月15日

(31)【優先権主張番号】特願2016-134237(P2016-134237)

(32)【優先日】2016年7月6日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】山内 啓

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８８１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３０９８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１２６０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３０Ｂ １／３４

Ｂ３０Ｂ １５／２２

Ｂ２９Ｃ ３３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対となる金型同士を型閉じして被成形物を成形する成形装置であって、
前記対となる金型のうち一方の金型が装着され、他方の金型に向かう方向である進退方向へ進退可能なスライドと、
作動油が供給されることで前記進退方向へ移動可能なピストンを有し、型締力を発生させる型締力発生部と、
前記スライドを前記進退方向に進退させるスライド駆動部と、
前記スライドに前記型締力発生部からの前記型締力を伝達する型締力伝達部と、を備え、
前記スライドは、前記ピストンが挿通可能な孔部を有し、
前記型締力伝達部は、
前記孔部を覆って前記ピストンが前記孔部に進入することを妨げる第１位置と、前記第１位置から退避して前記ピストンが前記孔部に進入することを許容する第２位置と、の間を移動可能であり、前記第１位置に位置するときに前記ピストンからの前記型締力を前記スライドへ伝達する力伝達体と、
前記力伝達体を移動させる力伝達体駆動部と、を有する
成形装置。

【請求項2】

前記スライド駆動部により前記スライドが進退する際、前記孔部にて前記ピストンは前記スライドに対して摺動可能である、請求項１記載の成形装置。

【請求項3】

前記型締力発生部及び前記スライド駆動部のそれぞれの駆動を制御する制御部を更に備え、
前記制御部は、前記スライドが前記進退方向へ進行するように前記スライド駆動部を制御した後、前記ピストンが前記進退方向へ進行するように前記型締力発生部を制御する、請求項１又は２記載の成形装置。

【請求項4】

前記型締力伝達部は、前記進退方向と直交する直交方向に進退制御される、請求項１〜３のいずれか一項記載の成形装置。

【請求項5】

前記スライド駆動部は、作動油が供給されることでサブピストンが進退する１又は複数の油圧式ピストンシリンダを有し、
前記サブピストンの断面積の合計値は、前記ピストンの断面積よりも小さい、請求項１〜４のいずれか一項記載の成形装置。

【請求項6】

前記対となる金型同士を型閉じして、前記対となる金型の間に配置された前記被成形物を膨張成形する、請求項１〜５のいずれか一項記載の成形装置。

【請求項7】

スライドに設けられる孔部に型締力発生部のピストンを挿通させ、
前記ピストンが前記スライドの前記孔部外に位置するように、前記スライドを金型同士が合わさる方向へ進行させ、
前記スライドと前記ピストンとの間であって前記ピストンが前記孔部に進入することを妨げる位置に型締力伝達部を進行させ、
前記金型同士が合わさる方向へ前記ピストンを進行させ、前記型締力伝達部及び前記スライドを介して前記金型同士を型締する、
成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形装置及び成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金型を用いた成形装置の一つとして、液圧シリンダ及びピストンを用いて金型を進退させて、この金型により被成形物を加圧するプレス機がある。下記特許文献１には、液圧を利用してメインシリンダ内部をストロークするロッド（ピストン）と、スライド昇降シリンダによって駆動が制御されるスライドと、スライド上に載置され上記ロッドに設けられる挿入孔に挿入自在な伸長ロッドと、挿入孔を開閉するシャッターとを備える液圧プレス機が記載されている。この液圧プレス機では、スライド昇降シリンダでスライドを下降させて挿入孔から伸長ロッドを抜き出した後、当該挿入孔を閉めるようにロッドと伸長ロッドとの間にシャッターを移動させる。その後、ロッドを下降させて、シャッター及び伸長ロッドを介してスライドを下降させることにより、ロッドのストロークを短くし、作業効率の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−８８１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の液圧プレス機のようにロッドに挿入孔を設ける場合、被成形物の成形時等にロッドに作用する大荷重に耐えられるようにするために、ロッドを大型化する必要がある。このため、ロッドを駆動させるためのメインシリンダ等も大型化する傾向にある。上述したような液圧プレス機では、作業効率を維持しつつ、ロッド及びメインシリンダ等をコンパクト化することが求められている。

【0005】

本発明は、ピストンを有する型締力発生部のコンパクト化を実現できる成形装置及び成形方法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】

本発明の一形態に係る成形装置は、対となる金型同士を型閉じして被成形物を成形する成形装置であって、対となる金型のうち一方の金型が装着され、他方の金型に向かう方向である進退方向へ進退可能なスライドと、作動油が供給されることで進退方向へ移動可能なピストンを有し、型締力を発生させる型締力発生部と、スライドを進退方向に進退させるスライド駆動部と、スライドに型締力発生部からの型締力を伝達する型締力伝達部と、を備え、スライドは、ピストンが挿通可能な孔部を有し、型締力伝達部は、孔部を覆ってピストンが孔部に進入することを妨げる第１位置と、第１位置から退避してピストンが孔部に進入することを許容する第２位置と、の間を移動可能であり、第１位置に位置するときにピストンからの型締力をスライドへ伝達する力伝達体と、力伝達体を移動させる力伝達体駆動部と、を有する。

【0007】

この成形装置によれば、進退方向へ進退可能なピストンは、スライドに設けられる孔部に挿通可能になっている。これにより、スライドをピストンの先端よりもその基端側へ退避させる際に、従来技術のようなピストンにロッドが挿入される孔等を設けなくともよい。したがって、ピストンは、必要な型締力を発生させる断面積を超えて大きくなることを防止できる。また、上記成形装置は、孔部を覆ってピストンが当該孔部に進入することを妨げる第１位置に位置するときに、ピストンからの型締力をスライドに伝達する力伝達体を有する型締力伝達部を備えている。これにより、金型の型締を行う際に、力伝達体が第１位置に位置することによって、ピストンからの型締力を力伝達体及びスライドを介して金型に良好に伝達できる。加えて、型締力伝達部を用いることによって、ピストンの移動量を低減できるので、型締力発生部における作動油が供給される部分も小型化できる。すなわち、ピストンを有する型締力発生部のコンパクト化を実現できる。

【0008】

ここで、スライド駆動部によりスライドが進退する際、孔部にてピストンはスライドに対して摺動可能であってもよい。この場合、スライドとピストンとを独立して進退させることができる。

【0009】

また、上記成形装置は、型締力発生部及びスライド駆動部のそれぞれの駆動を制御する制御部を更に備え、制御部は、スライドが進退方向へ進行するようにスライド駆動部を制御した後、ピストンが進退方向へ進行するように型締力発生部を制御してもよい。このような制御部の制御によって、スライドとピストンとを独立して進退させることができる。このため、制御部は、スライド駆動部によってスライドを高速駆動するように制御する一方で、スライドに高い型締力を与えるようにピストンの駆動を制御することができる。これにより、成形装置における１回の成形サイクルにおいて、サイクルタイムの短縮と、高い型締力の発生との両立が可能になる。

【0010】

また、型締力伝達部は、進退方向と直交する直交方向に進退制御されてもよい。この場合、ピストン及びスライドの進退方向と、型締力伝達部の進退方向とが互いに直交している。これにより、例えばスライドが下降した後、ピストンとスライドとの間の第１位置に型締力伝達部を容易に進行させることができる。

【0011】

また、スライド駆動部は、作動油が供給されることでサブピストンが進退する１又は複数の油圧式ピストンシリンダを有し、サブピストンの断面積の合計値は、ピストンの断面積よりも小さくてもよい。この場合、サブピストンは、ピストンと比較して大きな圧力をスライドに加えることはできないものの、ピストンと比較して高速で駆動することができる。このため、スライド駆動部は、スライドを高速で駆動させることができる。加えて、ピストンは、サブピストンと比較して低速で駆動するものの、サブピストンと比較して大きな圧力を力伝達体及びスライド等に加えることができる。したがって、成形装置における１回の成形サイクルにおいて、スライド駆動部によるスライドの高速駆動に起因したサイクルタイムの短縮と、ピストンの駆動に起因した高い型締力の発生との両立が可能になる。

【0012】

また、対となる金型同士を型閉じして、対となる金型の間に配置された被成形物を膨張成形してもよい。例えば、上記成形装置が鍛造成形を行う場合、金型と被成形物とが接触することによって成形抵抗が生じ、この成形抵抗に打ち勝って金型同士を合わせるため、ピストンにて金型を加圧する必要がある。このため、上記成形装置が被成形物を鍛造成形する場合、ピストンもある程度の距離を進行しなければならず、当該ピストンのストロークの距離を確保する必要がある。これに対して、成形装置が被成形物を膨張成形する場合、ピストンは、一方の金型（もしくはスライド）が下降しきった状態あるいは下降しきる直前から、力伝達体等を介して当該金型を加圧すればよい。この場合、ピストンのストロークの距離は、鍛造成形等よりも短くてよく、当該ピストンのストロークに要する時間を短縮できる。したがって、上記成形装置を用いた膨張成形によれば、ピストンを有する型締力発生部をさらにコンパクト化できると共に、成形時間を短縮できる。

【0013】

また、本発明の一形態に係る成形方法は、スライドに設けられる孔部に型締力発生部のピストンを挿通させ、ピストンがスライドの孔部外に位置するように、スライドを金型同士が合わさる方向へ進行させ、スライドとピストンとの間であってピストンが孔部に進入することを妨げる位置に型締力伝達部を進行させ、金型同士が合わさる方向へピストンを進行させ、型締力伝達部及びスライドを介して金型同士を型締する。

【0014】

この成形方法によれば、スライドに設けられる孔部に型締力発生部のピストンを挿通させるので、スライドをピストンの先端よりもその基端側へ退避させる際に、従来技術のようにピストンにロッドが挿入される孔等を設けなくともよい。したがって、ピストンは、必要な型締力を発生させる断面積を超えて大きくなることを防止できる。また、ピストンが孔部に進入することを妨げる位置に型締力伝達部を進行させた後、金型同士が合わさる方向へピストンを進行させ、型締力伝達部及びスライドを介して金型同士を型締する。これにより、ピストンからの型締力を型締力伝達部及びスライドを介して金型に良好に伝達できる。加えて、型締力伝達部によって、ピストンの移動量を低減できるので、ピストンを駆動させるための型締力発生部も小型化できる。したがって、ピストンを有する型締力発生部のコンパクト化を実現できる。

【発明の効果】

【0015】

このように本発明によれば、ピストンを有する型締力発生部のコンパクト化を実現できる成形装置及び成形方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、成形装置の概略構成図である。

【図2】図２は、スライドを示す平面図である。

【図3】図３は、型締力伝達部の詳細な構造を示す平面図であり、図３（ａ）は孔部が露出している状態を示し、図３（ｂ）は孔部がブロック体にて覆われている状態を示す。

【図4】図４は、成形装置による製造工程を示す図である。

【図5】図５は、図４に続く成形装置による製造工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明による成形装置及び成形方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0018】

図１は、成形装置の概略構成図である。図１に示されるように、一対の金型同士を近接させてこれらの金型により被成形物を加圧成形する成形装置１は、下部フレーム２（ベッド）と、上部フレーム３（クラウン）と、下部フレーム２及び上部フレーム３をつなぐ複数の柱状フレーム４（アップライト）と、型締力発生部２２（詳細は後述）と、２つのスライド駆動部４２（詳細は後述）と、型締力発生部２２及びスライド駆動部４２の駆動をそれぞれ制御する制御部５とを備えている。下部フレーム２、上部フレーム３、及び柱状フレーム４のそれぞれは、例えば鋼鉄製の部材を組み合わせて構成されている。以下では、柱状フレーム４の延在方向を昇降方向とし、当該昇降方向に直交する方向を水平方向とする。本実施形態では、少なくとも一方の金型を昇降方向に進退させることによって、被成形物を成形する。すなわち、本実施形態では、昇降方向は、上記金型同士が合わさる方向に相当する。

【0019】

下部フレーム２は、下型Ｍ１が載置固定されているベッド１２（ボルスタ）を備えている。下型Ｍ１は、鋼鉄製ブロックで構成されており、その上面に成形空間を形成するための成形面（不図示）を備える。

【0020】

上部フレーム３は、その中央に設けられる型締力発生部２２と、上型Ｍ２を支持及び駆動する金型駆動部２３とを備えている。上型Ｍ２は、下型Ｍ１と同様の鋼鉄製ブロックで構成されており、その下面に成形空間を形成するための成形面（不図示）を備える。

【0021】

型締力発生部２２は、被成形物を成形する際に一対の金型を型開させない型締力を発生する機構であり、油圧シリンダ３１と、油圧シリンダ３１内を摺動可能であって昇降方向に進退可能なピストン３２と、油圧シリンダ３１内の油室に作動油を供給する油供給部３３とを備えている。

【0022】

油圧シリンダ３１は、昇降方向に延在する略筒状の部材であって、その内部に作動油が収容される油室を有している。油圧シリンダ３１の内部は、ピストン３２の基端部３２ａ（詳細は後述）によって、下側領域３１ａ（図１参照）と上側領域３１ｂ（図５参照）とに区画されている。下側領域３１ａと上側領域３１ｂとが、油室を構成する。下側領域３１ａは、油路３４を介して油供給部３３に接続されており、上側領域３１ｂは、油路３５を介して油供給部３３に接続されている。下側領域３１ａ及び上側領域３１ｂに充填される作動油の量は、油供給部３３によって制御されている。

【0023】

ピストン３２は、油圧シリンダ３１内に供給される作動油によって昇降する部材であり、その一端（図１における上端）に位置すると共に油圧シリンダ３１の内壁に摺接する基端部３２ａと、基端部３２ａより下側に位置する本体部３２ｂとを備えている。本体部３２ｂは、下部フレーム２に向かって延在する略柱形状を有している。本体部３２ｂの径Ｄｂは、基端部３２ａの径Ｄａよりも小さくなっている。ピストン３２の他端（図１における下端）には、平坦な先端面３２ｃが設けられている。なお、油圧シリンダ３１及びピストン３２の中心軸は、互いに一致している。

【0024】

油供給部３３は、油圧シリンダ３１の下側領域３１ａ及び上側領域３１ｂに作動油を供給する部材であり、例えば作動油が蓄積されたタンク、当該タンク内の作動油を吐き出すポンプ等から構成される。また、油供給部３３は、下側領域３１ａ及び上側領域３１ｂに充填されている作動油を回収する。例えば、油供給部３３が下側領域３１ａに作動油を供給する場合、油供給部３３は、上側領域３１ｂに充填されている作動油を回収する。このようにして油供給部３３は、下側領域３１ａ及び上側領域３１ｂに充填されている作動油の体積を調整し、昇降方向におけるピストン３２の位置を制御する。なお、油路３４及び油路３５にはバルブ（不図示）が設けられており、当該バルブの制御を行うことで、油供給部３３から作動油を供給する供給先を変更することが可能である。

【0025】

金型駆動部２３は、上型Ｍ２を昇降方向に進退駆動させる機構であり、その下部に上型Ｍ２が装着されるスライド４１と、スライド４１を支持すると共に駆動する複数（本実施形態では２つ）のスライド駆動部４２とを備えている。なお、スライド駆動部４２の数は限定されず、１つでもよい。

【0026】

図２は、スライドを示す平面図である。図２に示されるように、スライド４１は、平面視にて略矩形状を呈する部材であり、２つのスライド駆動部４２によって吊られている。スライド４１には、ピストン３２の本体部３２ｂが挿通可能な孔部４１ａと、スライド駆動部４２の吊下部４２ａ（詳細は後述）が連結される連結部４１ｂとが設けられている。なお、スライド４１の平面視における形状は、矩形状に限らず、他の部品との位置関係等に基づき適宜他の形状に設定されてもよい。

【0027】

孔部４１ａは、スライド４１の中央において昇降方向に延在する貫通孔及び当該貫通孔を構成する周縁（スライド４１の一部）であり、その中心はピストン３２の中心軸と一致している。平面視における孔部４１ａの径Ｄｃは、ピストン３２の本体部３２ｂにおける先端面３２ｃの径Ｄｂ以上になっている。孔部４１ａの径Ｄｃが先端面の径Ｄｂと同一である場合、ピストン３２及びスライド４１のいずれかが昇降すると、孔部４１ａにてピストン３２とスライド４１とが摺動する。すなわち、ピストン３２と、孔部４１ａを構成するスライド４１の一部とは、互いに接触し得る。また、２つの連結部４１ｂの内、一方の連結部４１ｂは、スライド４１の角部周辺に設けられている。他方の連結部４１ｂは、スライド４１の中心に対して一方の連結部４１ｂと点対称になる位置に設けられている。

【0028】

図１に戻って、スライド４１上には、型締力発生部２２から発生する型締力を上型Ｍ２に伝達する型締力伝達部５１が設けられている。ここで、型締力伝達部５１について、図３を用いながら詳細に説明する。図３は、型締力伝達部５１の詳細な構造を示す平面図であり、図３（ａ）は孔部４１ａが露出している状態を示し、図３（ｂ）は孔部４１ａが後述するブロック体５３にて覆われている状態を示す。

【0029】

型締力伝達部５１は、昇降方向においてピストン３２とスライド４１との間であって、孔部４１ａを覆ってピストン３２が孔部４１ａに進入することを妨げる位置（第１位置）と、当該第１位置から退避してピストン３２が孔部４１ａに進入することを許容する位置（第２位置）との間を移動可能である部材である。型締力伝達部５１は、上記第１位置に位置するときにピストン３２からの型締力を受け、スライド４１に当該型締力を伝達する部材である。図３に示されるように、型締力伝達部５１は、スライド４１上に配置され、孔部４１ａを覆う大きさを有するブロック体５３（力伝達体）と、スライド４１上に配置され、ブロック体５３を水平方向に駆動させる２つのブロック体駆動部５４（力伝達体駆動部）とを有している。

【0030】

ブロック体５３は、上記第１位置に位置する際にピストン３２からの型締力を直接受け得る部材であり、本体部５３ａと、ブロック体駆動部５４に連結される２つの耳部５３ｂとを有している。平面視において、本体部５３ａの面積は、スライド４１の孔部４１ａの面積よりも大きい。このため、図３（ｂ）に示されるように本体部５３ａが上記第１位置に移動し、孔部４１ａを完全に覆う場合には、本体部５３ａの少なくとも一部がスライド４１に接している。なお、図３（ａ）に示されるように本体部５３ａが上記第２位置に移動した場合、図１に示されるように、ピストン３２の本体部３２ｂが孔部４１ａに挿通可能になっており、スライド４１は、その上面がピストン３２の先端面３２ｃよりも基端部３２ａ側へ位置できるように上昇できる。

【0031】

２つのブロック体駆動部５４のそれぞれは、スライド４１上にて孔部４１ａの中心を挟んで設けられており、ブロック体５３に連結する連結部５４ａと、連結部５４ａを水平方向に進退駆動させる駆動部５４ｂとを有している。連結部５４ａは、駆動部５４ｂの動作に応じて駆動する棒状部材であり、水平方向における一方向に沿って延在している。また、２つの連結部５４ａは、互いに平行になるように延在している。駆動部５４ｂは、例えば油圧シリンダであり、油圧シリンダ３１と同様に作動油が供給されることによって連結部５４ａが進退する。このため、ブロック体５３は、ブロック体駆動部５４によって並進制御される。なお、ブロック体駆動部５４は２つ設けられる構成に限らず、１つ、又は３つ以上設けられてもよい。

【0032】

駆動部５４ｂが連結部５４ａをその外部に押し出すことによって、ブロック体５３が駆動部５４ｂから遠ざかる。これにより、図３（ａ）に示されるように、ブロック体５３を上記第２位置に退避させる。また、駆動部５４ｂが連結部５４ａをその内部に引き戻すことによって、ブロック体５３が駆動部５４ｂに近づく。これにより、図３（ｂ）に示されるように、ブロック体５３を上記第１位置に進行させる。

【0033】

図１に戻って、２つのスライド駆動部４２のそれぞれは、スライド４１を昇降方向に進退させる部材である。２つのスライド駆動部４２のそれぞれは、スライド４１を吊す吊下部４２ａと、吊下部４２ａを昇降方向に進退駆動させる駆動部４２ｂとを有している。吊下部４２ａは、駆動部４２ｂの動作に応じて駆動する棒状部材（サブピストン）であり、昇降方向に沿って延在している。また、吊下部４２ａの下端は、対応するスライド４１の連結部４１ｂ（図２を参照）に連結している。スライド駆動部４２は、油圧式のピストンシリンダと、油供給部３３から供給される作動油が収容される油室とを有している。このため、吊下部４２ａは、駆動部４２ｂ内に供給される作動油によって昇降し、且つ、スライド駆動部４２は、油供給部３３を有すると言える。

【0034】

吊下部４２ａであるサブピストンの径Ｄｄは、ピストン３２の基端部３２ａの径Ｄａよりも小さい。また、複数設けられているスライド駆動部４２のサブピストンの断面積の合計値は、ピストン３２の基端部３２ａの断面積よりも小さい。このため、油供給部３３から同じ条件（量、圧）の作動油を、型締力発生部及びスライド駆動部４２のそれぞれに供給した場合、スライド駆動部４２へ供給した方が高速でスライド４１を駆動できる。また、スライド駆動部４２におけるストローク（スライド４１を進退させることができる最大の距離）は、型締力発生部２２におけるストロークよりも長い。

【0035】

本実施形態では、スライド４１と型締力伝達部５１とは、一体化している。このため、スライド４１が昇降方向に進行（下降）した場合、型締力伝達部５１は、スライド４１と同じ量だけ下降する。

【0036】

制御部５は、型締力発生部２２及びスライド駆動部４２の駆動を制御する部材であり、例えばＣＰＵ（中央演算装置）等である。制御部５は、例えば、油供給部３３による油圧シリンダ３１への油供給を制御することによって、型締力発生部２２の駆動を制御する。また、制御部５は、例えば、油供給部３３によるスライド駆動部４２への油供給を制御することによって、スライド駆動部４２の駆動を制御する。制御部５による型締力発生部２２の制御と、スライド駆動部４２の制御とは、独立している。このため、ピストン３２とスライド４１とは、互いに異なるタイミングにて昇降方向に進行することが可能である。つまり、スライド駆動部４２へ作動油を供給し、型締力発生部２２へ作動油を供給しないことで、スライド４１は下降しながらもピストン３２は停止したままとすることが可能である。本実施形態では、制御部５は、スライド４１が昇降方向へ進行（下降）するようにスライド駆動部４２を制御した後、ピストン３２が昇降方向へ進行（下降）するように型締力発生部２２を制御する。なお、制御部５は、ブロック体駆動部５４の駆動を制御してもよい。

【0037】

次に、図４及び図５を用いながら、本実施形態に係る成形装置１を用いた成形方法の一例について説明する。図４及び図５は、成形装置による成形工程を示す図である。

【0038】

まず、第１工程として、図１に示されるように、ピストン３２及びスライド４１の位置を設定する（準備工程）。第１工程では、ピストン３２を上昇（退避）させると共に、スライド駆動部４２の吊下部４２ａを上昇（退避）させる。このとき、スライド４１の孔部４１ａにピストン３２の本体部３２ｂが挿通する（進入する）まで、スライド４１を上昇させる。これにより、下型Ｍ１と上型Ｍ２との昇降方向における距離を広げ、下型Ｍ１と上型Ｍ２との間に被成形物を搬入しやすくなる。第１工程では、型締力伝達部５１のブロック体５３は、スライド４１上にて上記第２位置に配置されているため、スライド４１は、ブロック体５３に阻害されることなくピストン３２の先端面３２ｃよりも基端部３２ａ側まで上昇する。この状態では、ピストン３２の先端面３２ｃは、スライド４１の孔部４１ａの下端内に位置している。

【0039】

次に、第２工程として、図４に示されるように、ピストン３２がスライド４１の孔部４１ａ外に位置するように、スライド４１を下降（進行）させる（スライド進行工程）。具体的には、被成形物を下型Ｍ１上に設置した後、スライド駆動部４２の吊下部４２ａが所定の位置まで下降することによってスライド４１を下降させる。これにより、下型Ｍ１と上型Ｍ２との昇降方向における距離を縮める。この際、スライド駆動部４２のサブピストンは、ピストン３２よりも小径であるため、スライド４１は高速で下降する。なお、スライド４１が所定の位置まで下降するとは、昇降方向におけるピストン３２の先端面３２ｃとスライド４１との間隔がブロック体５３の厚さ以上になる位置までスライド４１が下降することに相当する。

【0040】

また、第２工程では、スライド４１を下降させた後、ブロック体駆動部５４を制御し、ブロック体５３を上記第１位置まで進行させる（ブロック体進行工程）。これにより、昇降方向におけるピストン３２とスライド４１との間にブロック体５３を配置する。本実施形態では、ブロック体５３は、上記第１位置にてピストン３２の先端面３２ｃと接しているか、もしくは若干の隙間を有している。

【0041】

次に、第３工程として、図５に示されるように、ピストン３２を下降（進行）させる（ピストン進行工程）。第３工程では、ピストン３２の下降に伴う圧力をブロック体５３に伝達する。このとき、ブロック体５３に伝達された圧力がスライド４１に伝達し、スライド４１が下降する。これにより、下型Ｍ１と上型Ｍ２との上記距離をさらに縮め、下型Ｍ１と上型Ｍ２とが密着（型閉じ）する。この状態でピストン３２を介して上型Ｍ２を加圧することにより、下型Ｍ１と上型Ｍ２とが強固に型締され、被成形物の成形が行われる。この際、ピストン３２は、スライド駆動部４２のサブピストンよりも大径であるため、スライド４１を高速に低下させることはできないものの、型締時に大きな力をスライド４１及び上型Ｍ２に与えることができる。

【0042】

第３工程後、ピストン３２を上昇（退避）させる。続いて、ブロック体５３を上記第２位置に退避させた後にスライド４１を上昇（退避）させることによって、第１工程にて示した場所にピストン３２、スライド４１、及びブロック体５３を戻す。最後に、被成形物を成形装置１から回収する。

【0043】

以上説明したように、本実施形態に係る成形装置１によれば、昇降方向へ進退可能なピストン３２は、スライド４１に設けられる孔部４１ａに挿通可能になっている。これにより、スライド４１をピストン３２の先端面３２ｃよりもその基端部３２ａ側へ退避させる際に、ピストン３２にロッドが挿入される孔等を設けなくともよい。したがって、ピストン３２は、必要な型締力を発生させる断面積を超えて大きくなることを防止できる。また、成形装置１は、孔部４１ａを覆ってピストン３２が孔部４１ａに進入することを妨げる第１位置に位置するときに、ピストン３２からの型締力をスライド４１に伝達するブロック体５３を有する型締力伝達部５１を備えている。これにより、下型Ｍ１及び上型Ｍ２の型締を行う際に、ブロック体５３が第１位置に位置することによって、ピストン３２からの型締力をブロック体５３及びスライド４１を介して上型Ｍ２に良好に伝達できる。加えて、型締力伝達部５１を用いることによって、ピストン３２の移動量を低減できるので、型締力発生部２２における作動油が供給される油圧シリンダ３１も小型化できる。したがって、ピストン３２及び油圧シリンダ３１を有する型締力発生部２２のコンパクト化を実現できる。

【0044】

また、本実施形態に係る成形装置１を用いた成形方法によれば、第１工程にて、スライド４１をピストン３２の先端面３２ｃよりもその基端部３２ａ側へ退避させる。このとき、ピストン３２にロッドが挿入される孔等を設けることなくスライド４１を退避できるので、ピストン３２は、必要な型締力を発生させる断面積を超えて大きくなることを防止できる。また、第３工程では、第２工程にてピストン３２が孔部４１ａに進入することを妨げる第１位置に型締力伝達部５１のブロック体５３を進行させた後、ピストン３２を下降させてブロック体５３及びスライド４１を介して下型Ｍ１及び上型Ｍ２を型締する。これにより、ピストン３２からの型締力を上型Ｍ２に良好に伝達できる。加えて、ブロック体５３が上記第１位置に進行することによって、ピストン３２の移動量を低減できるので、ピストン３２を駆動させるための油圧シリンダ３１も小型化できる。したがって、ピストン３２及び油圧シリンダ３１を有する型締力発生部２２のコンパクト化を実現できる。

【0045】

また、スライド駆動部４２によりスライド４１が昇降（進退）する際、孔部４１ａにてピストン３２はスライド４１に対して摺動可能であってもよい。この場合、スライド４１とピストン３２とを独立して進退させることができる。

【0046】

また、成形装置１は、型締力発生部２２及びスライド駆動部４２のそれぞれの駆動を制御する制御部５を備え、制御部５は、スライド４１が進退方向へ進行するようにスライド駆動部４２を制御した後、ピストン３２が進退方向へ進行するように型締力発生部２２を制御するので、当該制御部５は、スライド４１とピストン３２とを独立して進退させることができる。このため、制御部５は、スライド駆動部４２によってスライド４１を高速駆動するように制御する一方で、スライド４１に高い型締力を与えるようにピストン３２の駆動を制御することができる。これにより、成形装置１における１回の成形サイクルにおいて、サイクルタイムの短縮と、高い型締力の発生との両立が可能になる。

【0047】

また、型締力伝達部５１は、昇降方向と直交する並進方向に進退制御されるので、ピストン３２及びスライド４１の進退方向と、型締力伝達部５１におけるブロック体５３の進退方向とが互いに直交している。これにより、スライド４１が下降した後、ピストン３２とスライド４１との間の第１位置にブロック体５３を容易に進行させることができる。

【0048】

また、スライド駆動部４２は、作動油が供給されることでサブピストンが進退する１又は複数の油圧式ピストンシリンダを有し、サブピストンの断面積の合計値は、ピストン３２の断面積よりも小さいので、サブピストンは、ピストン３２と比較して大きな圧力をスライド４１に加えることはできないものの、ピストン３２と比較して高速で駆動することができる。このため、スライド駆動部４２は、スライド４１を高速で駆動させることができる。加えて、ピストン３２は、サブピストンと比較して低速で駆動するものの、サブピストンと比較して大きな圧力をブロック体５３及びスライド４１等に加えることができる。したがって、成形装置１における１回の成形サイクルにおいて、スライド駆動部４２によるスライド４１の高速駆動に起因したサイクルタイムの短縮と、ピストン３２の駆動に起因した高い型締力の発生との両立が可能になる。

【0049】

加えて、油圧シリンダ３１に供給する作動油の単位時間あたりの流量を低減することによって、例えば大容量の作動油を供給及び回収するためのプレフィルバルブ等が不要になる。これにより、成形装置１を構成する部材数を低減できる。

【0050】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態における成形装置１において、上型Ｍ２が駆動せず、下型Ｍ１が駆動してもよい。この場合、成形装置１は、スライド４１及びスライド駆動部４２の代わりに下型Ｍ１を駆動させるための機構を備えることになる。更に、上型Ｍ２及び下型Ｍ１の双方が駆動するようにしてもよい。また、上型Ｍ２等は必ずしも昇降方向に沿って駆動しなくてもよい。換言すると、金型同士が合わさる方向は、昇降方向に限られない。この場合、ブロック体５３が移動する方向（ピストン３２等が進退する方向と直交する直交方向）は、水平方向に限られない。

【0051】

また、上記実施形態における成形装置１及び当該成形装置１を用いた成形方法として、鍛造成形以外の成形、例えば、特開２０１５−１１２６０８号に記載されている膨張成形等を適用してもよい。この場合、成形装置１は、下型Ｍ１及び上型Ｍ２以外に、下型Ｍ１及び上型Ｍ２の間で中空部材からなる被成形物を保持するための保持機構、当該中空部材を加熱するための加熱機構、中空部材に高圧ガスを吹き込むブロー機構、及び下型Ｍ１及び上型Ｍ２を冷却するための冷却機構等を備える。

【0052】

上記成形装置１を用いて膨張成形を行う場合、例えば、対となる下型Ｍ１及び上型Ｍ２同士を型閉じして、当該下型Ｍ１及び上型Ｍ２の間に配置された被成形物を膨張成形する。鍛造成形の場合、金型と被成形物とが接触することによって成形抵抗が生じ、この成形抵抗に打ち勝って上型Ｍ２をさらに下降させるため、ピストン３２にて加圧する必要がある。このため、成形装置１が被成形物を鍛造成形する場合、ピストン３２もある程度距離を下降しなければならず、当該ピストン３２のストロークの距離を確保する必要がある。これに対して、成形装置１が被成形物を膨張成形する場合、ピストン３２は、上型Ｍ２（もしくはスライド４１）が下降しきった状態あるいは下降しきる直前から、ブロック体５３等を介して当該上型Ｍ２を加圧すればよい。この場合、ピストン３２のストロークの距離は、鍛造成形等よりも短くてよく、当該ピストン３２のストロークに要する時間を短縮できる。したがって、上記成形装置１を用いた膨張成形によれば、ピストン３２を有する型締力発生部２２をさらにコンパクト化できると共に、成形時間を短縮できる。

【0053】

また、上記実施形態において、スライド駆動部４２及びブロック体駆動部５４の少なくとも一方は、油圧式ピストンシリンダ以外の駆動機構であってもよい。例えば、電動式のアクチュエータ等でもよい。また、スライド駆動部４２及びブロック体駆動部５４の数は、それぞれ２つに限られない。

【符号の説明】

【0054】

１…成形装置、２…下部フレーム、３…上部フレーム、４…柱状フレーム、５…制御部、２２…型締力発生部、２３…金型駆動部、３１…油圧シリンダ、３２…ピストン、３３…油供給部、４１…スライド、４１ａ…孔部、４２…スライド駆動部、４２ａ…吊下部（サブピストン）、５１…型締力伝達部、５３…ブロック体（力伝達体）、５４…ブロック体駆動部（力伝達体駆動部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】