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(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】6798949
(24)【登録日】2020年11月24日
(45)【発行日】2020年12月9日
(54)【発明の名称】鍛造金型装置および鍛造方法
(51)【国際特許分類】
B21J 13/02 20060101AFI20201130BHJP
B21K 1/14 20060101ALI20201130BHJP
B21D 37/02 20060101ALI20201130BHJP
F16D 3/20 20060101ALI20201130BHJP
【ＦＩ】
B21J13/02 C
B21K1/14 A
B21D37/02 Z
F16D3/20 J
【請求項の数】3
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2017-158515(P2017-158515)
(22)【出願日】2017年8月21日
(65)【公開番号】特開2019-34326(P2019-34326A)
(43)【公開日】2019年3月7日
【審査請求日】2020年3月16日
(73)【特許権者】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦
(74)【代理人】
【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛
(72)【発明者】
【氏名】山口 昌巳
(72)【発明者】
【氏名】沼本 潤
(72)【発明者】
【氏名】小幡 友文
【審査官】
大宮 功次
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１１−１１４６５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５７−０５６１３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−１４０９８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ２１Ｊ １３／０２
Ｂ２１Ｄ ３７／０２
Ｂ２１Ｋ １／１４
Ｆ１６Ｄ ３／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
継手軸線に対して傾斜するトラック溝を有する等速自在継手の内側継手部材を製造するための鍛造金型装置であって、
複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備え、
前記往復動機構を制御して、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイス間に隙間を設ける開状態と、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイスを密着させる閉状態との切り換えを所望のタイミングで行わせる制御機構を設け、前記制御機構は、少なくとも素材投入時に、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢に維持する閉状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であることを特徴とする鍛造金型装置。
複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備え、
前記往復動機構を制御して、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイス間に隙間を設ける開状態と、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイスを密着させる閉状態との切り換えを所望のタイミングで行わせる制御機構を設け、前記制御機構は、少なくとも素材投入時に、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢に維持する閉状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であることを特徴とする鍛造金型装置。
【請求項2】
前記往復動機構をシリンダ機構にて構成し、このシリンダ機構の動作を前記制御機構にて制御することを特徴とする請求項１に記載の鍛造金型装置。
【請求項3】
継手軸線に対して傾斜するトラック溝を有する等速自在継手の内側継手部材を製造する鍛造方法であって、
複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備えた鍛造金型装置を用い、
素材をダイス列の内側に投入する素材投入工程と、上下のパンチを相対的に接近させる閉塞工程と、上下のパンチをさらに接近させて素材を圧縮する成形工程と、上下のパンチを相対的に離間させる開放工程と、成形されてなる成形品を排出する排出工程とを備え、 素材投入工程と閉塞工程と成形工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢とする閉状態とし、開放工程と排出工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させた開状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であることを特徴とする鍛造方法。
複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備えた鍛造金型装置を用い、
素材をダイス列の内側に投入する素材投入工程と、上下のパンチを相対的に接近させる閉塞工程と、上下のパンチをさらに接近させて素材を圧縮する成形工程と、上下のパンチを相対的に離間させる開放工程と、成形されてなる成形品を排出する排出工程とを備え、 素材投入工程と閉塞工程と成形工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢とする閉状態とし、開放工程と排出工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させた開状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であることを特徴とする鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鍛造金型装置および鍛造方法に関し、特に、継手軸線に対して傾斜するトラック溝を有する等速自在継手の内側継手部材を製造するための鍛造金型装置および鍛造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
図２４に示すような等速自在継手の内側継手部材１を製造（成形）する装置としては、特許文献１等に記載の鍛造金型装置が知られている。内側継手部材１は、軸心孔２を有する円盤形状体からなり、その外径面に、溝底断面形状が曲線状のトラック溝３を周方向に沿って所定ピッチで形成したものである。この装置は、図２５と図２６に示すように、複数の分割ダイス５を円周方向に並べたダイス列６と、このダイス列６の内側に挿入された素材Ｗ１を軸方向に圧縮する上下一対のパンチ７，８等を備えたものである。なお、ダイス列６は、下方のパンチ８が付設される下型（図示省略）に配設され、上方パンチ７は上型（図示省略）に付設されている。
【0003】
分割ダイス５は、一対の側面５ａ、５ａが装置外径側から装置内径側に向かって接近するテーパ面とされた平面視三角形状のブロック体からなり、図２５および図２６に示すように、８個が周方向に沿って配設されることによって、ダイス列６を形成する。そして、各分割ダイスの内径部には、トラック溝成形型面５ｂおよび外径面成形型面５ｃが設けられ、弾性機構によって、常時外径方向へ付勢されている。
【0004】
このため、自由状態では、図２５や図２６に示すように、各分割ダイス５は、外径方向にスライドした状態となって、周方向に隣り合う分割ダイス５間に隙間が設けられた状態となっている。従って、ダイス列６の内径側には、投入する素材（ワーク）Ｗ１よりも大きいスペースが形成される。
【0005】
このように設定された鍛造金型装置では、ダイス列６を、各分割ダイス５を外径方向にスライドさせた、図２５と図２６に示すような開状態として、このダイス列６の内径側に設けられたスペースに素材Ｗ１を投入する。この場合、下パンチ８を上昇させておいて、この下パンチ８にて素材Ｗ１を受ける。
【0006】
この状態で、上型を下降させる。この下降によって、ダイス列６の分割ダイス５が内径方向へ移動する。その後、上パンチ７の下降及び下パンチ８の上昇を行って、上パンチ７にて素材Ｗ１の上面を押圧するとともに、下パンチ８にて素材Ｗ１の下面を押圧する。すなわち、上パンチ７と下パンチ８にて素材Ｗ１を上下から圧縮する。これによって、素材が上下パンチ７，８で囲まれる空間内で塑性変形して鍛造成形が終了する。すなわち、鍛造済素材（図示省略）が形成される。その後は、この鍛造金型装置を開状態（上下型を分離状態）として、下パンチ８をノックアウトピンとして鍛造済素材を取り出すことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００２−１３０３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、溝底縦断面形状がアンダーカット形状（溝底縦断面形状が直線部と曲線部とを有するもの）を持った曲線状のトラック溝を有し、且つトラック溝が内輪軸方向に対し傾斜角度を有する等速自在継手の内側継手部材を成形する場合、上記従来技術にて成形を行うが製品形状の特性から素材の比（全高/径）が１．１と小さくなる。
【0009】
また、分割ダイス５は、アンダーカット形状である鍛造済素材が排出方向へ干渉しないように、十分な隙間を設けるため、成形時以外は弾性機構（ばね部材）により拡径している。そこに素材Ｗ１を投入した場合、分割ダイスと素材Ｗ１の隙間が大きく不安定な状態となる可能性が高い。結果、図２５（ａ）（ｂ）に示すように挿入不良（この場合、素材Ｗ１の軸線ＷＬが上下パンチ７、８の軸線Ｌに対して傾斜する状態）になったり、図２６（ａ）（ｂ）に示すように、横倒れ（素材Ｗ１の軸線ＷＬが上下パンチ７、８の軸線Ｌに対して直交する状態）等が発生する。このような挿入不良や横倒れ等が発生すれば、成形不可能（金型破損）となる。
【0010】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、素材投入時に、素材（ワーク）が挿入不良や横倒れ等が発生することなく、高精度の鍛造成形を行うことができる鍛造金型装置および鍛造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の鍛造金型装置は、継手軸線に対して傾斜するトラック溝を有する等速自在継手の内側継手部材を製造するための鍛造金型装置であって、複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備え、前記往復動機構を制御して、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイス間に隙間を設ける開状態と、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて周方向に沿って隣り合うダイスを密着させる閉状態との切り換えを所望のタイミングで行わせる制御機構を設け、前記制御機構は、少なくとも素材投入時に、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢に維持する閉状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であるものである。
【0012】
本発明の鍛造金型装置によれば、素材投入時に、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢に維持する閉状態とするものであるので、この装置に投入された素材の挿入不良や横倒れ等の発生を有効に防止できる。
【0013】
前記往復動機構をシリンダ機構にて構成し、このシリンダ機構の動作を前記制御機構にて制御することができる。シリンダ機構として、空気圧シリンダであっても、油圧シリンダであってもよい。空気圧シリンダは、シンプルな構造なので取り扱いが簡単で、価格も安くでき、また、応答性や大きさ・重量、情報処理能力は平均的でバランスが取れたシリンダとなる。油圧シリンダは、小型の油圧ポンプでも大きな力を出すことができ、応答速度が非常に速く、コントロールもしやすいことから、超低速から高速まで幅広く利用できるシリンダである。位置決めも正確にコントロールすることができ、大出力が可能である。電動シリンダ等であってもよい。電動シリンダは、ボールネジ、リニアガイド、ACサーボモータで構成された電気駆動のシリンダであり、エアシリンダと同様に使え、ポンプが不要で電源に接続するだけの簡単な配線で使えるほか、オイルミストの飛散がない、ランニングコストが安いなどの利点がある。
【0015】
本発明の鍛造方法は、継手軸線に対して傾斜するトラック溝を有する等速自在継手の内側継手部材を製造する鍛造方法であって、複数の分割ダイスを周方向に沿って配設されてなるダイス列と、ダイス列の各ダイスを径方向に沿って往復動させる往復動機構と、ダイス列の内側に投入された素材を軸方向に圧縮する上下一対のパンチとを備えた鍛造金型装置を用い、素材をダイス列の内側に投入する素材投入工程と、上下のパンチを相対的に接近させる閉塞工程と、上下のパンチをさらに接近させて素材を圧縮する成形工程と、上下のパンチを相対的に離間させる開放工程と、成形されてなる成形品を排出する排出工程とを備え、素材投入工程と閉塞工程と成形工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢とする閉状態とし、開放工程と排出工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させた開状態とするものであり、前記内側継手部材は、周方向に隣り合うトラック溝の傾斜方向が反対方向に形成され、各トラック溝の溝底縦断面形状が、円弧部と直線部とを有するアンダーカット形状であるものである。
【0016】
本発明の鍛造方法によれば、素材投入工程と閉塞工程と成形工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを内径方向に移動させて素材を安定姿勢とする閉状態としているので、この装置に投入された素材の挿入不良や横倒れ等の発生を有効に防止できる。また、開放工程と排出工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させた開状態とするので、鍛造完成品の鍛造金型装置からの取り出しが容易である。
【発明の効果】
【0018】
本発明では、投入された素材の挿入不良や横倒れ等を有効に防止できる。このため、高精度の鍛造加工（成形）を行うことができる。また、開放工程と排出工程とにおいては、ダイス列の各ダイスを外径方向に移動させた開状態とすることができ、鍛造完成品の鍛造金型装置からの取り出しが容易であり、生産性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の鍛造金型装置の閉塞工程前の要部拡大断面図である。
【図2】本発明の鍛造金型装置の排出工程を示す要部拡大断面図である。
【図3】往復動機構の簡略図である。
【図4】本発明の鍛造金型装置の制御回路の簡略ブロック図である。
【図6】素材投入前の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図7】素材投入時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図8】上下型の接触時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図9】上下型の閉塞時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図10】成形時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図11】上下型開放時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図12】上型上昇時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図13】鍛造完成品の排出時の鍛造金型装置の要部拡大断面図である。
【図14】素材投入前のダイス列の平面図である。
【図15】素材投入時のダイス列の平面図である。
【図16】素材に対して上下型が接触している状態のダイス列の平面図である。
【図17】上下型の閉塞時のダイス列の平面図である。
【図18】成形時のダイス列の平面図である。
【図19】上下型開放時のダイス列の平面図である。
【図20】上型上昇時のダイス列の平面図である。
【図21】鍛造完成品排出時のダイス列の平面図である。
【図22】本発明に係る鍛造金型装置で鍛造成形されてなる内側継手部材を用いた等速自在継手の縦断面図である。
【図24】等速自在継手の内側継手部材の一部省略した斜視図である。
【図25】従来の鍛造金型装置への素材投入時のダイス列を示し、（ａ）は挿入不良状態の平面図であり、（ｂ）は挿入不良状態の断面図である。
【図26】従来の鍛造金型装置への素材投入時のダイス列を示し、（ａ）は横倒れ状態の平面図であり、（ｂ）は横倒れ状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下本発明の実施の形態を図１〜図２３に基づいて説明する。図１と図２は、本発明に係る鍛造金型装置の要部断面図を示す。この鍛造金型装置は、図２２と図２３に示す等速自在継手１４１の内側継手部材１４３を鍛造成形するものである。
【0021】
等速自在継手１４１は、球状内周面１４６に軸方向に延びる複数のトラック溝１４７が形成された外側継手部材１４２と、球状外周面１４８に外側継手部材１４２のトラック溝１４７と対をなす複数のトラック溝１４９が形成された内側継手部材１４３と、外側継手部材１４２のトラック溝１４７と内側継手部材１４３のトラック溝１４９との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のボール１４４と、ボール１４４を保持する保持器１４５とを備える。保持器は、外側継手部材１４２の球状内周面１４６および内側継手部材１４３の球状外周面１４８にそれぞれ嵌合する球状外周面１５２および球状内周面１５３を有する。
【0022】
この等速自在継手１４１において、外側継手部材１４２のトラック溝１４７は、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含んで継手の軸線ｎ−ｎと直交する平面（継手中心平面）を境にしてその奥側および開口側を、それぞれ、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧部１４７ａおよび直線部１４７ｂとしたものである。一方、内側継手部材１４３のトラック溝１４９は、継手中心平面を境にしてその開口側および奥側を、それぞれ、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧部１４９ａおよび直線部１４９ｂとしたものである。
【0023】
そして、図２３に示すように、トラック溝１４７，１４９は、それぞれ、継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝１４７Ａ，１４７Ｂおよび１４９Ａ，１４９Ｂで互いに反対方向に形成されている。このため、トラック溝１４７Ａの円弧部１４７ａは円弧部１４７Ａａと呼び、トラック溝１４７Ａの直線部１４７ｂは円弧部１４７Ａｂと呼び、トラック溝１４７Ｂの円弧部１４７ａは円弧部１４７Ｂａと呼び、トラック溝１４７Ｂの直線部１４７ｂは円弧部１４７Ｂｂと呼びことになる。また、トラック溝１４９Ａの円弧部１４９ａは円弧部１４９Ａａと呼び、トラック溝１４９Ａの直線部１４９ｂは円弧部１４９Ａｂと呼び、トラック溝１４９Ｂの円弧部１４９ａは円弧部１４９Ｂａと呼び、トラック溝１４９Ｂの直線部１４９ｂは円弧部１４９Ｂｂと呼びことになる。
【0024】
外側継手部材１４２および内側継手部材１４３の対をなすトラック溝１４７Ａ，１４９Ａおよび１４７Ｂ,１４９Ｂの各交差部にボール１４４が配置されている。したがって、図示のような作動角０°の状態で両継手部材１４２，１４３が相対回転すると、トラック溝１４７Ａ,１４９Ａの間に形成されるくさび角の開く方向と、１４７Ｂ，１４９Ｂの間に形成されるくさび角の開く方向とが互いに反対方向となり、保持器１４５の周方向に隣り合うポケット部１４５ａにボール１４４から相反する方向の力が作用することから、保持器１４５は継手中心Ｏ位置で安定する。このため、保持器１４５の球状外周面１５２と外側継手部材１４２の球状内周面１４６との接触力、および保持器１４５の球状内周面１５３と内側継手部材１４３の球状外周面１４８との接触力が抑制され、継手の作動性が向上する結果、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。
【0025】
本発明の鍛造金型装置は、図１等に示す炭素鋼等からなる円柱状の素材（ワーク）Ｗ１を、トラック溝１４９の仕上がり形状および球形外面を有する形状のもの、すなわち、図２４に示す形状の内側継手鍛造品１４３´を鍛造することになる。そして、この鍛造にて得た鍛造済素材Ｗは、図１０等に示すように、内径孔１９が、軸方向の中間に底壁２０を有する未貫通のものである。このため、この鍛造済素材Ｗの底部をプレス工程で打ち抜き、または旋削加工で除去し、その内径孔に雌スプラインを形成し、幅面と球面外面とを旋削又は研削等の機械加工で仕上げる。さらに、内径孔の開口縁等の細部の機械加工を行い、熱処理を施すことによって、等速自在継手の内側継手部材１４３を形成する。なお、内側継手鍛造品１４３´は、機械加工による仕上げ加工、及び熱処理を行っていない部品であり、従来の等速自在継手の内側継手部材１と同一形状品である。このため、従来の内側継手部材１を示す図２４に、本発明の鍛造金型装置で鍛造した内側継手鍛造品の符号１４３´を付している。
【0026】
鍛造金型装置は、図６に示すように、上型２１と、下型２２と、上型２１側に配設される上パンチ部材２３と、下型２２側に配設される下パンチ部材２４と、下型２２側に配設されるダイス列２６等とを備える。
【0027】
上型２１は、油圧シリンダ等の上型昇降駆動機構Ｋ１（図４参照）により昇降可能とされる。また、上型２１には、上パンチ部材２３が上下動可能に収納される孔部２７が形成され、上パンチ部材２３は、油圧シリンダ等の上パンチ上下動機構Ｕ１（図４参照）により上下動可能とされる。上パンチ部材２３は、図６〜図１３等に示すように、パンチ本体２３ａと、このパンチ本体２３ａの外周側に配設される上リングパンチ２３ｂと、これらを受けるボス部２３ｃとを有する。なお、孔部２７の内径面には、上パンチ部材２３をガイドするガイド構造２８が設けられている。
【0028】
下型２２は、油圧シリンダ等の下型昇降駆動機構Ｋ２（図４参照）により昇降可能とされる。また、下型２２には、下パンチ部材２４が上下動可能に収納される孔部３０が形成され、下パンチ部材２４は、油圧シリンダ等の下パンチ上下動機構Ｕ２（図４参照）により上下動可能とされる。下パンチ部材２４は、図１と図２に示すように、パンチ本体２４ａと、このパンチ本体２４ａの外周側に配設されるリングパンチ２４ｂと、これらを受けるボス部２４ｃとを有する。なお、孔部３０の内径面には、下パンチ部材２４をガイドするガイド構造３１が設けられている。
【0029】
下型２２側に配設されるダイス列２６は、図１４と図１５等に示すように、周方向に沿って配設される複数個（図例では、８個）の分割ダイス２５からなる。各分割ダイス２５は、一対の側面２５ａ，２５ａが装置外径側から装置内径側に向かって接近するテーパ面とされた平面視三角形状のブロック体からなる。
【0030】
側面２５ａ，２５ａは径方向に延びるものであって、図１４と図１５に示すように、装置中心にスライドして、周方向に隣り合う分割ダイス２５の相対面する側面同士が接触乃至密接した状態となれば、ダイス列２６が平面視リング形状をなすことになる。また、このダイス列２６の各分割ダイスの内径部に、所定ピッチでトラック溝成形型面２５ｂおよび外径面成形型面２５ｃが設けられる。各分割ダイス２５の外径部は、上方から下方に向かって外径方向へ拡径するテーパ面部２９とされる。このテーパ面部２９は、中央の第１部２９ａと、この第１部２９ａの両側の一対の第２部２９ｂ、２９ｂと、第２部２９ｂ、２９ｂに連設される一対の側部２９ｃ、２９ｃとからなる。
【0031】
各分割ダイス２５は、図１と図２等に示すように、往復動機構Ｍを介して径方向に沿って往復動する。往復動機構Ｍはシリンダ機構Ｍ１にて構成される。この場合のシリンダ機構Ｍ１は、シリンダーチューブ３２と、このシリンダーチューブ３２内に嵌入されるピストンロッド３３と、シリンダーチューブ３２内に収容されるスプリング３４とを備えた単動シリンダである。
【0032】
シリンダーチューブ３２には、第１室３５と第２室３６とが設けられる。すなわち、シリンダーチューブ３２は、有底円筒体からなる本体部３２ａと、この本体部３２ａの開口に設けられる蓋部材３２ｂとを備え、本体部３２ａの底壁３２ａ１の凹部が設けられ、この凹部が前記第２室３６を構成する。また、蓋部材３２ｂと本体部３２ａの底壁３２ａ１との間で前記第１室３５を構成する。
【0033】
ピストンロッド３３は、ピストン部３３ａと軸本体３３ｂとからなり、ピストン部３３ａが第１室３５に往復動自在に嵌入され、軸本体３３ｂが蓋部材３２ｂの貫通孔を介して第１室３５から外部に突出する。そして、ピストン部３３ａと蓋部材３２ｂとの間にスプリング３４が介在されている。このため、自由状態では、図１に示すように、ピストンロッド３３がこのスプリング３４の弾性力に押圧されてピストン部３３ａが本体部３２ａの底壁３２ａ１に接触した状態となっている。
【0034】
ピストンロッド３３の軸本体３３ｂの突出端部には、分割ダイス２５に連結される連結部材３７が取付られている。この連結部材３７は、ピストンロッド３３の軸本体３３ｂの突出端部にボルト部材４０を介して取付られて軸方向に延びる第１部３７ａと、この第１部３７ａから内径方向に延びる第２部３７ｂと、この第２部３７ｂから軸方向（上下方向）に延びる第３部３７ｃとからなり、第３部３７ｃが分割ダイス２５にボルト部材４１を介して連結される。なお、分割ダイス２５は、下型２２に設けられて受け台４２に受けられている。
【0035】
そして、第２室３６には油圧路３９が接続され、この油圧路３９からこの第２室３６に油圧が供給されることになる。このため、図１に示す状態（第２室３６に油圧が供給されていな状態であって、ピストン部３３ａが本体部３２ａの底壁３２ａ１に接触している状態）では、分割ダイス２５が内径方向に移動して、図１４と図１５に示すように、周方向に沿って隣り合う分割ダイス２５の相対面する側面２５ａ、２５ａが接触する状態のダイス列２６が閉状態となっている。
【0036】
この図１に示す状態から、第２室３６に油圧を供給すれば、ピストンロッド３３が図２に示すように、外径方向へ移動することになる。このように移動すれば、連結部材３７を介して連結されている分割ダイス２５が外径方向に移動してダイス列２６が開状態（周方向に沿って隣り合う分割ダイス２５の相対面する側面２５ａ、２５ａ間に隙間が形成される状態、図１９〜図２１等に示す状態）となる。
【0037】
ところで、周方向に沿って複数個（この場合、８個）の分割ダイス２５毎に図３に示すようにシリンダ機構Ｍ１が接続されることになる。各シリンダ機構Ｍ１には油圧路３９が接続される。この油圧路３９には、油圧タンク４５と、減圧制御弁４６と、制御弁４７と、シャトル弁４８，４９等が配設され、油圧回路Ｈが形成される。
【0038】
また、上型２１には、図６等に示すように、ダイスベース５０が配置され、ダイスベース５０の内側には上側プレート５１が設けられている。このダイスベース５０は、各分割ダイス２５の外径端部が嵌合する複数の凹部５２を有するものであり、この凹部５２の内面に、分割ダイス２５の外径部に沿うように、ダイスガイド面５３が形成されている。すなわち、ダイスガイド面５３がダイスベース５０の軸方向の移動によって、分割ダイス２５を内径方向へ押圧する面となる。
【0039】
この装置は、図４に示すような制御機構（制御手段）５５を備える。ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューター等で構成することができる。また、制御機構５５には、記憶手段としての記憶装置を備え、上下型２１，２２の上下動のタイミング、上下パンチ部材２３，２４の上下動のタイミング、油圧回路Ｈの制御弁４７に切り換えるタイミング等は予め記憶されている。記憶手段としての記憶装置は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなる。なお、ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。すなわち、上下型２１，２２の昇降動作、上下パンチの上下動作、ダイス列の開閉動作のタイミング制御を行うことになる。
【0040】
本発明の鍛造方法は、前記鍛造金型装置を用いて、図５に示すように、素材投入工程６１と、閉塞工程６２と、成形工程６３と、開放工程６４と、排出工程６５とを備える。素材投入工程６１には、鍛造金型装置への素材投入前のダイス列を閉状態とする準備工程（素材投入前（閉））と、ダイス列２６を閉状態で鍛造金型装置へ素材を投入する投入工程（素材投入時（閉））とがある。また、閉塞工程６２には、ダイス列２６を閉状態を維持しつつ上下型２１，２２を素材に接触させる工程（上下型接触時（閉））と、上下型を相対的に接近させて、金型装置を閉塞状態とする工程（上下型閉塞時（閉））とがある。成形工程６３は上下パンチ部材部材２３、２４を相互に接近させて成形する工程（成形時（閉））である。開放工程６４には、上下型２１，２２を相互に離間させてダイス列を開状態とする工程（上下型開放時（開））と、ダイス列２６を開状態のまま上型２１を上昇させる工程（上型上昇時（開））とがある。排出工程６５は、鍛造済素材を金型装置から排出する工程（ワーク排出時（開））である。なお、図５の各工程の（閉）とは、ダイス列２６が閉状態（シリンダ機構Ｍ１の第２室３６に油圧を供給することなく、スプリング３４の弾性力にてピストンロッド３３を内径方向へ移動させて、各分割ダイス２５を内径方向へ移動させている状態)であることを示し、図５の各工程の（開）とは、ダイス列２６が開状態（シリンダ機構Ｍ１の第２室３６に油圧を供給して、スプリング３４の弾性力に抗してピストンロッド３３を外径方向へ移動させて、各分割ダイス２５を外径方向へ移動させている状態）であることを示している。
【0041】
次に、図５に示す工程を、図６〜図１３、及び図１４〜図２１を用いて説明する。まず、図６に示すように、上型２１と下型２２とが離間した金型装置開状態とする。この際、下パンチ部材２４を下降させておく。また、シリンダ機構Ｍ１の第２室３６に油圧を供給することなく、スプリング３４の弾性力にてピストンロッド３３を内径方向へ移動させて、各分割ダイス２５を内径方向へ移動させて、分割ダイス２５を内径方向に移動させる。すなわち、図１４に示すように、周方向に隣り合う分割ダイス２５の側面を接触するダイス列閉状態とする。これが、準備工程（素材投入前（閉））である。
【0042】
この状態で、図７に示すように、円柱形状の素材（ワーク）Ｗ１を、ダイス列２６の内部に投入する投入工程（素材投入時（閉））を行う。このように素材Ｗ１を投入すれば、下パンチ部材２４のパンチ本体２４ａの上面２４ａ１で、素材Ｗ１の下面Ｗ１ａが受けられ、また、素材Ｗ１の外周面Ｗ１ｃは、図１５に示すように、ダイス列２６の内径面部にて接触している。これによって、素材Ｗ１は、その軸線が上下パンチ部材２３，２４の軸線に一致した正規位置に保持される。
【0043】
次に、図８に示すように、上型２１と下型２２とを相対的に接近させて、上パンチ部材２３のパンチ本体２３ａの下面２３ａ１を素材Ｗ１の上面Ｗ１ｂに接触させる。すなわち、図５に示す閉塞工程６２の上下型接触時（閉）状態とする。その後、図９に示すように、上パンチ部材２３と下パンチ部材２４とをさらに接近させる。これにより、素材Ｗ１の上面Ｗ１ｂに形成される凹部に上パンチ部材２３の下部を嵌合させるとともに、素材Ｗ１の下面Ｗ１ａに形成された凹部に下パンチ部材２４の上部を嵌合させる工程、すなわち、図５に示す上下型閉塞時（閉）を行う。図８及び図９に示す状態では、図１６及び図１７に示すように、素材Ｗ１の外周面Ｗ１ｃはダイス列２６の内径面部にて接触している。
【0044】
次に、図１０に示すように、上パンチ部材２３と下パンチ部材２４とをさらに接近させて、鍛造済素材Ｗ（内径孔１９が、軸方向の中間に底壁２０を有する未貫通のものである）を図１８に示すように成形する。すなわち、図５の成形時（閉）を行う。この場合、上パンチ部材２３は、そのパンチ本体２３ａの下端部よりも上リングパンチ２３ｂの下面２３ｂ１が上方に後退しているとともに、下パンチ部材２４の上端部よりも下リングパンチ２４ｂの下方に後退している。
【0045】
このため、上パンチ部材２３のパンチ本体２３ａの下端部及び下パンチ部材２４のパンチ本体２４ａの上端部にて底壁２０付きの内径孔１９を成形し、上パンチ部材２３の上リングパンチ２３ｂの下面２３ｂ１（図６参照）が、鍛造済素材（鍛造済ワーク）Ｗの上面Ｗｂを成形し、下パンチ部材２４の下リングパンチ２４ｂの上面２４ｂ１（図１参照）が、鍛造済ワークＷの下面Ｗａを成形する。その後は、図１１に示すように、上下型２１、２２を離間させるとともに、ダイス列２６の分割ダイス２５を僅かに外径方向へスライドさせてダイス列２６を、図１９に示すように、開状態(シリンダ機構Ｍ１の第２室３６に油圧を供給して、スプリング３４の弾性力に抗してピストンロッド３３を外径方向へ移動させて、各分割ダイス２５を外径方向へ移動させている状態）とする。すなわち、図５に示す上下型開放時（開）とする。なお、図１９に示す開状態では、分割ダイス２５をさらに外径方向へスライド可能な状態の開状態である。
【0046】
その後は、図１２に示すように、上下型２１，２２を離間させて上パンチ部材２３を上昇させるとともに、図２０に示すように、分割ダイス２５をさらに外径方向へスライドさせてダイス列２６を開状態（シリンダ機構Ｍ１の第２室３６に油圧を供給して、スプリング３４の弾性力に抗してピストンロッド３３を外径方向へ移動させて、各分割ダイス２５を外径方向へ移動させている状態）とする。すなわち、図５の上型上昇時（開）とする。つぎに、図１３に示すように、下パンチ部材２４を上昇させて、鍛造済ワークＷの取り出しを行う（この状態では、ダイス列２６は図２１に示す状態である）。すなわち、図５のワーク排出時（開）とする。これによって、鍛造加工が終了する。
【0047】
本発明の鍛造金型装置によれば、素材投入時に、ダイス列２６の各ダイス２５を内径方向に移動させて素材Ｗ１を安定姿勢に維持する閉状態とするものであるので、この装置に投入された素材Ｗ１の挿入不良や横倒れ等の発生を有効に防止できる。
【0048】
投入された素材Ｗ１の挿入不良や横倒れ等を有効に防止できる。このため、高精度の造加工（成形）を行うことができる。また、開放工程６４と排出工程６４とにおいては、ダイス列２６の各ダイス２５を外径方向に移動させた開状態とすることができ、鍛造完成品である鍛造済ワーク（鍛造済素材）Ｗの鍛造金型装置からの取り出しが容易であり、生産性に優れる。また、素材投入工程６１と閉塞工程６２と成形工程６３とにおいては、ダイス列２６の各ダイス２５を内径方向に移動させて素材を安定姿勢とする閉状態としているので、トラック溝１４９が継手軸線に対して傾斜するとともに、アンダーカット形状であっても、挿入不良や横倒れ等の発生を有効に防止することができ、安定した鍛造加工（成形）を行うことができる。
【0049】
往復動機構Ｍをシリンダ機構Ｍ１にて構成し、このシリンダ機構Ｍ１の動作を制御機構５５にて制御することができる。シリンダ機構Ｍ１として、空気圧シリンダであっても、油圧シリンダであってもよい。空気圧シリンダは、シンプルな構造なので取り扱いが簡単で、価格も安くでき、また、応答性や大きさ・重量、情報処理能力は平均的でバランスが取れたシリンダとなる。油圧シリンダは、小型の油圧ポンプでも大きな力を出すことができ、応答速度が非常に速く、コントロールもしやすいことから、超低速から高速まで幅広く利用できるシリンダである。位置決めも正確にコントロールすることができ、大出力が可能である。電動シリンダ等であってもよい。電動シリンダは、ボールネジ、リニアガイド、ACサーボモータで構成された電気駆動のシリンダであり、エアシリンダと同様に使え、ポンプが不要で電源に接続するだけの簡単な配線で使えるほか、オイルミストの飛散がない、ランニングコストが安いなどの利点がある。
【0050】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、等速自在継手として、アンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手であったが、バーフィールドタイプの固定式等速自在継手であってもよいまた、クロスグルーブタイプの摺動式等速自在継手であってもよい。クロスグルーブタイプの等速自在継手を用いる場合、フロートタイプやノンフロートタイプであってもよく、トリポードタイプを用いる場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。また、内側継手部材のトラック溝数の増減は任意であり、溝形状として、アンダーカット形状に限るものではなく、溝底が円弧部のみのものであってもよい。すなわち、ダイス列２６の分割ダイス２５の数の増減は任意であり、トラック溝成形型面２５ｂおよび外径面成形型面２５ｃの形状も任意に設定できる。
【0051】
上下型２１，２２を接近・離間させる場合、下型２２を固定して上型２１のみを上下動させても、上下型２１，２２の両者を上下動させても、上型２１を固定して下型のみを上下動させてもよい。また、上下パンチ部材２３，２４を接近・離間させる場合、下パンチ部材２４を固定して上パンチ部材２３のみを上下動させても、上下パンチ部材２３，２４の両者を上下動させても、上パンチ部材２３を固定して下パンチ部材２４のみを上下動させてもよい。
【0052】
また、前記実施形態では、素材投入工程６１と閉塞工程６２と成形工程６３とにおいてダイス列２６を閉状態とし、開放工程６４と排出工程６５とにおいてダイス列２６を開状態としている。このように構成することが、高精度の鍛造する上で好ましい。しかしながら、制御機構（制御手段）５５にて、ダイス列２６の開状態と、ダイス列２６の閉状態との切り換えを所望のタイミングで行わせることができるので、少なくとも、素材投入工程６１において、ダイス列２６を閉状態となっていればよいので、他の工程において、ダイス列２６を、閉状態としたり、開状態としたりできる。
【符号の説明】
【0053】
２３ 上パンチ部材２４ 下パンチ部材
２５ 分割ダイス
２５ａ 側面
２６ ダイス列
５５ 制御機構
６１ 素材投入工程
６２ 閉塞工程
６３ 成形工程
６４ 開放工程
６５ 排出工程
１４３ 内側継手部材
１４９ トラック溝
１４９ａ 円弧部
１４９ｂ 直線部
Ｍ 往復動機構
Ｍ１ シリンダ機構
Ｗ１ 素材（ワーク）
Ｗ 鍛造済素材（鍛造済ワーク）