特開 2025-36015 鍛造プレス装置及び鍛造品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025036015

(43)【公開日】2025-03-14

(54)【発明の名称】鍛造プレス装置及び鍛造品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21J 13/02 20060101AFI20250306BHJP

   B21J 5/06 20060101ALI20250306BHJP

   B21J 9/06 20060101ALI20250306BHJP

【ＦＩ】

B21J13/02 Z

B21J5/06 Z

B21J9/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024018486

(22)【出願日】2024-02-09

(31)【優先権主張番号】P 2023139043

(32)【優先日】2023-08-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000116655

【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094190

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 清路

(74)【代理人】

【識別番号】100151127

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 勝雅

(74)【代理人】

【氏名又は名称】平岩 康幸

(72)【発明者】

【氏名】駒田 伸弥

(72)【発明者】

【氏名】奥 順也

(72)【発明者】

【氏名】河口 充裕

(72)【発明者】

【氏名】清田 安彦

(72)【発明者】

【氏名】中越 和人

【テーマコード（参考）】

4E087

【Ｆターム（参考）】

4E087CA13

4E087CB01

4E087EA12

4E087EC02

4E087HA35

(57)【要約】

【課題】密閉鍛造のように金型とワークの間に隙間が殆どない場合であっても、プレス成形時にスケールを効果的に回収することができる鍛造プレス装置及びこれを用いる鍛造品の製造方法を提供する。
【解決手段】本鍛造プレス装置１Ａは、仮プレス動作Ｑ１と、一方の金型（上型２）とワークＷとの間に隙間Ｓ１を形成する戻し動作Ｑ２と、本プレス動作Ｑ３と、を行うとともに、一対の金型の間に隙間と連通する密閉空間Ｓ２を形成するように構成されており、一方の金型には、その成形面１１に開口するようにエアー噴射口１５が設けられている。そして、戻し動作の際に、隙間を介してエアー噴射口から噴射されるエアーによりワークの表面上のスケールＯを密閉空間内に飛散させ、その飛散されたスケールを密閉空間から外部へ吸引回収する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動軸線に沿って互いに近接離間可能な一対の金型の間でワークをプレスする鍛造プレス装置であって、
前記一対の金型を互いに近接させて前記ワークを仮押しする仮プレス動作と、
前記ワークの仮押しを解除するように前記一対の金型を互いに離間させて前記一対の金型のうちの一方の金型と前記ワークとの間に隙間を形成する戻し動作と、
前記一対の金型を互いに近接させて前記ワークを本押しする本プレス動作と、を行うとともに、
前記一対の金型の間に前記隙間と連通する密閉空間を形成することが可能に構成されており、
前記一方の金型には、その成形面に開口するようにエアー噴射口が設けられており、
前記戻し動作の際に、前記隙間を介して前記エアー噴射口から噴射されるエアーにより前記ワークの表面上のスケールを前記密閉空間内に飛散させ、その飛散された前記スケールを前記密閉空間から外部へ吸引回収することを特徴とする鍛造プレス装置。

【請求項2】

前記一方の金型の前記成形面は、前記エアー噴射口が開口し且つ前記ワークの外周面又は内周面と当接する拘束面を有し、
前記拘束面は、前記他方の金型に向かうに連れて拡径又は縮径するテーパ部及び／又は湾曲部を有する請求項１に記載の鍛造プレス装置。

【請求項3】

前記拘束面は、前記テーパ部又は前記湾曲部の端部と連なる湾曲端部を有する請求項２に記載の鍛造プレス装置。

【請求項4】

前記一方の金型には、前記成形面において前記移動軸線方向にずれた位置で開口するように複数の前記エアー噴射口が設けられている請求項１に記載の鍛造プレス装置。

【請求項5】

前記一方の金型は上型であり、前記他方の金型は下型であり、
前記上型の前記成形面は、棒状の前記ワークの上端部の軸端面と当接する押圧面と、前記エアー噴射口が開口し且つ前記ワークの上端部の外周面と当接する拘束面と、を有し、
前記下型は、前記ワークの下端部を保持する保持部を有する請求項１に記載の鍛造プレス装置。

【請求項6】

前記他方の金型には、前記密閉空間に開口するようにエアー吹出口が設けられている請求項１に記載の鍛造プレス装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鍛造プレス装置を用いることを特徴とする鍛造品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鍛造プレス装置及び鍛造品の製造方法に関し、更に詳しくは、互いに近接離間可能な一対の金型の間でワークをプレスする鍛造プレス装置及びこれを用いる鍛造品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の鍛造プレス装置として、互いに近接離間可能な一対の金型の間でワークをプレスするものが一般に知られている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１には、側面視で矩形状のワークを上型と下型によって圧し潰すようにプレスする際に、ワークの表面から剥離したスケールを回収する鍛造プレス装置が記載されている。より具体的に、鍛造プレス装置は、上型と下型を夫々覆う上型カバーと下型カバーと、上型カバーを介してプレス内部にエアーを供給するエアー噴射手段と、下型カバーを介してプレス内部に負圧を発生させる負圧発生手段と、を備え、上型が下死点近傍に下降した際に、上型カバーと下型カバーの先端部分が重なり合って内部が密閉状態になった時に、エアー噴射手段により内部にエアーを噴射して螺旋状気流を生じさせると同時に、負圧手段により内部を負圧することで、プレス内部からスケールを吸引回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０９９７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１には、矩形状のワークを上型と下型によって圧し潰すようにプレスする場合について記載されているが、それ以外の形状のワークをプレスする場合については記載されていない。例えば、棒状のワークを上型と下型によって圧し潰すようにプレスする場合、棒状のワークの座屈を防止するために、上型として、ワークの軸端面と当接する押圧面と、ワークの軸端側の外周面と当接する拘束面と、を有するものを採用することが多い。このような上型を採用する際に、特許文献１の技術を適用してスケールを回収しようとしても、密閉鍛造のように上型とワークとの間に隙間が殆ど存在しないため、上型とワークの間にエアーによる螺旋状気流を発生させ難く、スケールを回収することができない。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、密閉鍛造のように金型とワークの間に隙間が殆どない場合であっても、プレス成形時にスケールを効果的に回収することができる鍛造プレス装置及びこれを用いる鍛造品の製造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】

本発明は以下の通りである。
１．移動軸線に沿って互いに近接離間可能な一対の金型の間でワークをプレスする鍛造プレス装置であって、
前記一対の金型を互いに近接させて前記ワークを仮押しする仮プレス動作と、
前記ワークの仮押しを解除するように前記一対の金型を互いに離間させて前記一対の金型のうちの一方の金型と前記ワークとの間に隙間を形成する戻し動作と、
前記一対の金型を互いに近接させて前記ワークを本押しする本プレス動作と、を行うとともに、
前記一対の金型の間に前記隙間と連通する密閉空間を形成することが可能に構成されており、
前記一方の金型には、その成形面に開口するようにエアー噴射口が設けられており、
前記戻し動作の際に、前記隙間を介して前記エアー噴射口から噴射されるエアーにより前記ワークの表面上のスケールを前記密閉空間内に飛散させ、その飛散された前記スケールを前記密閉空間から外部へ吸引回収することを特徴とする鍛造プレス装置。
２．前記一方の金型の前記成形面は、前記エアー噴射口が開口し且つ前記ワークの外周面又は内周面と当接する拘束面を有し、
前記拘束面は、前記他方の金型に向かうに連れて拡径又は縮径するテーパ部及び／又は湾曲部を有する上記１．に記載の鍛造プレス装置。
３．前記拘束面は、前記テーパ部又は前記湾曲部の端部と連なる湾曲端部を有する上記２．に記載の鍛造プレス装置。
４．前記一方の金型には、前記成形面において前記移動軸線方向にずれた位置で開口するように複数の前記エアー噴射口が設けられている上記１．に記載の鍛造プレス装置。
５．前記一方の金型は上型であり、前記他方の金型は下型であり、
前記上型の前記成形面は、棒状の前記ワークの上端部の軸端面と当接する押圧面と、前記エアー噴射口が開口し且つ前記ワークの上端部の外周面と当接する拘束面と、を有し、
前記下型は、前記ワークの下端部を保持する保持部を有する上記１．に記載の鍛造プレス装置。
６．前記他方の金型には、前記密閉空間に開口するようにエアー吹出口が設けられている上記１．に記載の鍛造プレス装置。
７．上記１．乃至６．のいずれか一項に記載の鍛造プレス装置を用いることを特徴とする鍛造品の製造方法。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、戻し動作の際に、金型とワークの間に隙間が形成されるため、隙間を介してエアー噴射口から噴射されるエアーによりワークの表面上のスケールが密閉空間内に飛散され、その飛散されたスケールが密閉空間から外部へ吸引回収される。よって、密閉鍛造のように金型とワークの間に隙間が殆どない場合であっても、プレス成形時にスケールを効果的に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部材を示す。

【図1】実施形態１に係る鍛造プレス装置の縦断面図である。

【図2】図１の要部拡大図である。

【図3】図２のｂ矢視図である。

【図4】図１のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】鍛造プレス装置の作用説明図であり、仮プレス動作、戻し動作及び本プレス動作のタイムチャートを示す。

【図6】鍛造プレス装置の作用説明図であり、（ａ）は仮プレス動作における成形開始時の状態を示し、（ｂ）は本プレス動作において上型が下死点に位置した状態を示す。

【図7】鍛造プレス装置の作用説明図であり、戻し動作中の隙間に対するエアー噴射状態を示す。

【図8】鍛造プレス装置の作用説明図であり、（ａ）はプレス成形前のワークを示し、（ｂ）はプレス成形後の中間鍛造品を示し、（ｃ）は中間鍛造品から得られた鍛造品（最終製品）を示す。

【図9】鍛造プレス装置の変形例１、２を説明するための説明図であり、（ａ）は上型の拘束面が湾曲部を有する形態（変形例１）を示し、（ｂ）は上型の拘束面が湾曲部及びテーパ部を有する形態（変形例２）を示す。

【図10】実施形態２に係る鍛造プレス装置を説明するための説明図であり、（ａ）はプレス成形前の状態を示し、（ｂ）は戻し動作中の隙間に対するエアー噴射状態を示す。

【図11】実施形態３に係る鍛造プレス装置の縦断面図である。

【図12】図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。

【図13】実施形態３に係るスケール回収部を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

【0010】

以下、図面を用いて実施形態により本発明を具体的に説明する。

【0011】

＜実施形態１＞
本実施形態に係る鍛造プレス装置１Ａは、図１に示すように、移動軸線Ｃに沿って互いに近接離間可能な上型２及び下型３の間でワーク（素材）Ｗをプレスする。本鍛造プレス装置１Ａによるプレス成形前のワークＷは丸棒である（図８（ａ）参照）。また、本鍛造プレス装置１Ａによるプレス成形後の中間鍛造品Ｆ１は、軸部５１と、軸部５１の一端側に連なる円錐台状部５２と、を有している（図８（ｂ）参照）。中間鍛造品Ｆ１は、１又は２以上の他の鍛造プレス装置により１回又は２回以上のプレス成形を施すことで鍛造品Ｆ２（具体的にリヤシャフト）とされる。鍛造品Ｆ２は、軸部５３と、軸部５３の一端側に設けられるフランジ部５４と、を有している（図８（ｃ）参照）。なお、本実施形態では、本発明に係る「鍛造品」としてリヤシャフトを例示するが、これに限定されず、例えばドライブピニオン、アウトプットシャフト、カウンターギヤシャフトなどであってもよい。

【0012】

上型２は、可動型であり、ラム５に固定されている。ラム５は、駆動部６により昇降される。駆動部６は、主油圧シリンダ７ａと、主油圧シリンダ７ａの両側に配置される左右の副油圧シリンダ７ｂ、７ｂと、を有している。主油圧シリンダ７ａは各副油圧シリンダ７ｂよりも推力が大きい。本鍛造プレス装置１Ａは、制御部９が各油圧シリンダ７ａ、７ｂを駆動制御することで、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３を行う（即ち、２段モーションのプレス成形を行う）ように構成されている（図５参照）。

【0013】

仮プレス動作Ｑ１は、上型２を下降させることで上型２及び下型３を近接させてワークＷを仮押しする動作である。また、戻し動作Ｑ２は、ワークＷの仮押しを解除するように上型２を上昇（例えば１０～２０ｍｍ程度の上昇）させることで上型２及び下型３を離間させて上型２とワークＷとの間に隙間Ｓ１（例えば、０．４～１ｍｍ程度の隙間Ｓ１）を形成する動作である（図７参照）。また、本プレス動作Ｑ３は、上型２を下降させることで上型２及び下型３を近接させてワークＷを本押しする動作である。本プレス動作Ｑ３では、仮プレス動作Ｑ１よりもワークＷにかかる推力が大きい。具体的に、仮プレス動作Ｑ１は左右の副シリンダ７ｂ、７ｂの作動により行われ、本プレス動作Ｑ３は主シリンダ７ａ及び左右の副シリンダ７ｂ、７ｂの作動により行われる。

【0014】

上型２は、筒型２ａと、筒型２ａの上部中央に設けられる中央型２ｂと、を有している。また、上型２の成形面１１は、ワークＷの上端部の軸端面と当接する押圧面１２と、後述のエアー噴射口１５が開口し且つワークＷの上端部の外周面と当接する拘束面（拘束内周面）１３と、を有している。押圧面１２は中央型２ｂの下面により構成されている。また、拘束面１３は筒型２ａの内周面により構成されている。また、拘束面１３は、下型３に向かうに連れて拡径するテーパ部１３ａを有している。さらに、拘束面１３は、テーパ部１３ａの下端部と連なる湾曲端部１３ｂを有している。湾曲端部１３ｂは、下型３に向かうに連れて拡径しており、拘束面１３の移動軸線Ｃ方向の端部（具体的に下端部）を構成している。

【0015】

上型２には、図２及び図３に示すように、その拘束面１３に開口するように複数（図中２つ）のエアー噴射口１５が設けられている。各エアー噴射口１５は配管１７を介してエアー供給源１８（例えば、エアーコンプレッサー、送風機など）と接続されている。配管１７には、上記の制御部９により開閉制御されるバルブ１９が設けられている。制御部９は、戻し動作Ｑ２中にバルブ１９を開放してエアー供給源１８から各エアー噴射口１５にエアーを供給する。なお、エアー噴射口１５に対するエアー供給及び停止のタイミングは特に限定されない。例えば、エアー供給は、戻し動作Ｑ２の開始と同時に行われたり、戻し動作Ｑ２の開始から所定時間ｔ１の経過後（戻し動作の終了前）に行われたりしてもよい。また、エアー供給の停止は、戻し動作Ｑ２の開始から所定時間ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の経過後（戻し動作の終了前）に行われたり、戻し動作Ｑ２の終了と同時に行われたり、本プレス動作Ｑ３の開始から所定時間経過後に行われたりしてもよい。さらに、エアー供給は、各動作Ｑ１～Ｑ３を含むプレス成形中に常時行われてもよい。

【0016】

各エアー噴射口１５は、上型２の拘束面１３において移動軸線Ｃ方向にずれた位置で開口している。具体的に、上側のエアー噴射口１５は拘束面１３の上端部で開口しており、下側のエアー噴射口１５は拘束面１３の上下方向の中間部で開口している。また、上側のエアー噴射口１５は、上型２の側面視で移動軸線Ｃに対して角度（鈍角）θ１で傾斜する方向に延びている。また、下側のエアー噴射口１５は、上型２の側面視で移動軸線Ｃに対して角度（鈍角）θ２（θ１＜θ２）で傾斜する方向に延びている。また、各エアー噴射口１５は、上型２の平面視で移動軸線Ｃを中心とする円周（具体的に、拘束面１３の内周より僅かに小さな円周）の接線方向に延びている。さらに、各エアー噴射口１５は、移動軸線Ｃを中心とする回転対称（具体的に１８０度の回転対称）となる位置に配置されている。これにより、戻し動作Ｑ２の際に、隙間Ｓ１に対してエアー噴射口１５からエアーを噴射することで隙間Ｓ１内に下方に向かう螺旋状気流（旋回気流）Ｈ１、Ｈ２が発生する（図７参照）。なお、図７中において、螺旋状気流Ｈ１は上側のエアー噴射口１５からのエアー噴射による気流を示し、螺旋状気流Ｈ２は下側のエアー噴射口１５からのエアー噴射による気流を示す。

【0017】

ここで、エアー噴射口１５は、エアー噴射によりワークＷの表面上に付着したスケールＯを密閉空間Ｓ２内に飛散させ得る限り、その延設方向、配置場所、個数特に特に限定されない。例えば、移動軸線Ｃに対して同じ角度で傾斜して延びる２以上のエアー噴射口１５を採用してもよい。また、移動軸線Ｃに対して直交する方向に延びるエアー噴射口１５を採用してもよい。また、移動軸線Ｃを中心とする円周の接線方向と傾斜する方向に延びるエアー噴射口１５を採用してもよい。さらに、１つのエアー噴射口１５のみを採用してもよい。

【0018】

下型３は、固定型であり、ボルスタ２１に固定されている（図１参照）。また、下型３は、ワークＷの下端部を保持する保持部２２を有している。保持部２２は、ワークＷの下端部が圧入される筒状の下型３の内周面により構成されている。また、下型３の外周側には、上型２の外周面を覆う筒状の下型ホルダー２４が設けられている。仮プレス動作Ｑ１中に、下型ホルダー２４の内周面と上型２の外周面とが重なることで、上型２と下型３の間（具体的に、下型ホルダー２４の内周面、上型２の下面及び下型３の上面との間）に、隙間Ｓ１に連通する密閉空間Ｓ２が形成される。また、下型ホルダー２４には、スケールＯを排出するための排出口２５が設けられている。排出口２５は、密閉空間Ｓ２に開口するとともに、移動軸線Ｃを中心とする円周の接線方向に延びている（図４参照）。また、排出口２５は、ダクト２６を介してスケール回収部２７と接続されている。スケール回収部２７は、ダクト２９を介してエアー吸引源２８（例えば、エアーエジェクタ、真空ポンプなど）と接続されている。エアー吸引源２８の作動により排出口２５及びダクト２６を介して密閉空間Ｓ２内に吸引気流（負圧）を作用させることで、密閉空間Ｓ２内に飛散されたスケールＯがスケール回収部２７で吸引回収される。

【0019】

なお、本実施形態では、エアー吸引源２８の作動は各動作Ｑ１～Ｑ３を含むプレス成形中に常時行われるものとする。ただし、エアー吸引源２８の作動は、エアー噴射口１５に対するエアー供給及び停止のタイミングと合わせて制御されるようにしてもよい。また、本実施形態では、下型３に上型２と重なる下型ホルダー２４を設けて密閉空間Ｓ２を形成するようにしたが、これに限定されず、例えば上型２に下型３と重なる筒状の上型ホルダーを設けて密閉空間Ｓ２を形成したり、上型２及び下型３のそれぞれに互いに重なる筒状のホルダーを設けて密閉空間Ｓ２を形成したりしてもよい。さらに、本実施形態では、下型ホルダー２４に排出口２５を設ける形態を例示したが、これに限定されず、例えば下型３に排出口２５を設けるようにしてもよい。

【0020】

次に、上記構成の鍛造プレス装置１Ａの作用効果について説明する。プレス成形の準備状態では、上型２が上死点に位置し、下型３の保持部２２には、例えば１２００～１２５０℃の高温に加熱されたワークＷが保持される。この状態より、駆動部６により上型２を下降させてワークＷのプレス成形を開始し、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３をこの順で行う（図５参照）。なお、プレス成形の準備状態では、上型２と下型３の間には密閉空間S２が形成されておらず、ワークＷを下型３へセットするための空間が形成されている。

【0021】

仮プレス動作Ｑ１では、上型２を下死点に至らない位置まで下降させることでワークＷが仮押しされる。仮プレス動作Ｑ１における成形開始時（すなわち、上型２の押圧面１２によるワークＷの軸端面の押圧開始時）には、図６（ａ）に示すように、下型ホルダー２４が上型２と重なっており、下型ホルダー２４、上型２及び下型３の間に密閉空間Ｓ２が形成されている。この密閉空間Ｓ２内にはエアー吸引源２８の作動により吸引気流が作用している。この状態より、仮プレス動作Ｑ１が更にすすむと、上型２の押圧面１２によりワークＷの軸端面が押圧されるとともに、上型２の拘束面１３によりワークＷの軸端部の外周面が拘束される。

【0022】

次に、戻し動作Ｑ２では、図７に示すように、ワークＷの仮押しを解除するように上型２を上昇させることで上型２の拘束面１３とワークＷの外周面との間に隙間Ｓ１が形成される。戻し動作Ｑ２の際に、エアー供給源１８の作動によりエアー噴射口１５にエアーが供給され、エアー噴射口１５から隙間Ｓ１内にエアーが噴射される。これにより、隙間Ｓ１内に下方に向かう螺旋状気流Ｈ１、Ｈ２が発生し、ワークＷの表面上のスケールＯが密閉空間Ｓ２内に飛散される。その飛散されたスケールＯ（具体的に、離型剤と混ざる前の乾いたスケールＯ）は、吸引気流の作用する密閉空間Ｓ２から排出口２５及びダクト２６を介してスケール回収部２７で吸引回収される。

【0023】

次いで、本プレス動作Ｑ３では、図６（ｂ）に示すように、上型２を下死点まで下降させることでワークＷが本押しされる。これにより、上型２の押圧面１２によりワークＷの軸端面が押圧されるとともに、上型２の拘束面１３によりワークＷの軸端部の外周面が拘束されて中間鍛造品Ｆ１（図８（ｂ）参照）が成形される。その後、上型２を上死点まで上昇させて準備状態に戻り一連のプレス成形が終了する。

【0024】

ここで、本鍛造プレス装置１Ａにより得られた中間鍛造品Ｆ１は、他の１又は２以上の鍛造プレス装置により１回又は２回以上のプレス成形が施されることで鍛造品Ｆ２（図８（ｃ）参照）とされる。本鍛造プレス装置１Ａを用いる鍛造品の製造方法は、鍛造プレス装置１Ａにより、ワークＷの表面上のスケールＯを回収しつつワークＷにプレス成形を施して中間鍛造品Ｆ１を得る工程と、中間鍛造品Ｆ１に１回又は２回以上のプレス成形を施して鍛造品Ｆ２を得る工程と、を備えている。

【0025】

以上より、本実施形態の鍛造プレス装置１Ａによると、上型２を下降させてワークＷを仮押しする仮プレス動作Ｑ１と、ワークＷの仮押しを解除するように上型２を上昇させて上型２とワークＷとの間に隙間Ｓ１を形成する戻し動作Ｑ２と、上型２を下降させてワークＷを本押しする本プレス動作Ｑ３と、を行うとともに、上型２及び下型３の間に隙間Ｓ１と連通する密閉空間Ｓ２を形成することが可能に構成されており、上型２には、その成形面１１に開口するようにエアー噴射口１５が設けられている。そして、戻し動作Ｑ２の際に、隙間Ｓ１を介してエアー噴射口１５から噴射されるエアーによりワークＷの表面上のスケールＯを密閉空間Ｓ２内に飛散させ、その飛散されたスケールＯを密閉空間Ｓ２から外部へ吸引回収する。これにより、密閉鍛造のように金型とワークの間に隙間が殆どない場合であっても、プレス成形時にスケールＯを効果的に回収することができる。その結果、下型３やその周囲にスケールＯが飛散せず、人手による清掃作業をなくす又は低減できるとともに、鍛造プレス装置１Ａの保全性や作業環境の悪化を防止することができる。しかも、スケールＯは離型剤と混ざる前の乾いた状態で回収するので、スケール回収後の離型剤とスケールＯを分離するための分離、回収装置が不要となる。これに対して、特許文献１の鍛造プレス装置を用いてワークＷをプレスする場合、上型に直接的にエアー噴射口を設けることとなるが、そうすると、一度のプレスでは、上型とワークＷの間に適切な隙間が形成されず、ワークＷの表面にスケールが付着した状態が維持されてしまい、スケールを回収することができない。

【0026】

また、本実施形態では、上型２の成形面１１は、エアー噴射口１５が開口し且つワークＷの外周面と当接する拘束面１３を有し、拘束面１３は、下型３に向かうに連れて拡径するテーパ部１３ａを有する。これにより、上型２の拘束面１３（具体的にテーパ部１３ａ）とワークＷの外周面との間に螺旋状気流Ｈ１、Ｈ２が流れるのに適した空間Ｓ１が形成される。

【0027】

また、本実施形態では、上型２の拘束面１３は、テーパ部１３ａの下端部と連なる湾曲端部１３ｂを有する。これにより、仮プレス動作Ｑ１から戻し動作Ｑ２に移行する際に上型２とワークＷとを円滑に離間させることができる。

【0028】

また、本実施形態では、上型２には、成形面１１において移動軸線Ｃ方向にずれた位置で開口するように複数のエアー噴射口１５が設けられている。これにより、１つのエアー噴射口１５を備える形態に比べて、上型２とワークＷの間により強い螺旋状気流Ｈ１、Ｈ２を発生させてスケールＯの回収能力を高めることができる。

【0029】

さらに、本実施形態の鍛造品Ｆ２の製造方法によると、鍛造プレス装置１ＡによりワークＷの表面上のスケールＯを回収しつつワークＷにプレス成形を施すことで中間鍛造品Ｆ１が得られ、中間鍛造品Ｆ１に１回又は２回以上のプレス成形を施すことで鍛造品Ｆ２が得られる。

【0030】

＜変形例１＞
次に、鍛造プレス装置１Ａの変形例１について説明する。本変形例１では、図９（ａ）に示すように、上型２の成形面１１は、ワークＷの上端部の軸端面と当接する押圧面１２と、エアー噴射口１５が開口し且つワークＷの外周面と当接する拘束面１３と、を有している。拘束面１３は、下型３に向かうに連れて拡径する湾曲部３１ａを有している。これにより、本変形例１では、上型２の拘束面１３（具体的に湾曲部３１ａ）とワークＷの外周面との間に螺旋状気流Ｈ１、Ｈ２が流れるのに適した隙間Ｓ１が形成される。なお、湾曲部３１ａの形状、配置場所等は、特に限定されず、プレス成形される中間鍛造品Ｆ１の形状等に応じて決められる。さらに、湾曲部３１ａは、１つであってもよいし、曲率の異なる複数であってもよい。

【0031】

＜変形例２＞
次に、鍛造プレス装置１Ａの変形例２について説明する。本変形例２では、図９（ｂ）に示すように、上型２の成形面１１は、ワークＷの上端部の軸端面と当接する押圧面１２と、エアー噴射口１５が開口し且つワークＷの外周面と当接する拘束面１３と、を有している。拘束面１３は、下型３に向かうに連れて拡径する湾曲部３２ａ及びテーパ部３２ｂ、３２ｃを有している。これにより、本変形例２では、上型２の拘束面１３（具体的に、湾曲部３２ａ及びテーパ部３２ｂ、３２ｃ）とワークＷの外周面との間に螺旋状気流Ｈ１、Ｈ２が流れるのに適した隙間Ｓ１が形成される。なお、湾曲部３２ａ及びテーパ部３２ｂ、３２ｃの形状、大きさ等は、特に限定されず、プレス成形される中間鍛造品Ｆ１の形状等に応じて決められる。さらに、湾曲部３２ａは、１つであってもよいし、曲率の異なる複数であってもよい。さらに、テーパ部３２ｂ、３２ｃは、１つであってもよいし、テーパ角度の異なる複数であってもよい。

【0032】

＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る鍛造プレス装置１Ｂについて説明するが、実施形態１の鍛造プレス装置１Ａと略同じ構成部分には同符号を付け詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。

【0033】

本実施形態に係る鍛造プレス装置１Ｂは、図１０に示すように、移動軸線Ｃに沿って互いに近接離間可能な上型２及び下型３の間でワーク（素材）Ｗをプレスする。本鍛造プレス装置１Ｂは、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３をこの順で行うように構成されている（図５参照）。

【0034】

上型２は、下方に向かって突出する凸部３５を有している。また、上型２の成形面１１は、ワークＷの上端部の軸端面と当接する押圧面１２と、エアー噴射口１５が開口し且つワークＷの内周面と当接する拘束面（拘束外周面）１３と、を有している。押圧面１２は凸部３５の下面により構成されている。また、拘束面１３は凸部３５の外周面により構成されている。また、拘束面１３は、下型に向かうに連れて縮径するテーパ部１３ａを有している。さらに、拘束面１３は、テーパ部１３ａの上端部と連なる湾曲端部１３ｂを有している。湾曲端部１３ｂは、下型３に向かうに連れて縮径しており、拘束面１３の移動軸線Ｃ方向の端部（具体的に上端部）を構成している。

【0035】

以上より、本実施形態の鍛造プレス装置１Ｂによると、鍛造プレス装置１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、上型２の成形面１１は、エアー噴射口１５が開口し且つワークＷの内周面と当接する拘束面１３を有し、拘束面１３は、下型３に向かうに連れて縮径するテーパ部１３ａを有するので、上型２の拘束面１３とワークＷの内周面との間に螺旋状気流Ｈが流れるのに適した隙間Ｓ１が形成される。

【0036】

＜実施形態３＞
次に、実施形態３に係る鍛造プレス装置１Ｃについて説明するが、実施形態１の鍛造プレス装置１Ａと略同じ構成部分には同符号を付け詳説を省略し、両者の相違点について詳説する。

【0037】

本実施形態に係る鍛造プレス装置１Ｃは、図１１に示すように、移動軸線Ｃに沿って互いに近接離間可能な上型２及び下型３の間でワーク（素材）Ｗをプレスする。本鍛造プレス装置１Ｃは、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３をこの順で行うように構成されている（図５参照）。

【0038】

上型２は、筒型２ａと、筒型２ａの上部中央に設けられる中央型２ｂと、を有している。筒型２ａの外周側には、筒型２ａを保持する筒状の上型ホルダー１４が設けられている。筒型２ａには、その拘束面１３に開口するように複数（図中２つ）のエアー噴射口１５が設けられている。また、上型ホルダー１４には、配管１７を介してエアー供給源１８と接続されるエアー供給路３７が設けられている。また、上型ホルダー１４の内周面と筒型２ａの外周面の間には、エアー供給路３７とエアー噴射口１５を連通させる連通路３８が設けられている。連通路３８は円筒状の空間で形成されている。ただし、連絡路３８は、溝状の空間で形成されていてもよい。

【0039】

なお、複数種のワークＷの形状に対応した各内周形状を有する複数種の筒型２ａを用意しておき、段取り替え時に対応する筒型２ａに交換し、その筒型２ａを兼用の上型ホルダー１４で保持することができる。さらに、エアー供給路３７は、複数のエアー噴射口１５と対応して複数設けられていてもよいし、連通路３８が円筒状の空間である場合には、複数のエアー噴射口１５に対して１つ設けられていてもよい。

【0040】

下型３は、筒型３ａを有している。筒型３ａは、ワークＷを保持する保持部２２を有している。また、筒型３ａの外周側には、筒型３ａを保持する筒状の下型ホルダー２４が設けられている。各動作Ｑ１～Ｑ３中に、下型ホルダー２４の内周面と上型ホルダー１４の外周面とが重なることで、上型２と下型３の間に密閉空間Ｓ２が形成される。

【0041】

下型ホルダー２４には、密閉空間Ｓ２に開口するように排出口２５が設けられている（図１２参照）。排出口２５は、ダクト２６を介して後述のスケール回収部４５と接続されている。スケール回収部４５の作動により排出口２５を通じて密閉空間Ｓ２内に吸引気流（旋回気流）Ｈ３が作用する。なお、本実施形態では、スケール回収部４５の作動は、各動作Ｑ１～Ｑ３を含むプレス成形中に常時行われるものとするが、プレス成形中において密閉空間Ｓ２の形成時の全期間中又は一部の所定期間中に行われてもよい。

【0042】

排出口２５は、移動軸線Ｃを中心とする円周の接線方向に延びている。また、排出口２５は、下型３の側面視で移動軸線Ｃに対して直交する方向に延びている。ただし、排出口２５は、下型３の側面視で移動軸線Ｃに対して傾斜する方向（例えば、下方に向かう傾斜方向）に延びていてもよい。なお、排出口２５は、密閉空間Ｓ２内に吸引気流Ｈ３を作用させ得る限り、その延設方向、配置場所、個数特に特に限定されない。

【0043】

下型ホルダー２４には、密閉空間Ｓ２に開口するようにエアー吹出口４１が設けられている（図１２参照）。エアー吹出口４１は、配管４２を介してエアー供給源４３（例えば、エアーコンプレッサー、送風機など）と接続されている。エアー供給源４３からのエアー供給によりエアー吹出口４１から密閉空間Ｓ２内に吹出気流（旋回気流）Ｈ４が作用する。また、エアー吹出口４１の縦断面積は、排出口２５よりも小さく且つエアー噴射口１５よりも大きな値に設定されている。なお、本実施形態では、エアー吹出口４１に対するエアー供給源４３からのエアー供給は、各動作Ｑ１～Ｑ３を含むプレス成形中において密閉空間Ｓ２の形成時の全期間中又は一部の所定期間中に行われるものとするが、プレス成形中に常時行われてもよい。さらに、エアー供給源は４３、エアー噴射口１５にエアーを供給するエアー供給源１８（図１１参照）と兼用であってもよい。

【0044】

エアー吹出口４１は、移動軸線Ｃを中心とする円周の接線方向に延びている。また、エアー吹出口４１は、下型３の側面視で移動軸線Ｃに対して直交する方向に延びている。ただし、エアー吹出口４１は、下型３の側面視で移動軸線Ｃに対して傾斜する方向（例えば、下方に向かう傾斜方向）に延びていてもよい。なお、エアー吹出口４１は、密閉空間内に吹出気流を作用させ得る限り、その延設方向、配置場所、個数特に特に限定されない。

【0045】

エアー吹出口４１及び排出口２５は、各軸心が略平行となるように配置されている。ただし、エアー吹出口４１及び排出口２５は、各軸心が交差するように配置されてもよい。

【0046】

スケール回収部４５は、図１３に示すように、ダクト２６を介して吸引回収されるスケール（具体的にスケールを含むエアー）が衝突する当て板４６ａを有するスケール分離部４６と、スケール分離部４６内に吸引気流を発生させるエジェクタガン４７と、スケール分離部４６の底部に溜まるスケールを流量制御して排出するロータリーバルブ４８と、を備えている。なお、図１３中において、エアーの流れを実線矢印で示し、スケールの流れを破線矢印で示す。

【0047】

当て板４６ａは、ダクト２６の端部と対向するようにケース４６ｂ内に配置されている。また、エジェクタガン４７は、一端部４７ａがスケール分離部４６と接続されており、他端部４７ｂがフィルタ５０に接続されている。また、エジェクタガン４７は、両端部４７ａ、４７ｂの中間部４７ｃに圧縮空気Ｐが供給されることで、一端部４７ａで吸引気流を発生させ、他端部４７ｂで吹出気流を発生させる。また、ロータリーバルブ４８は、モータ４８ａと、モータ４８ａで回転されるロータ４８ｂと、を有している。さらに、ロータリーバルブ４８の下側には、スケールを回収する回収ボックス４９が設置されている。なお、エジェクタガン４７としては、例えばワンダーガン（商品名、オオサワ＆カンパニー社製）を使用できる。

【0048】

次に、上記構成の鍛造プレス装置１Ｃの作用効果について説明する。本鍛造プレス装置１Ｃでは、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３が行われる（図５参照）。仮プレス動作Ｑ１中に上型２と下型３の間に密閉空間Ｓ２が形成されると、密閉空間Ｓ２内には、スケール回収部４５により吸引気流Ｈ３が作用するとともに、エアー吹出口４１からのエアー吹出により吹出気流Ｈ４が作用する（図１２参照）。この吹出気流Ｈ４により各動作Ｑ１～Ｑ３中に下型３（具体的に筒型３ａ）上に落下したスケールが吹き飛ばされる。その吹き飛ばされたスケールは、エアー噴射口１５からのエアー噴射により密閉空間Ｓ２内で飛散されたスケールとともにダクト２６を介してスケール回収部４５へ吸引回収される。

【0049】

スケール回収部４５では、スケール分離部４６において、スケールが当て板４６ａに衝突して落下し底部に溜まる。そのスケールは、ロータリーバルブ４８により流量制御されつつスケール分離部４６の底部から排出され、回収ボックス４９内に回収される。一方、スケール分離部４６内でスケールが分離されたエアーは、フィルタ５０により微細スケールが除去された後に外気に放出される。

【0050】

以上より、本実施形態の鍛造プレス装置１Ｃによると、上記の鍛造プレス装置１Ａと略同様の作用効果を奏することに加えて、下型３には、密閉空間Ｓ２に開口するようにエアー吹出口４１が設けられているので、下型３上に落下したスケールがエアー吹出口４１からの吹出気流Ｈ４により吹き飛ばされ、エアー噴射口１５からのエアー噴射により密閉空間Ｓ２内で飛散されたスケールとともにダクト２６を介してスケール回収部４５に吸引回収される。その結果、スケールを更に効果的に回収することができる。

【0051】

さらに、本実施形態のスケール回収部４５によると、ダクト２６を介して吸引回収されるスケールが衝突する当て板４６ａを有するスケール分離部４６と、スケール分離部４６内に吸引気流を発生させるエジェクタガン４７と、スケール分離部４６の底部に溜まるスケールを流量制御して排出するロータリーバルブ４８と、を備えている。これにより、スケールを更に効果的に回収することができる。

【0052】

具体的に、本スケール回収部４５によれば、スケールの衝突により摩耗した当て板４６ａを容易に交換できる。さらに、ロータリーバルブ４８によりスケールをプレス稼働中に排出できる。これに対して、スケールを外装部に衝突させる構造では、摩耗した外装部を容易に交換することができない。また、ロータリーバルブ４８を備えない構造では、プレス稼働中にスケールを排出できない。

【0053】

尚、本発明においては、上記実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施形態では、移動軸線Ｃが垂直方向となる縦型の鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば移動軸線Ｃが水平方向又は水平に対して傾斜した方向となる横型の鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃとしてもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、一方の金型が可動型であり、他方の金型が固定型（下型３）である鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば一対の金型のそれぞれが可動型である鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを採用してもよい。

【0055】

また、上記実施形態では、一方の金型が上型２（可動型）であり、他方の金型が下型３である鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば一方の金型が下型３（可動型）であり、他方の金型が上型２である鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを採用してもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、仮プレス動作Ｑ１及び戻し動作Ｑ２のセットを１回行う鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば仮プレス動作Ｑ１及び戻し動作Ｑ２のセットを複数回行う鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを採用してもよい。

【0057】

さらに、上記実施形態では、仮プレス動作Ｑ１、戻し動作Ｑ２及び本プレス動作Ｑ３を行う油圧プレス式の鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えばサーボモータを利用して各動作Ｑ１～Ｑ３を行う機械プレス式の鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃを採用してもよい。

【0058】

さらに、上記実施形態の鍛造プレス装置１Ａ～１Ｃの各構成を組み合わせて用いることができる。例えば、鍛造プレス装置１Ａ、１Ｂとしてスケール回収部４５を備える形態を採用してもよい。さらに、鍛造プレス装置１Ａ、１Ｂの上型３として鍛造プレス装置１Ｃの上型３を採用してもよい。

【0059】

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明は鍛造品を製造する技術として広く利用される。

【符号の説明】

【0061】

１Ａ～１Ｃ；鍛造プレス装置、２；上型（一方の金型）、３；下型（他方の金型）、１１；上型の成形面、１２；押圧面、１３；拘束面、１３ａ；テーパ部、１３ｂ；湾曲端部、１５；エアー噴射口、２２；下型の保持部、３１ａ；湾曲部、３２ａ；湾曲部、３２ｂ，３２ｃ；テーパ部、４１；エアー吹出口、Ｃ；移動軸線、Ｆ２；鍛造品、Ｏ；スケール、Ｑ１；仮プレス動作、Ｑ２；戻し動作、Ｑ３；本プレス動作、Ｓ１；隙間、Ｓ２；密閉空間、Ｗ；ワーク。

【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】