特許 7669604 金型回転装置および圧造機

(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】

(24)【登録日】2025-04-21

(45)【発行日】2025-04-30

(54)【発明の名称】金型回転装置および圧造機

(51)【国際特許分類】

   B21J 13/02 20060101AFI20250422BHJP

   B21J 5/06 20060101ALI20250422BHJP

   B21J 13/14 20060101ALI20250422BHJP

【ＦＩ】

B21J13/02 Z

B21J5/06 Z

B21J13/14 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021072713

(22)【出願日】2021-04-22

(65)【公開番号】P2022167134

(43)【公開日】2022-11-04

【審査請求日】2024-01-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000117009

【氏名又は名称】旭サナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081776

【弁理士】

【氏名又は名称】大川 宏

(72)【発明者】

【氏名】赤林 将

(72)【発明者】

【氏名】森田 真

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０８５８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２７２７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９６９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０５５３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８８４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０９６８２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第２８２１５５３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０６－３０４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１１７７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９９６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２５７３４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １３／０２

Ｂ２１Ｊ ５／０６

Ｂ２１Ｊ １３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸線を有してワークを保持する固定金型と、
前記中心軸線の延在方向の位置に配置されて前記固定金型に対向し、前記固定金型と共同して前記ワークに所定の作業を実施する可動金型と、
前記固定金型および前記可動金型のいずれかである回転金型を前記中心軸線の周りに回転させる回転駆動機構と、を備え、
前記回転駆動機構は、
前記中心軸線を共有しつつ、前記中心軸線の延在方向に移動可能な操作部材と、
前記中心軸線に対して傾斜するように前記回転金型および前記操作部材の一方に設けられたらせん溝と、
前記回転金型および前記操作部材の他方に立設されて、前記らせん溝に係入するガイドピンと、
前記操作部材を前記中心軸線の延在方向に駆動して、前記ガイドピンを前記らせん溝に沿って相対的に移動させることにより、前記回転金型を回転させる駆動部と、
前記操作部材が前記中心軸線の周りに回転することを防止する回転防止部と、を有し、
前記回転防止部は、
前記回転金型の外周側に配置される円筒形状の前記操作部材の外周面に形成されて、前記中心軸線の延在方向、および延在方向に直交する幅方向に拡がる平面部と、
前記幅方向に延在し、前記操作部材が前記中心軸線の延在方向に移動する間を通して前記平面部の前記幅方向に接する回転防止体と、を有する、
金型回転装置。

【請求項2】

前記回転駆動機構は、周方向の複数箇所にそれぞれ前記らせん溝および前記ガイドピンを有する、請求項１に記載の金型回転装置。

【請求項3】

それぞれが固定金型および可動金型を含み、ワークが順番に搬送される三工程以上の圧造工程と、
前記可動金型を中心軸線に沿って往復動作させ、前記ワークへの圧造加工作業を実施させる主駆動源と、
前記中心軸線を有して前記ワークを保持する前記固定金型と、前記中心軸線の延在方向の位置に配置されて前記固定金型に対向し、前記固定金型と共同して前記ワークに所定の作業を実施する前記可動金型と、前記固定金型および前記可動金型のいずれかである回転金型を前記中心軸線の周りに回転させる回転駆動機構と、を備えて、前記可動金型の往動時および復動時の少なくとも一方の時に前記回転金型を回転させる金型回転装置と、を備え、
前記金型回転装置は、途中の前記圧造工程に設けられ、前記圧造加工作業に代えて、前記ワークの前記中心軸線の周りの回転姿勢を変更する姿勢変更作業を実施し、姿勢変更後の前記ワークを下流の前記圧造工程に搬送させる、
圧造機。

【請求項4】

前記回転駆動機構は、前記可動金型の復動時に前記固定金型を前記中心軸線の周りに回転させることにより、前記ワークの前記中心軸線の周りの回転姿勢を変更する姿勢変更作業を前記固定金型に実施させる、請求項３に記載の圧造機。

【請求項5】

前記金型回転装置が設けられた前記圧造工程の前記可動金型は、往動時に、前記圧造加工作業に代えて、前記ワークの前記中心軸線に対する傾斜姿勢を変更する第二姿勢変更作業を実施する、請求項３または４に記載の圧造機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対向配置された固定金型および可動金型のいずれかを回転させる金型回転装置、および、この金型回転装置を備える圧造機に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な圧造機では、対向配置されたダイス（固定金型）およびパンチ（可動金型）が共同してワークに圧造加工作業を実施し、塑性変形を発生させて所定形状の部品を生産する。この種の圧造機の一構成例が特許文献１に開示されている。特許文献１の横型連続多段圧造機は、第１方向に前進および後退が自在のラムと、ラムの第２方向に配列された複数のパンチと、第２方向に固定配列されるとともに複数のパンチのそれぞれに対応する複数のダイスと、ワークを移送するトランスファユニットと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－８２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、トランスファユニットがワークを搬送する動作を安定化するために、圧造加工作業が実施されたワークの姿勢を保つのでなく、姿勢を変更したほうが好ましい場合がある。例えば、ワークの重心位置や掴み位置を考慮しつつ、ワークを掴むフィンガの形状および動作形態に適合するようにワークの姿勢を変更することにより、ワークが落下するおそれを低減できる場合がある。しかしながら、従来の圧造機では、ダイスから突き出されたワークの姿勢を把持される直前に変更することが難しい。このため、ワークを保持したダイスを中心軸線の周りに回転させて、ダイスとともにワークの姿勢を変更する技術が必要となる。

【0005】

また、金型を中心軸線の周りに回転させる技術は、ダイスを回転させる構成やワークの姿勢を変更する用途に限定されず、構成を変形したり、別の用途に適用したりすることが可能である。例えば、回転させる対象はダイスでなく、パンチであってもよい。また例えば、金型を回転させることによって、ワークに切削加工作業やねじり加工作業を実施することが可能となる。

【0006】

本発明は、上述した背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、対向配置された固定金型および可動金型のいずれかを回転させて、圧造加工作業と異なる作業用途に適用できるようにした金型回転装置、および、この金型回転装置を備える圧造機を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の金型回転装置は、中心軸線を有してワークを保持する固定金型と、前記中心軸線の延在方向の位置に配置されて前記固定金型に対向し、前記固定金型と共同して前記ワークに所定の作業を実施する可動金型と、前記固定金型および前記可動金型のいずれかである回転金型を前記中心軸線の周りに回転させる回転駆動機構と、を備え、前記回転駆動機構は、前記中心軸線を共有しつつ、前記中心軸線の延在方向に移動可能な操作部材と、前記中心軸線に対して傾斜するように前記回転金型および前記操作部材の一方に設けられたらせん溝と、前記回転金型および前記操作部材の他方に立設されて、前記らせん溝に係入するガイドピンと、前記操作部材を前記中心軸線の延在方向に駆動して、前記ガイドピンを前記らせん溝に沿って相対的に移動させることにより、前記回転金型を回転させる駆動部と、前記操作部材が前記中心軸線の周りに回転することを防止する回転防止部と、を有し、前記回転防止部は、前記回転金型の外周側に配置される円筒形状の前記操作部材の外周面に形成されて、前記中心軸線の延在方向、および延在方向に直交する幅方向に拡がる平面部と、前記幅方向に延在し、前記操作部材が前記中心軸線の延在方向に移動する間を通して前記平面部の前記幅方向に接する回転防止体と、を有する。

【0008】

また、本発明の圧造機は、それぞれが固定金型および可動金型を含み、前記ワークが順番に搬送される三工程以上の圧造工程と、前記可動金型を前記中心軸線に沿って往復動作させ、前記ワークへの圧造加工作業を実施させる主駆動源と、前記中心軸線を有してワークを保持する固定金型と、前記中心軸線の延在方向の位置に配置されて前記固定金型に対向し、前記固定金型と共同して前記ワークに所定の作業を実施する可動金型と、前記固定金型および前記可動金型のいずれかである回転金型を前記中心軸線の周りに回転させる回転駆動機構と、を備えて、前記可動金型の往動時および復動時の少なくとも一方の時に前記回転金型を回転させる金型回転装置と、を備え、前記金型回転装置は、途中の前記圧造工程に設けられ、前記圧造加工作業に代えて、前記ワークの前記中心軸線の周りの回転姿勢を変更する姿勢変更作業を実施し、姿勢変更後の前記ワークを下流の前記圧造工程に搬送させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の金型回転装置および圧造機において、回転駆動機構は、固定金型および可動金型のいずれかを中心軸線の周りに回転させることができるので、金型の回転を圧造加工作業と異なる作業用途に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の金型回転装置を適用可能な圧造機の全体構成を模式的に示す平面図である。

【図2】金型回転装置の回転金型に相当するダイス、および回転駆動機構の構成を示す側面断面図である。

【図3】金型回転装置の一部分を斜め下方からみた拡大斜視図である。

【図4】多工程の圧造機で製造するワークの各工程における形状および姿勢を例示する斜視図である。

【図5】図４に示される圧造機の第３圧造工程で、金型回転装置によりワークの姿勢を変更するときの動作を説明するタイムチャートの図である。

【図6】第２実施形態の金型回転装置において、回転金型に相当するパンチがワークに切削加工作業を実施する構成例を模式的に示す図である。

【図7】図６の構成例における動作を説明するタイムチャートの図である。

【図8】第３実施形態の金型回転装置において、ワークにねじり加工作業を実施する構成例を模式的に示す図である。

【図9】図８の構成例によって製造される部品の形状を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

１．圧造機１の全体構成
まず、第１実施形態の金型回転装置５を適用可能な圧造機１の全体構成について、図１および図２を参考にして説明する。圧造機１は、横型の多工程の圧造機である。圧造機１は、フレーム２、ラム３、５組のパンチ４１およびダイス４４、ワーク搬送部４９、ならびに主駆動部９などで構成される。圧造機１は、５組のパンチ４１およびダイス４４により構成された第１～第５圧造工程で、ワークＷに圧造加工作業を実施する。パンチ４１は、可動金型の別称であり、ダイス４４は、固定金型の別称である。図１において、第１～第５圧造工程は、上側から下側へと並んでいる。なお、圧造機１の圧造工程数は、５工程に限定されず、１～８工程程度の範囲とされる。

【0012】

フレーム２は、各部を配設するための筐体であり、鉄製で堅牢に形成されている。５個のダイスホルダ２１は、フレーム２の幅方向に並んで設けられる。５個のダイス４４は、各ダイスホルダ２１の前側（図１の左側）に交換可能に取り付けられる。各ダイス４４の前側に、所定の加工型が形成されている。ダイス４４は、中心軸線ＣＬ（図２参照）を有し、加工型にワークＷを保持する。

【0013】

ラム３は、平面視で概ね矩形であり、フレーム２を基準とする前後方向（図１の左右方向）に往復動作する。５個のパンチホルダ３１は、ラム３の前側（図１の右側）の幅方向に並んで設けられる。５個のパンチ４１は、各パンチホルダ３１の前側に交換可能に取り付けられる。各パンチ４１の前側に、所定の加工型が形成されている。各パンチ４１は、ラム３とともに往復動作する。パンチ４１は、中心軸線ＣＬの延在方向の位置に配置され、ダイス４４に対向する。パンチ４１は、ダイス４４と共同してワークＷに圧造加工作業を実施する。なお、パンチ４１およびダイス４４が共同して実施する作業は、加工型による圧造加工作業に限定されず、他の作業であってもよい。

【0014】

圧造機１は、図略の切断機構部を備える。切断機構部は、環形の可動カッタ、線材送り機構、およびプッシャ機構を有する。可動カッタは、線材送り機構によって環形の内部に挿入された長尺線材を切断し、所定寸法の円柱状のワークを作成する。プッシャ機構は、可動カッタからワークをプッシュアウトする。線材およびワークの材質として、アルミや鉄、各種の合金などを例示できる。

【0015】

ワーク搬送部４９は、ダイスホルダ２１の上方からダイス４４の前方にかけて配設される。ワーク搬送部４９は、トランスファ装置と呼称されることもある。ワーク搬送部４９は、ワークを掴む６対のフィンガ対を有する。最上流の第１のフィンガ対は、切断機構部で作成されたワークを掴んで、第１圧造工程まで搬送する。第２～第５のフィンガ対は、上流側の圧造工程でワークを掴んで、下流側の圧造工程まで搬送する。最下流の第６のフィンガ対は、第５圧造工程でワークを掴んで、図略の搬出部まで搬送する。

【0016】

ラム３を往復駆動するために主駆動部９が設けられる。主駆動部９は、主駆動源９１と各種の伝達機構およびカム機構などで構成される。主駆動源９１は、例えば、三相交流電源で動作する誘導モータまたは同期モータとすることができる。主駆動部９は、ワーク搬送部４９および切断機構部を併せて駆動する。主駆動源９１の駆動力は、フライホイール９２、ディスクブレーキ９３、および減速機構９４を介して、ラム３を駆動するクランク軸９５に入力される。さらに、クランク軸９５から分岐歯車対９６を介してサイド軸９７へと、駆動力が分岐伝達される。

【0017】

サイド軸９７は、駆動力を上方に分岐伝達する。上方に分岐された駆動力は、トランスファカム９８を回転駆動する。トランスファカム９８は、ワーク搬送部４９を駆動する。また、サイド軸９７からトランスファドライブ９９を経由した先に、６個のオープンクローズカム９Ａが回転駆動されるように連結されている。オープンクローズカム９Ａは、幅方向に等間隔で配置されている。オープンクローズカム９Ａは、それぞれフィンガ対を開閉駆動する。

【0018】

さらに、サイド軸９７には、カッタカム９Ｂが設けられるとともに、プッシャカム９Ｃ、フィードカム９Ｄ、線材送り装置９Ｅ、および５個のキックアウトカム９Ｆが連結されている。カッタカム９Ｂ、プッシャカム９Ｃ、フィードカム９Ｄ、および線材送り装置９Ｅは、切断機構部を駆動する。キックアウトカム９Ｆは、幅方向に等間隔で配置されており、第１～第５圧造工程の位置にそれぞれ対応する。キックアウトカム９Ｆは、後述するキックアウトピン４Ａを駆動する。

【0019】

２．ダイス４４の付近の構成
次に、ダイス４４の付近の構成について、図２を参考にして説明する。便宜的に、図２の右方を前側とし、左方を後側とする。図示されるように、ダイスホルダ２１は、ホルダ部材２１１、バックプレート２１２、およびダイスフレーム２１３が前側から後側へと連結されて構成される。これら３部材は、前後方向に延びる中心軸線ＣＬを共有する筒状にそれぞれ形成されている。かつ、これら３部材は、前後方向に圧接されて結合される。

【0020】

筒状のホルダ部材２１１は、内周面に段差を有しており、前端および、中間位置から後端までの範囲で内径が大きい。ホルダ部材２１１の前端の内径が大きな部位に、スラストベアリング２１４が設けられる。ホルダ部材２１１の後寄りの内径が大きな部位に、回転操作空間２１５が区画される。筒状のバックプレート２１２は、その内径がダイス４４の外径よりも小さく形成される。筒状のダイスフレーム２１３は、前側の内径が大きく、後側の内径が小さく形成される。

【0021】

ダイス４４は、スラストベアリング２１４とバックプレート２１２の間に、前後方向に移動不能に保持される。かつ、ダイス４４は、ホルダ部材２１１の内側において中心軸線ＣＬの周りに回転可能に保持される。なお、バックプレート２１２の前側にスラストベアリングが設けられて、ダイス４４が回転する際の摩擦力が低減されてもよい。ダイス４４は、前側に形成された加工型の内部にワークＷを保持する。加工型の形状は、様々に変更可能であるので、具体的な形状の図示および説明は省略する。ダイス４４は、概ね円筒状に形成されており、その内側に後方からキックアウトピン４Ａが挿入される。

【0022】

キックアウトピン４Ａは、圧造加工作業が実施されたワークＷをダイス４４から突き出す突き出し動作を行う。キックアウトピン４Ａは、中心軸線ＣＬ上に配置され、前後方向に移動可能に支持される。キックアウトピン４Ａは、数箇所で直径のサイズが変化する段差付きの丸棒形状に形成される。キックアウトピン４Ａの先端４Ｃは、ダイス４４の後部に入り込んでワークＷに当接可能となっている。キックアウトピン４Ａの先端４Ｃは、ダイス４４の加工型の一部分の役割を果たしてもよい。

【0023】

キックアウトピン４Ａは、後側寄りに大径の鍔部４Ｂを有する。キックアウトピン４Ａの鍔部４Ｂよりも後側の部分は、略円筒形の首下調整ねじ４Ｆの内部に収容される。キックアウトピン４Ａは、鍔部４Ｂが首下調整ねじ４Ｆに当接することによって後退位置が定められる。首下調整ねじ４Ｆは、枠体８４１（後述）に螺合されており、その位置が前後方向に調整される。これにより、キックアウトピン４Ａの後退位置が調整される。キックアウトピン４Ａの後端４Ｄは、キックアウトカム９Ｆを介して主駆動源９１から駆動される。

【0024】

パンチ４１がダイス４４に接近して圧造加工作業が進捗する間、キックアウトピン４Ａは、図２に示された後退位置を維持する。圧造加工作業が終了してパンチ４１がダイス４４から遠ざかるにつれ、キックアウトピン４Ａは、キックアウトカム９Ｆによって前進位置まで駆動され、ワークＷをダイス４４の前側まで突き出す。この後、キックアウトピン４Ａは、後述する付勢バネ４Ｅによって後方に押動され、キックアウトカム９Ｆに追従しつつ後退位置まで戻る。

【0025】

３．第１実施形態の金型回転装置５の構成および動作
次に、第１実施形態の金型回転装置５の構成および動作について、図２および図３を参考にして説明する。金型回転装置５は、圧造機１の少なくともひとつの圧造工程に適用可能である。金型回転装置５は、ダイス４４、パンチ４１、および回転駆動機構６などで構成される。回転駆動機構６は、ダイス４４およびパンチ４１のいずれかである回転金型を中心軸線ＣＬの周りに回転させる。第１実施形態において、回転駆動機構６は、回転金型となるダイス４４を回転させて、ワークＷの姿勢を変更する姿勢変更作業をダイス４４に実施させる。回転駆動機構６は、操作部材６１、らせん溝６２、ガイドピン６３、回転防止部７、および駆動部８などで構成される。

【0026】

図３において、ダイス４４および操作部材６１の下側半分が図示されており、上側半分は省略されている。操作部材６１は、円筒形状に形成され、ダイス４４の外周側に配置される。操作部材６１の内径は、ダイス４４の外径と同一でプラスの公差を有するか、あるいは、ダイス４４の外径よりもわずかに大きく定められる。操作部材６１は、図２に示されるように、ホルダ部材２１１の内部の回転操作空間２１５に配置される。操作部材６１は、中心軸線ＣＬを共有しつつ、中心軸線ＣＬの延在方向に移動可能となっている。

【0027】

らせん溝６２は、図３に示されるように、中心軸線ＣＬに対して傾斜するように操作部材６１に設けられる。らせん溝６２は、中心軸線ＣＬに対して一定の傾斜角度をもつように直線状に形成される。あるいは、らせん溝６２は、傾斜角度が徐々に変化するように曲線状に形成されてもよい。ダイス４４を回転させる所望の回転角度範囲に対応するように、らせん溝６２の傾斜角度および溝長さが定められる。第１実施形態において、らせん溝６２は、ダイス４４の２５°の回転角度範囲に対応するように形成される。らせん溝６２は、操作部材６１の周方向の複数箇所に設けられることが好ましい。第１実施形態において、らせん溝６２は、操作部材６１の周方向に１８０°離れた２箇所の側面位置に設けられる。

【0028】

ガイドピン６３は、円柱形状の部材であり、ダイス４４の外周面に径方向外向きに立設される。ガイドピン６３の本数は、らせん溝６２の箇所数と同数である。各ガイドピン６３は、それぞれ異なるらせん溝６２に係入する。ガイドピン６３の長さは、らせん溝６２の溝深さに一致するか、溝深さよりもわずかに大きめに設定される。また、ガイドピン６３の直径は、らせん溝６２の溝幅よりも少し小さめに設定される。これによれば、らせん溝６２に対するガイドピン６３の係入状態が安定する。

【0029】

回転防止部７は、操作部材６１が中心軸線ＣＬの周りに回転することを防止する。回転防止部７は、周方向の複数箇所に設けられることが好ましい。第１実施形態において、回転防止部７は、操作部材６１の下側および上側（図２参照）の２箇所に設けられる。回転防止部７は、平面部７１および回転防止体７２からなる。平面部７１は、操作部材６１の外周面に設けられ、例えば切削加工によって形成される。平面部７１は、中心軸線ＣＬの延在方向、および延在方向に直交する幅方向に拡がる概ね長方形の平面部分である。

【0030】

回転防止体７２は、幅方向に延在する丸棒状の部材で形成される。回転防止体７２の両端は、ホルダ部材２１１の内周面に固定されている。回転防止体７２は、操作部材６１が中心軸線ＣＬの延在方向に移動する間を通して、平面部７１の幅方向の概ね全長に常に接する。これによれば、操作部材６１の回転が防止されるので、後述するダイス４４の回転動作が安定化される。さらに、複数組のらせん溝６２とガイドピン６３の組み合わせ、ならびに複数の回転防止部７が周方向に交互に配置されることにより、ダイス４４の回転動作が円滑化される。

【0031】

駆動部８は、操作部材６１を中心軸線ＣＬの延在方向（前後方向）に駆動する。駆動部８は、複数の操作ピン８１、駆動ピン８３、駆動源部８４、液源容器８Ａ、液路操作部８Ｂ、作動液制御部８Ｃ、およびプレート位置検出部８Ｄなどで構成される。

【0032】

複数の操作ピン８１は、中心軸線ＣＬから等距離に位置し、かつ周方向に等間隔で配置される。複数の操作ピン８１は、中心軸線ＣＬに平行して延在し、バックプレート２１２の貫通孔２１６を突き抜けるように配置される。図３には、６本の操作ピン８１が例示されている。各操作ピン８１の前端は、操作部材６１の後端に結合される。各操作ピン８１の後端は、鍔形状の鍔部８２に結合される。

【0033】

鍔部８２と、キックアウトピン４Ａの鍔部４Ｂとの間に、コイル形状の付勢バネ４Ｅが挿入される。付勢バネ４Ｅは、キックアウトピン４Ａを後方に付勢している。付勢バネ４Ｅの外周側に、円筒形状の駆動ピン８３が配置される。駆動ピン８３の前端は、鍔部８２に結合される。駆動ピン８３の後端は、結合プレート８４２（後述）に結合される。

【0034】

駆動源部８４は、ダイスホルダ２１のダイスフレーム２１３の後側に配置される。駆動源部８４は、枠体８４１、２個の液圧駆動源８５、２組の前側液路８８および後側液路８９、ならびに結合プレート８４２などで構成される。なお、１個の液圧駆動源８５では所望する操作力が得られないため、２個の液圧駆動源８５が並列で用いられる。枠体８４１は、前方に開口する中空の枠形状の部材であり、ダイスフレーム２１３の後側に接して配置される。

【0035】

２個の液圧駆動源８５は、枠体８４１の内部の後寄りに設けられる。かつ、２個の液圧駆動源８５は、中心軸線ＣＬから見て上下対称の位置に離隔して配置される。２個の液圧駆動源８５の間に、首下調整ねじ４Ｆが配置される。

【0036】

それぞれの液圧駆動源８５は、シリンダ８６およびピストン８７を有する。シリンダ８６は、前側に開口する有底円筒状に形成される。ピストン８７は、シリンダ８６の内部に配設され、前側に突出している。ピストン８７は、前側の小径部および後側の大径部からなる丸棒状の部材である。大径部の外周には、液密用の溝およびＯリング（符号略）が設けられる。これにより、シリンダ８６とピストン８７の間の液密構造が構成される。

【0037】

結合プレート８４２は、上下に長く形成される。結合プレート８４２は、図２に示されるように、ボルト８４３を用いて２個のピストン８７の前側に結合されている。結合プレート８４２の中央に設けられた孔に、首下調整ねじ４Ｆが遊嵌している。結合プレート８４２の前側に、駆動ピン８３の後端が結合される。したがって、２個のピストン８７、結合プレート８４２、駆動ピン８３、操作ピン８１、および操作部材６１は、一体的に前後方向に動作する。

【0038】

ピストン８７の小径部の外面とシリンダ８６の内面で区画された閉鎖空間は、前側液室８６１となっている。ピストン８７の後面とシリンダ８６の内底面で区画された閉鎖空間は、後側液室８６２となっている。シリンダ８６の側面を貫いて、外部から前側液室８６１に連通する前側連通口８６３が設けられる。同様に、シリンダ８６の側面を貫いて、外部から後側液室８６２に連通する後側連通口８６４が設けられる。

【0039】

前側連通口８６３は、前側液路８８および液路操作部８Ｂを経由して、液源容器８Ａに連通される。後側連通口８６４は、後側液路８９および液路操作部８Ｂを経由して、液源容器８Ａに連通される。２個の液圧駆動源８５の前側液路８８および後側液路８９、換言すると４つの液路は、互いに等長かつ等断面積とされている。これにより、２個の液圧駆動源８５が同期して動作するときの動作特性が良く一致する。前側液路８８および後側液路８９には、樹脂製チューブや金属製パイプなどが用いられる。液圧駆動源８５に用いる作動液として作動油を例示でき、これに限定されない。

【0040】

液路操作部８Ｂは、図略のポンプや弁類の組み合わせによって構成される。液路操作部８Ｂは、２個の液圧駆動源８５と液源容器８Ａとの間を流れる作動液の流れを操作する。作動液制御部８Ｃは、液路操作部８Ｂの動作を制御する。作動液制御部８Ｃは、例えば、制御信号の入出力機能をもつコンピュータ装置を用いて構成される。作動液制御部８Ｃには、プレート位置検出部８Ｄが付属される。

【0041】

プレート位置検出部８Ｄは、結合プレート８４２の前後方向の位置を検出する。プレート位置検出部８Ｄは、エンコーダ８Ｅおよびリニアゲージ８Ｆで構成される。リニアゲージ８Ｆは、結合プレート８４２の上部に設けられ、結合プレート８４２とともに前後に動作する。リニアゲージ８Ｆには、前後方向に所定ピッチで刻まれた目盛りが設けられている。エンコーダ８Ｅは、枠体８４１に固定取り付けされて、リニアゲージ８Ｆに対向配置される。エンコーダ８Ｅは、リニアゲージ８Ｆの目盛りを読み取ってコード化し、作動液制御部８Ｃに出力する。プレート位置検出部８Ｄとして、例えば磁気検出方式のセンサを用いることができる。

【0042】

作動液制御部８Ｃは、エンコーダ８Ｅの出力を受け取るとともに、主駆動源９１の動作状況に関する情報を受け取る。作動液制御部８Ｃは、エンコーダ８Ｅから受け取った出力に基づいて、操作部材６１の現在位置求める。かつ、作動液制御部８Ｃは、主駆動源９１の動作状況を参照して、タイムリーに液路操作部８Ｂを制御し、操作部材６１の動作を制御する。

【0043】

図２において、前側液室８６１が最大容積で、後側液室８６２が最小容積となっている。このとき、ピストン８７は、後退位置に位置する。作動液制御部８Ｃからの制御により、前側液室８６１から作動液が流出して、後側液室８６２に作動液が流入すると、ピストン８７は、作動液の流入出量に対応する移動量だけ前進動作する。逆に、後側液室８６２から作動液が流出して、前側液室８６１に作動液が流入すると、ピストン８７は後退動作する。ピストン８７の前進動作および後退動作に同期して、操作部材６１が前進動作および後退動作する。

【0044】

なお、仮に片方の液圧駆動源８５で作動液の流入出が先行した場合、結合プレート８４２に出力される操作力が瞬間的に片方だけとなる。このとき、操作部材６１は、動作しないか、または動作できても低速動作となる。すると、短時間のうちに他方の液圧駆動源８５における作動液の流入出が追いついて、両方の液圧駆動源８５から結合プレート８４２に操作力が出力されるようになる。この後、２個の液圧駆動源８５は、同期して動作する。したがって、２個の液圧駆動源８５から出力される操作力が加算され、操作部材６１は、大きな操作力を発揮することができる。

【0045】

図３の矢印Ｍ１に示されるように、操作部材６１が後退位置から中心軸線ＣＬの延在方向に前進すると、ガイドピン６３は、矢印Ｍ２に示されるように、らせん溝６２に沿って相対的に移動する。このとき、ガイドピン６３は、ダイス４４に固定されているため中心軸線ＣＬの延在方向に移動することはできず、実際には周方向の回転動作のみを行う。これにより、ダイス４４は、矢印Ｍ３に示されるように、中心軸線ＣＬの周りに回転する。操作部材６１が最も前側の前進位置に到達したとき、ダイス４４は２５°回転した状態となる。また、操作部材６１が前進位置から後退位置に戻ると、ダイス４４は２５°逆回転して元の状態に戻る。ダイス４４の回転動作は、圧造加工作業と異なる作業用途に適用することができる。

【0046】

ここで、駆動部８は、主駆動源９１と相違するものであり、主駆動源９１から独立した駆動の自由度を有している。したがって、駆動部８がダイス４４の回転を駆動するときの駆動タイミングや駆動速度を様々に設定することにより、ダイス４４の回転動作を多様な作業用途に適用することが可能となっている。加えて、液圧駆動源８５を用いる駆動部８は、キックアウトカム９Ｆを用いる駆動などと比較して精度の高い制御が可能であるので、ダイス４４の正確な回転角度や回転速度、および適正な回転時期が実現される。

【0047】

４．圧造機１の動作例
次に、金型回転装置５を適用した圧造機１の動作例について、図４および図５を参考にして説明する。動作例において、圧造機１は、第１～第６圧造工程（＃１～＃６）を有し、第３圧造工程（＃３）に金型回転装置５が適用されている。また、動作例において、ワークＷは、図４に示されるように圧造加工作業および姿勢変更作業が実施される。図４の紙面右上方向が圧造機１の上側に対応し、紙面左下方向が圧造機１の下側に対応する。中心軸線ＣＬは、図４の上下方向に延在する。また、第３圧造工程（＃３）以外の各圧造工程（＃１、＃２、＃４、＃５、＃６）では、圧造加工作業が実施された後のワークＷの形状が図示されている。なお、第２および第４圧造工程（＃２、＃４）では、ワークＷの四分の一を切り取った部分断面が図示されている。

【0048】

圧造機１の動作例では、始めに切断機構部で円柱形状のワークＷが切断される。次の第１圧造工程（＃１）で、ワークＷの切断された二つの端面が矯正されるとともに、二つの端面に下穴Ｈ１が形成される。次の第２圧造工程（＃２）で、ワークＷの二つの端面に、下穴Ｈ１を少し拡げた有底穴Ｈ２が形成される。次の第３圧造工程（＃３）で、圧造加工作業に代えて、ワークＷの姿勢を変更する姿勢変更作業が実施される（詳細後述）。

【0049】

次の第４圧造工程（＃４）で、ワークＷの外形形状を円柱形状から直方体形状に変形する据え込み加工作業が実施される。次の第５圧造工程（＃５）で、概ね矩形断面を有する貫通孔Ｈ３がワークＷに形成される。最後の第６圧造工程（＃６）で、ワークＷの貫通孔Ｈ３の内部の形状補正が実施される。

【0050】

次に、第３圧造工程（＃３）におけるワークＷの姿勢変更作業について、詳細に説明する。図５には、ワークＷの姿勢変更作業を実施するときのタイムチャートが示されている。図５の横軸は、共通の時間軸ｔである。３つのグラフは、上から順番にパンチ４１のストローク特性、キックアウトピン４Ａの動作特性、および操作部材６１の動作特性を示している。図５には、パンチ４１が後死点ＰＲから前死点ＰＦまで往動して後死点ＰＲまで復動する１周期の動作が描かれている。キックアウトピン４Ａの動作特性は、キックアウトカム９Ｆのカム形状によって実現される。また、操作部材６１の動作特性は、作動液制御部８Ｃからの制御および液路操作部８Ｂの動作によって実現される。

【0051】

図５の時刻ｔ０において、パンチ４１は後死点ＰＲに位置する。このとき、キックアウトピン４Ａは、前進位置ＫＦに位置する。同時に、操作部材６１は、後退位置ＳＲに位置し、ダイス４４は、回転していない状態にある。パンチ４１は、時刻ｔ０以降の時間経過に伴って正弦波状のストローク特性で往動し、時刻ｔ２に前死点ＰＦに到達する。一方、キックアウトピン４Ａは、時刻ｔ２以前の時刻ｔ１に、既に前進位置ＫＦから後退位置ＫＲまで戻っている。操作部材６１は、パンチ４１が往動している間を通して、後退位置ＳＲを維持する。

【0052】

パンチ４１は、往動時に、圧造加工作業に代えて、ワークＷの中心軸線ＣＬに対する傾斜姿勢を変更する姿勢変更作業を実施する。具体的には、図４の矢印Ａ１に示されるように、パンチ４１は、ワークＷが中心軸線ＣＬに対して平行する水平姿勢を、ワークＷが中心軸線ＣＬに対して鉛直方向に直交する直立姿勢に変更する。本願出願人は、ワークＷの中心軸線ＣＬに対する傾斜姿勢を変更する圧造工程の構成例を、特開２０１８－０２４００７号に開示済みである。第３圧造工程（＃３）は、上記した開示済みの構成と、第１実施形態の金型回転装置５と、を複合させた構成になっている。

【0053】

さらに、パンチ４１は、時刻ｔ２に復動を開始し、時刻ｔ９に後死点ＰＲに戻る。パンチ４１が復動する途中の時刻ｔ３に、キックアウトピン４Ａが後退位置ＫＲから前進を開始する。続いて、時刻ｔ４に、操作部材６１が後退位置ＳＲから前進を開始し、時刻ｔ５に、操作部材６１が前進位置ＳＦに到達する。時刻ｔ５において、図３の矢印Ｍ１～Ｍ３に示される動作が終了しており、ダイス４４は、２５°回転した状態となっている。これにより、ワークＷは、図４の矢印Ａ２に示されるように、直立姿勢から２５°傾斜した傾斜姿勢に変更される。要約すると、回転駆動機構６は、パンチ４１の復動時にダイス４４を中心軸線ＣＬの周りに回転させることにより、ワークＷの中心軸線ＣＬの周りの回転姿勢を変更する姿勢変更作業をダイス４４に実施させる。

【0054】

時刻ｔ５よりもわずかに遅い時刻ｔ６に、キックアウトピン４Ａが前進位置ＫＦに到達する。これにより、傾斜姿勢のワークＷは、ダイス４４の前側に突き出される。この後、傾斜姿勢のワークＷは、ワーク搬送部４９によって次の第４圧造工程（＃４）に搬送される。第４圧造工程以降（＃４～＃６）では、ワークＷは、傾斜姿勢を維持した状態で圧造加工作業および搬送が行われる。時刻ｔ６の後から時刻ｔ７にかけて、操作部材６１が前進位置ＳＦから後退位置に戻る。ダイス４４は、ワークＷが突き出された後に２５°逆回転して元の状態に戻り、次のワークＷの搬入を待ち受ける。

【0055】

ここで、ワークＷが直立姿勢から２５°傾斜した傾斜姿勢は、ワーク搬送部４９のフィンガ対の形状および動作形態に適合している。つまり、ワークＷの傾斜姿勢は、フィンガ対が安定して掴み、さらには搬送するのに好適な姿勢となっている。これによれば、搬送途中のワークＷが落下したり、姿勢が変化して下流工程のダイス４４に保持されなくなったりする不具合が抑制される。結果として、圧造機１の動作信頼性が高められる。これに対比して、回転駆動機構６を備えない従来の圧造機では、フィンガ対が直立姿勢のワークＷの側面を挟んで掴むことになるため、ワークＷが真下に滑り落ちるおそれが大きい。

【0056】

第１実施形態の金型回転装置５において、回転駆動機構６は、ダイス４４を中心軸線ＣＬの周りに回転させることができるので、ダイス４４の回転動作を圧造加工作業と異なる作業用途に適用することができる。例えば、金型回転装置５を適用した圧造機１において、ダイス４４の回転動作をワークＷの姿勢変更作業に適用して、ワークＷの落下を抑制することができる。

【0057】

５．第２実施形態の金型回転装置５Ａ
次に、第２実施形態の金型回転装置５Ａについて、図６および図７を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。第２実施形態の金型回転装置５Ａは、圧造機１のいずれかの圧造工程に適用することができる。ただし、第２実施形態において、回転駆動機構６Ａは、回転金型となるパンチ４１Ａを回転させて、切削加工作業を行わせる。以下、詳述する。

【0058】

図６に示されるように、パンチ４１Ａは、先端に切削刃４１Ｋを有する。切削刃４１Ｋは、中心軸線ＣＬを中心とする傘形状に形成されており、放射状に延びる複数の刃をもつ。回転駆動機構６Ａは、ラム３に搭載されており、パンチ４１Ａの周りに操作部材６１を有する。そして、パンチ４１Ａおよび操作部材６１の一方にらせん溝６２が設けられ、パンチ４１Ａおよび操作部材６１の他方にガイドピン６３が設けられる。回転駆動機構６Ａは、第１実施形態と同様の構成を有し、同様の作用によりパンチ４１Ａを中心軸線ＣＬの周りに回転させる。一方、ダイス４４Ａに保持されるワークＷＡは、中心軸線ＣＬを中心とする回転対称形状であり、パンチ４１Ａに対向する面に有底の丸穴ＷＨを有する。

【0059】

図７には、ワークＷＡの切削加工作業を実施するときのタイムチャートが示されている。図７の横軸は、共通の時間軸ｔである。３つのグラフは、上から順番にパンチ４１Ａのストローク特性、キックアウトピン４Ａの動作特性、および回転駆動機構６Ａの操作部材６１の動作特性を示している。図７の時刻ｔ１０において、パンチ４１は後死点ＰＲに位置し、キックアウトピン４Ａは前進位置ＫＦに位置し、操作部材６１は後退位置ＳＲに位置する。パンチ４１Ａが前死点ＰＦに到達する時刻ｔ１２よりも以前の時刻ｔ１１に、キックアウトピン４Ａは、既に前進位置ＫＦから後退位置ＫＲまで戻っている。

【0060】

同じ時刻ｔ１１に、操作部材６１は後退位置ＳＲから前進を開始し、時刻ｔ１２に、操作部材６１は前進位置ＳＦに到達する。これにより、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間、パンチ４１Ａは回転動作する。そして、パンチ４１Ａが前死点ＰＦに到達する以前に、切削刃４１Ｋは、ワークＷＡの丸穴ＷＨの前部内縁に当接して切削加工作業を実施する。これにより、ワークＷＡの丸穴ＷＨの前部内縁に、面取り部ＷＭが形成される。

【0061】

この後、パンチ４１は、時刻ｔ１２に復動を開始し、時刻ｔ１９に後死点ＰＲに戻る。キックアウトピン４Ａは、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の間に後退位置ＫＲから前進位置ＫＦまで移動して、ワークＷＡを突き出す。一方、操作部材６１は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の間に前進位置ＳＦから後退位置ＳＲまで移動し、パンチ４１Ａが逆回転して元の状態に戻る。

【0062】

第２実施形態の金型回転装置５Ａにおいて、回転駆動機構６Ａは、パンチ４１Ａを往動時に中心軸線ＣＬの周りに回転させることにより、前記パンチ４１Ａに圧造加工作業に替わる切削加工作業を実施させる。なお、パンチ４１Ａが回転して実施する切削加工作業は、上記した面取り加工に限定されない。例えば、パンチ４１Ａの先端にドリル形状の切削刃を設け、ワークＷＡに対して切削による穴あけ加工を行うことができる。

【0063】

さらに、金型回転装置５Ａを適用した圧造機１では、圧造加工作業と切削加工作業とを併用することができる。したがって、圧造機１で製造可能なワークＷＡの形状範囲が拡張される。

【0064】

６．第３実施形態の金型回転装置５Ｂ
次に、第３実施形態の金型回転装置５Ｂについて、図８および図９を参考にして、第１および第２実施形態と異なる点を主に説明する。第３実施形態の金型回転装置５Ｂは、ワークＷＢにねじり加工作業を実施する。この金型回転装置５Ｂでは、パンチ４１Ｂが中心軸線ＣＬに沿って往復動作しない。したがって、金型回転装置５Ｂは、圧造機１に適用されず、単独の装置として構成される。金型回転装置５Ｂは、ダイス４４Ｂ、パンチ４１Ｂ、および回転駆動機構６Ｂなどで構成される。

【0065】

ダイス４４Ｂは、中心軸線ＣＬを有し、図略のフレームに固定して設けられる。パンチ４１Ｂは、中心軸線ＣＬの延在方向の位置に設けられ、フレームに回転可能に支持されて、ダイス４４Ｂに対向配置される。図８に示されるように、ダイス４４Ｂおよびパンチ４１Ｂは、角棒形状のワークＷＢの端部をそれぞれ把持する。回転駆動機構６Ｂは、ワークＷＢを把持した状態のパンチ４１Ｂを、中心軸線ＣＬの周りに所定角度だけ回転させる。

【0066】

これにより、ダイス４４Ｂおよびパンチ４１Ｂは、共同してワークＷＢにねじり加工作業を実施する。ねじり加工作業が終了した後、ワークＷＢは、把持されていた部分が切断される。最終的に、図９に示されるねじれ形状の部品Ｐが製造される。第３実施形態において、パンチ４１Ｂの回転動作をねじり加工作業に適用することができる。

【0067】

７．実施形態の変形および応用
なお、第１実施形態において、駆動部８のプレート位置検出部８Ｄを省略し、作動液の流量に基づいて操作部材６１の位置を演算により求める構成とすることができる。また、駆動部８の駆動源部８４は、液圧駆動源８５に限定されず、操作部材６１を駆動する別種の駆動源、例えばモータなどでもよい。さらに、第１実施形態の構成とは逆に、ダイス４４の外周面にらせん溝６２を設け、操作部材６１にガイドピン６３を径方向内向きに立設してもよい。また、らせん溝６２とガイドピン６３の組み合わせ以外の回転駆動方式を用いることが可能である。例えば、回転可能に保持されたダイス４４に径方向外向きに延びる操作レバーを設け、駆動部が操作レバーを回動操作する構成とすることができる。

【0068】

さらに、図４の第３圧造工程（＃３）において、パンチ４１は往動して圧造加工作業を実施し、パンチ４１の復動時にダイス４４が回転して姿勢変更作業を実施するように構成することができる。また、ダイス４４の回転を利用する用途は、ワークＷの姿勢変更作業に限定されない。例えば、キックアウトピン４Ａがヘリカルギヤの形状をもつワークを突き出す際に、ダイス４４を回転させることにより、突き出しに要する操作力を低減させることができる。また、パンチ４１が往動して圧造加工作業を開始する以前に、ダイス４４が回転してワークＷの姿勢を変更してもよい。本発明は、実施形態の構成に限定されるものではなく、上述した以外にも様々な応用や変形が可能である。

【符号の説明】

【0069】

１：圧造機 ２：フレーム ３：ラム ４１、４１Ａ、４１Ｂ：パンチ
４４、４４Ａ、４４Ｂ：ダイス ４９：ワーク搬送部 ４Ａ：キックアウトピン
５、５Ａ、５Ｂ：金型回転装置 ６、６Ａ、６Ｂ：回転駆動機構
６１：操作部材 ６２：らせん溝 ６３：ガイドピン
７：回転防止部 ７１：平面部 ７２：回転防止体
８：駆動部 ８１：操作ピン ８３：駆動ピン ８４２：結合プレート
８５：液圧駆動源 ８６：シリンダ ８７：ピストン ８Ａ：液源容器
８Ｂ：液路操作部 ８Ｃ：作動液制御部 ８Ｄ：プレート位置検出部
９：主駆動部 ９１：主駆動源
ＣＬ：中心軸線 Ｗ、ＷＡ、ＷＢ：ワーク ＷＭ：面取り

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】