パワーハンマーの種類、設計、操作：現代鍛造への応用

パワーハンマーとは？

パワーハンマーは、電気動力源または蒸気を用いてハンマーを持ち上げ、打撃のために加速し、加工中のワークに打ち付ける機械式鍛造ハンマーです。「開放ダイパワー鍛造ハンマー」とも呼ばれます。1880年代後半から鍛冶屋、刀鍛冶、金属加工者、製造業者によって使用され、ヘルベハンマー（跳ねハンマー）に取って代わってきました。

設計と操作

典型的なパワーハンマーは、フレーム、アンビル、ハンマーヘッドまたはダイを保持する往復ラムで構成されます。ワークは下側のアンビルまたはダイ上に置かれ、ヘッドまたは上側ダイがワークを打撃します。

パワーハンマーはヘルベハンマーの直接の子孫ですが、機械的リンクとバネ、圧縮空気、または蒸気の配置に位置エネルギーを蓄え、下降ストロークでラムを加速する点で異なります。

これにより、単に重りを落とすよりも大きな力が得られます。ヘルベハンマー、蒸気ドロップハンマー、板/ストラップハンマーなどの先駆者は、動力源でラムやハンマーヘッドを持ち上げましたが、重力のみで落下させていました。

パワーハンマーは、ワークに直接作用する可動部品の重量で定格付けされます。これには上側ダイ、ラム、機械リンクアームとバネ、またはラム、ピストン、関連連結ロッドの重量が含まれる場合があります。具体的な設計要素は動力源によって決まります。最大のパワーハンマーは蒸気駆動で、定格125ショートトン（113トン）でした。

パワーハンマーの種類

市場で広く使用されている様々なタイプの鍛造パワーハンマーがあります。

• 空気圧ハンマー
• 蒸気/空気ハンマー
• ヘルベハンマー
• 油圧パワーハンマー
• レバー・スプリングハンマー

1. 空気圧パワーハンマー

空気圧パワーハンマーは、ピストンが作動するシリンダーを担う典型的な機械装置です。このピストンは、クランクと連結ロッド機構によりメインモーターシャフトに接続されています。ハンドレバーも関与し、エアバルブを操作します。

エアバルブは異なるシリンダーを通じて提供されます。もう一つのピストンもシリンダー内で作動し、その底部にタップを持ち、固定ガイドを滑るように作られています。タップを動かすため、シリンダー内のピストンを下方に動かし、もう一方のシリンダー内でピストン上部に真空を作ります。これによりピストンに吸引効果が生じ、タップが持ち上がります。

シリンダー内のピストン上昇ストローク末端付近で、一方のシリンダーからもう一方へ空気が強制され、ピストン上昇ストロークにより空気が圧縮されます。これによりピストンが強制され、タップが高速で下方に移動します。この操作が定期的に繰り返され、必要な打撃が得られます。

2. 蒸気/空気パワーハンマー

蒸気パワーハンマーは、蒸気または圧縮空気の効果によって実行されるものを指します。これらは、可動ラム、ロッド、ピストン、リフティングツール、複動高圧蒸気シリンダー、ハウジング/フレーム、アンビルを含む装置です。

これらは、蒸気が最初に入り、次にシリンダー底部でピストンが他の可動部品とともに上昇する鍛造パワーハンマーです。力の量は3m/secと見なされ、可動部品の質量はほぼ5000kgです。

打撃が必要なとき、レバーが自動的に通電され、上部スライドバルブが開いてシリンダー上部から蒸気を受け入れ、底部に残る排気蒸気を排出。こうして必要な打撃が得られます。

3. ヘルベパワーハンマー

ヘルベパワーハンマーは、トリップまたはチルトパワーハンマーとも呼ばれ、巨大な動力ハンマーです。これらは、1つの鍛造所に複数のヘルベハンマーが設置され、ハンマーミルとも呼ばれるタイプの鍛造パワーハンマーです。

これらの鍛造パワーハンマーは、通常カムで持ち上げられ、突然解放されて重力の力で落下します。ヘルベハンマーは、主に水車で油圧駆動される機械装置です。

また、これらは精錬鍛造で鉄の塊（ブルーム）をより加工しやすい棒鉄にするために使用されます。

4. 油圧パワーハンマー

油圧ハンマーは油圧プレスとも呼ばれ、大気圧の200〜300倍の油圧を油圧シリンダーで使用します。油圧プレスは、プレスと油圧駆動で構成される重い鍛造に適用されます。油圧プレスの生産速度は、単一の絞り込み動作で完結する他のハンマー鍛造と比較して速いと観察されています。

油圧ハンマーは、速度、低圧、ダイトラベルが自動制御されるため、低騒音・低振動です。75,000トンの力を提供するプレスは現在非常に一般的。油圧プレスは鍛造産業で1,000〜10,000トンの範囲で広く使用。これらのプレスは主にナット、ボルト、ねじ、リベットの生産に使用されます。

5. レバースプリングハンマー

レバースプリングハンマーは、小型鍛造に主に使用される比較的軽量なパワーハンマーです。これらのハンマーは、頂部に垂直突起を持つ重いフレームで構成され、積層スプリングが振動するベアリングのハウジングとして機能します。

このスプリングの両端のうち、一方は連結ロッドを担い、もう一方は垂直タップを担います。タップは重量を担い、固定ガイド内で上下に移動します。

連結ロッドは下端でエキセントリックシーブに取り付けられています。さらに、エキセントリックシーブはクランクホイールに接続され、ハンマーを操作しトレッドルを下方に押します。

これによりシーブがクランクホイールを通じて回転し、積層スプリングがベアリング内で振動を開始。スプリングの連続振動によりタップが上下運動。したがって、ジョブに必要な打撃が与えられ、ハンドレバーを操作して連結ロッドのストロークと打撃強度を調整します。