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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau, ein Verfahren und eine Vorrichtung einer pulverformenden Pressform (Formungswerkzeug).
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Stand der Technik
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Wie in der
JP 2005-133618 A gezeigt ist, werden Teile, die über eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden sind, durch die folgenden Schritte vorbereitet. Zuerst werden ein Schaft bzw. eine Welle A und ein Presskörper bzw. Formteil C, die aus einem Pulver B gepresst sind, durch verschiedene Verfahren vorbereitet. In einem mechanischen oder manuellen Montageverfahren wird die Welle bzw. der Schaft A in das Formteil C eingebracht. Die Montage bzw. der Zusammenbau von A+B wird anschließend in einem Sinter-Prozess diffusionsverbunden. Der Zusammenbau von A+B erhält durch die Diffusionsverbindung eine starke Bindung, wobei jedoch weder eine Reduzierung des Arbeitsaufwands für das Montageverfahren, noch eine hohe Genauigkeit bzw. Präzision bei dem Produkt erreicht werden kann. Im Falle des Standes der Technik ist ein angemessenes bzw. passendes Spiel für die zusammengebauten Teile erforderlich, so dass keine hohe Präzision bezüglich der Rechtwinkligkeit und Konzentrizität zwischen den zwei Bauteilen erwartet werden kann.
1 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Formteils C, das mit einer Welle bzw. einem Schaft A zusammengebaut bzw. bestückt ist, und
2 eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Teils 1 darstellt, das den Schaft A und das Formteil C umfasst.
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Demgegenüber ist die pulverformende Presse, die in der
JP H05-15997 A gezeigt ist, mit einer Pressform (Formungswerkzeug, engl.: molding die) auf einer Pressplatte, einer Mehrzahl von Unterstempeln bzw. Untergesenken, die durch die Pressformlöcher der Pressform einzubringen sind, und einer Mehrzahl von Fluiddruckzylindern zum Ansteuern der Stempel vorgesehen, und so konfiguriert, dass die Mehrzahl von Unterstempeln und die Mehrzahl von Fluiddruckzylindern axial bzw. achsparallel angebracht sind. Daher kann das Biegemoment auf die Stempelplatte verhindert werden, wenn Druck auf das Pulver aufgebracht wird, und die relative Positionspräzision der Pressform und der Unterstempel verbessert werden.
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Gemäß einer solchen Konfiguration kann eine Verbesserung der Präzision des unteren Pressformsets, das die Pressform und den Unterstempeln umfasst, erwartet werden, wobei das Pressformset, welches das Pulverformen ausführt, einen Oberstempel bzw. ein Obergesenk und das untere Pressformset umfasst, was separat befestigt an dem Hauptkörperrahmen verwendet wird, so dass nicht nur der Oberstempel und das untere Pressformset sehr präzise positioniert werden müssen, sondern es hierbei auch eine Grenze gegeben hat, wie präzise ein Produkt hergestellt werden konnte.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Hinsichtlich des obenstehenden Problems ist es eine Aufgabe der Erfindung einen pulverformenden Pressformaufbau, ein Verfahren und eine Vorrichtung hierfür vorzusehen, wodurch eine hohe Produktgenauigkeit ermöglicht werden kann.
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Um die obenstehende Aufgabe zu lösen ist ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 1 ein Aufbau einer Pressform (nachstehend auch als Pressformaufbau bezeichnet), zum Ausformen bzw. zum Einsatzformen (insert-molding) eines Teils, das eine Welle bzw. einen Schaft und einen Presskörper bzw. ein Formteil umfasst, wobei der Pressformaufbau mit einer Pressform, einem Obergesenk bzw. Oberstempel und einem Untergesenk bzw. Unterstempel, die derart in die Pressform eingebracht sind, dass sie vertikal beweglich sind, einer Wellenaufnahme bzw. Schaftaufnahme, die derart in den Oberstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, und einer Kernstange (2), die derart in den Unterstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, ausgebildet ist, wobei die Kernstange auf ihrer obersten Fläche mit einer Einsetzöffnung bzw. einem Einsetzloch zum Aufnehmen eines Abschnitts des Schafts vorgesehen ist, wobei die Wellenaufnahme bzw. Schaftaufnahme und der Unterstempel die Welle bzw. den Schaft, die/der in das Einsetzloch eingesetzt ist, von oben und unten einklemmen bzw. pressen, in diesem Zustand ein Pulver, das in die Pressform zwischen den Oberstempel und den Unterstempel gefüllt wird, verdichten bzw. pressen, um das Teil, das die Welle bzw. den Schaft und das Formteil umfasst, auszuformen bzw. einsatzzuformen.
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Dadurch wird die Strukturfestigkeit des verbundenen Teils und die Genauigkeit in dem verbunden Teil bezüglich Rechtwinkligkeit und anderer Dimensionen verbessert, und Arbeitsaufwand beim Zusammenbau eingespart und Arbeitsstunden für anschließende Arbeiten reduziert.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 2 ist ein Verfahren zum Ausformen bzw. zum Einsatzformen (insert-molding) eines Teils, das einen Schaft und ein Formteil umfasst, unter Verwendung eines Pressformaufbaus, der mit einer Pressform, einem Oberstempels und einem Unterstempels ausgestaltet ist, die derart in die Pressform eingebracht sind, dass sie vertikal beweglich sind, einer Wellenaufnahme bzw. Schaftaufnahme, die derart in den Oberstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, und einer Kernstange, die derart in den Unterstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, wobei das Ausform- bzw. Einsatzformverfahren einen Schritt zum Einsetzen eines Abschnitts des Schafts in dem Einsetzloch der Kernstange umfasst, einen Schritt zum Pressen des eingesetzten Schafts durch die Schaftaufnahme und die Kernstange, um sie in eine spezifische Position zu bewegen, und einen Schritt zum Bewegen des Oberstempels oder des Unterstempels oder beider Stempel, um ein Pulver, das in die Pressform zwischen den Oberstempel und den Unterstempel gefüllt wird, zu verdichten. Dies ermöglicht ähnliche Effekte wie durch den Aspekt gemäß Anspruch 1 der Erfindung.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 3 ist ein Teil, das einen Schaft und ein Formteil umfasst, das durch das Ausform- bzw. Einsatzformverfahren des Aspekts der Erfindung in Anspruch 2 geformt wird. Somit wird eine hohe Genauigkeit bezüglich der Rechtwinkligkeit und Konzentrizität von zwei Bauteilen zueinander ermöglicht.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 4 ist ein Teil) gemäß Anspruch 3 der Erfindung, das einen Schaft und ein Formteil umfasst, wobei die verbundene Oberfläche bzw. die Verbundfläche des Schafts und des Formteils aus einer Mehrzahl von Reliefformen konfiguriert ist.
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Daher ermöglicht die vorliegende Erfindung Reliefoberflächen, während im Stand der Technik die Form des verbundenen Teils der zusammengebauten Teile gerade bzw. glatt sein müsste. Der verbundene Bereich wird beträchtlich vergrößert, so dass eine Diffusionsverbindung mit einer hohen Festigkeit, welche nicht durch die konventionelle Diffusionsverbindung erreicht werden hätte können, realisiert werden kann. Das heißt, in einem Teil, das durch Einsatzformen gemäß Anspruch 2 der Erfindung hergestellt wird, kann Pulver B in die Lücken eintreten und eine Diffusionsverbindung mit einer hohen Festigkeit realisiert werden, wenn dort z.B. Grate, Rillen und dergleichen auf der Stirnseite A" des Schafts sind.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 5 ist eine Kernstange in einem Pressformaufbau, der mit einer Pressform, einem Oberstempel und einem Unterstempel ausgestaltet ist, die derart in die Pressform eingebracht sind, dass sie vertikal beweglich sind, einer Schaftaufnahme, die derart in den Oberstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, und einer Kernstange, die derart in den Unterstempel eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist, und um ein Teil, das einen Schaft und ein Formteil umfasst, auszuformen, wobei die Kernstange auf ihrer Oberseite mit einer Einsetzöffnung bzw. einem Einsetzloch zum Halten bzw. Aufnehmen eines Abschnitts des Schafts vorgesehen ist.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 6 ist ein Aufbau einer pulverformenden Presse mit einem Zylinderhauptkörper, der eine Mehrzahl von Fluiddruckzylindern bzw. Druckmittelzylindern aufweist, die entlang einer Mittelachse des Zylinderhauptkörpers in Reihe angeordnet sind, wobei die Mehrzahl der Druckmittelzylinder jeweils einen Zylinderteil und einen in den Zylinderteil eingebrachten Kolben aufweisen, der sich entlang der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers hin- und her bewegt, wobei eine Pressform zwischen einem der Zylinderteile von dem Zylinderteil der Mehrzahl von Fluiddruckzylindern angebracht ist, und eine Mehrzahl von Einbauten bzw. Fixierungen, die auf die Kolben montiert sind, durch die Kolben entlang der Mittelachse angetrieben wird, und sich an der Pressform an der Stelle gegenüberliegen, wo sie geladenes bzw. eingebrachtes Pulver entlang der Mittelachse verdichten, um ein Formteil zu erhalten.
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Somit kann die Mehrzahl von Fluiddruckzylindern, die an dem Zylinderhauptkörper angebracht sind, verwendet werden, um das Pulver zu pressen bzw. zu komprimieren, wobei die Mehrzahl von Fixierungen entlang der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers so angebracht ist, dass es nicht erforderlich ist, die Mehrzahl von Fixierungen zu positionieren. Des Weiteren ist es durch Montieren der Mehrzahl von Fixierungen an bzw. auf den Kolben der Mehrzahl von Fluiddruckzylindern in dem Zylinderhauptkörper möglich, die Größe der Struktur zu reduzieren und die Genauigkeit bzw. Präzision zu verbessern.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 7 ist ein Aufbau einer pulverformenden Presse gemäß Anspruch 6, wobei die Mehrzahl von Fluiddruckzylindern einen ersten zweiten und dritten Fluiddruckzylinder aufweist, die in dem Zylinderhauptkörper auf einer Linie bzw. in einer Reihe entlang der Mittelachse angebracht sind, wobei der erste, zweite und dritte Fluiddruckzylinder Zylinderteile und einen ersten, zweiten und dritten Kolben aufweisen, die in die Zylinderteile eingebracht sind, und sich entlang der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers hin- und herbewegen, und die Mehrzahl von Fixierungen eine erste, zweite und dritte Fixierung sind, die entsprechend auf den ersten, zweiten und dritten Kolben montiert sind, und ein Formteil erhalten, während sie durch den ersten, zweiten und dritten Kolben entlang der Mittelachse angetrieben werden und an der Pressform aneinander stoßen, um geladenes bzw. eingebrachtes Pulver zu komprimieren.
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Durch Ansteuern bzw. Antreiben der ersten, zweiten und dritten Fixierung durch den ersten, zweiten und dritten Kolben entlang der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers, wobei sie an der Pressform aneinander stoßen kann das eingebrachte Pulver in ein Formteil gepresst werden.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 8 ist ein Aufbau einer pulverformenden Presse gemäß Anspruch 7, wobei die erste Fixierung ein Mittelloch entlang der Mittelachse und Positionierungsführungslöcher, die um das Mittelloch angebracht sind, aufweist, die zweite Fixierung ein Mittelloch mit demselben Durchmesser wie das Mittelloch der ersten Fixierung und Positionierungsführungslöcher mit demselben Durchmesser wie die Positionierungsführungslöcher der ersten Fixierung aufweist, die dritte Fixierung einen Kernteil aufweist, der entlang der Mittelachse beweglich gelagert ist, und Verbindungsstangen, die konzentrisch um den Kernteil angebracht sind, der erste, zweite und dritte Kolben entlang der Mittelachse angetrieben und bewegt werden, die erste Fixierung und die zweite Fixierung aneinander angrenzend angeordnet werden, so dass die Positionen des Mittellochs und des Mittellochs der ersten und zweiten Fixierung und die Positionen der Positionierungsführungslöcher und der Positionierungsführungslöcher der ersten und zweiten Fixierung übereinstimmen, wobei der Kernteil der dritten Fixierung in das Mittelloch der zweiten Fixierung eingepasst wird, und die Verbindungsstäbe in die Positionierungsführungslöcher in die zweite Fixierung eingepasst werden, um eine dem Formteil entsprechende Füllöffnung bzw. ein entsprechendes Füllloch in der Pressform auszubilden.
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Wenn die erste, zweite und dritte Fixierung aneinander angrenzend an der Pressform angeordnet werden, kann jede Fixierung entlang der Mittelachse des Zylinderhauptkörpers bewegt werden, so dass die erste Fixierung und die zweite Fixierung aneinander angrenzend ohne Positionsabweichung von dem Mittelloch und dem Mittelloch der ersten und zweiten Fixierung und den Positionierungsführungslöchern und den Positionierungsführungslöchern der ersten und zweiten Fixierung angeordnet werden können. Des Weiteren ist der Kernteil der dritten Fixierung in das Mittelloch in der zweiten Fixierung eingepasst, und die Verbindungsstäbe in die Positionierungsführungslöcher in der zweiten Fixierung, so dass ein Füllloch entsprechend dem Formteil an der Pressform ausgebildet werden kann.
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Ein Aspekt der Erfindung in Anspruch 9 ist ein Aufbau einer pulverformenden Presse gemäß Anspruch 7, wobei der Zylinderhauptkörper mit Mittelführungsteilen vorgesehen ist, um den ersten, zweiten und dritten Kolben entlang der Mittelachse hin- und her zu bewegen.
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Der erste, zweite und dritte Kolben können ohne Abweichung von der Mittelachse und direkt an den Fixierungen befestigt geführt werden, so dass der erste, zweite und dritte Kolben als Ansteuerquellen der Fixierungen verwendet werden können.
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In einem Aspekt der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist der Fluiddruck ein Hydrauliköldruck.
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Daher kann in dieser Pressform ein Formteil durch eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden Fixierungen erhalten werden und eingebrachtes Pulver mit einer angemessenen Presskraft durch den Hydrauliköldruck entlang der Mittelachse verdichten bzw. pressen.
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In einem Aspekt der Erfindung gemäß Anspruch 11 ist der Fluiddruck ein Luftdruck.
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Daher kann in der Pressform ein Formteil durch eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden Fixierungen erhalten werden und eingebrachtes Pulver mit einer angemessenen Presskraft durch Luftdruck entlang der Mittelachse verdichten bzw. pressen.
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Es sei angemerkt, dass die Bezugszeichen bezüglich der Einrichtungen, die in diesem Abschnitt beschrieben werden, den Bezug zu den spezifischen Einrichtungen, die in den später erklärten Ausführungsformen beschrieben werden, darstellen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine erläuternde Ansicht, bevor ein Schaft A in ein Formteil C eingebracht wird.
- 2 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Komponente darstellt, welche den Schaft A und das Formteil C umfasst.
- 3a bis 3c zeigen schematische Ansichten, welche einen Pressformaufbau einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Betriebe derselben darstellen. 3a bis 3c zeigen schematische Ansichten, welche die Betriebe bezüglich der Zeit darstellen.
- 4 zeigt eine Ansicht, welche die Form eines anderen Beispiels des Schafts A darstellt.
- 5 zeigt eine erläuternde Ansicht im Querschnitt, welche eine zweite Ausführungsform eines pulverformenden Pressformaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 6a zeigt eine vergrößerte erläuternde Ansicht im Querschnitt, welche die Hauptteile des pulverformenden Pressformaufbaus, der in 5 dargestellt wird, darstellt.
- 6b zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie D-D in 6a.
- 6c zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie E-E in 6a.
- 7 zeigt eine erläuternde Ansicht im Querschnitt, welche den pulverformenden Pressformaufbau, der in 5 dargestellt ist, darstellt, wenn er mit Pulver befüllt ist.
- 8 zeigt eine erläuternde Ansicht im Querschnitt, welche zum Zeitpunkt eines Pressbetriebs den in 5 dargestellten pulverformenden Pressformaufbau darstellt.
- 9 zeigt eine erläuternde Ansicht im Querschnitt, welche den in 5 dargestellten pulverformenden Pressformaufbau darstellt, wenn das Formteil entfernt wird.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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(Erste Ausführungsform)
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Untenstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf den Figuren beschrieben.
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Als ein Beispiel eines Teils 1, das einen Schaft bzw. eine Welle A und ein Formteil C der vorliegenden Erfindung umfasst, kann eines wie in 2 dargestellt erwähnt werden. Das Formteil C ist in der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend erklärt durch Einsatzformen ausgebildet. Der Schaft A und das Formteil C werden nicht durch verschiedene Prozesse wie in 1 erstellt.
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Der Schaft A umfasst nicht nur Schäfte, welche aus bekannten Guß- bzw. Blockmaterialien oder Ingot-Materialien hergestellt sind, sondern umfasst auch Schäfte, welche durch SKH51, SKH11, SUJ2 (JIS-Standards) und andere Materialien hergestellt werden, die im Allgemeinen für Lager etc. verwendet werden. Als Pulver für Pulvermetallurgie enthält Pulver insbesondere Fe (Eisen), das verschiedene Additive und unvermeidbare Unreinheiten enthält, wobei eine durchschnittliche Partikelgröße von 10 µm bis 80 µm erwähnt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung kann z.B. an einer Armatur eines Kraftstoffinjektors angewandt werden (siehe z.B. die
JP 2008-151048 A ). Die vorliegende Erfindung trägt entscheidend zur Erhöhung des Drucks und zur Vermeidung von Kosten bezüglich eines Kraftstoffinjektors bei. In einem Teil
1, der einen Schaft und ein Formteil umfasst, kann die Erfindung bei einer beliebigen Form eines Materials angewandt werden und ist nicht auf die Form in
2 beschränkt, falls die Verbindungsfläche parallel zur Verdichtungsrichtung des Pressens ist, so dass ein breiter Anwendungsbereich, der sich jenseits einer Kraftstoffeinspritzarmatur erstreckt, denkbar ist.
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3 zeigt eine schematische Ansicht, welche den Aufbau der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und dessen Betriebe bzw. Verfahrensabläufe durch eine Zeitreihe bzw. zu verschiedenen Zeitpunkten schematisch darstellt. In den 3a bis 3b umfasst der Pressformaufbau im Inneren eine fixierte bzw. eingebaute Pressform 10, in welcher ein Obergesenk bzw. Oberstempel 6 und ein Untergesenk bzw. Unterstempel 5 derart eingebracht sind, dass sie vertikal beweglich sind. Der Oberstempel 6 und der Unterstempel 5 sind beide beweglich. Das Innere bzw. der Innenraum 7 des Oberstempels 6 weist eine Schaftaufnahme 4 auf, welche derart eingebracht ist, dass sie vertikal beweglich ist. Die Schaftaufnahme 4 ist ausgebildet, um durch eine Feder, Luftdruck, oder dergleichen gepresst bzw. niedergedrückt zu werden. Der Unterstempel 5 weist eine Kernstange 3 auf, welche derart eingebracht ist, dass sie darin vertikal beweglich ist. B steht für das eingebrachte bzw. eingefüllte Pulver.
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Der Oberstempel 6 oder der Unterstempel 5 können bewegt werden, um das Pulver B, das in die Pressform 10 zwischen den Oberstempel 6 und den Unterstempel 5 gefüllt ist, zu komprimieren bzw. zu verdichten. Das heißt, das Pressen ist nicht auf ein Doppelwirkungspressverfahren (ein Verfahren, in welchem sowohl der obere als auch der untere Stempel bezüglich der Pressform für einen Pressprozess relativ bewegt wird) beschränkt, sondern kann auch als einfach wirkendes Pressverfahren ausgeführt werden (ein Verfahren, in welchem sich nur der Oberstempel oder der Unterstempel bewegen und Druck aufbringen).
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Die Oberseite der Kernstange 3 weist eine Einsetzöffnung bzw. ein Einsetzloch 2 auf, das einen Abschnitt des Schafts A lagert bzw. aufnimmt. Die vorliegende Ausführungsform nutzt einen Achsenteil A' des Schafts A, der in das Einsetzloch 2 eingesetzt bzw. gepasst wird. Das Einsetzloch kann eine Form aufweisen, welche mit der Form des Einsatzbauteils übereinstimmt und kann das Einsatzbauteil halten bzw. lagern.
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Anschließend werden Betriebe bzw. Verfahrensabläufe, welche auf dem Pressformaufbau der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beruhen, d.h., dem Einsatzformprozess, erklärt.
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Zuerst wird der Schaft A in dem Einsetzloch 2 eingestellt bzw. in dieses gesetzt und die Pressform mit dem Pulver B gefüllt. Anschließend klemmen dieSchaftaufnahme 4 und die Kernstange 3 den Schaft A, der in das Einsetzloch 2 eingesetzt ist, von oben und unten ein. In diesem Zustand wird das Pulver B, das in die Pressform zwischen dem Oberstempel 6 und dem Unterstempel 5 gefüllt ist, verdichtet, um dadurch das Teil 1 auszubilden, welches den Schaft A und das Formteil C umfasst.
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Dieser Prozess bzw. dieses Verfahren wird Bezug nehmend auf die 3a bis 3c erklärt. Linie α in den 3a bis 3c zeigt eine Ebene, welche die Mitte der Stirnseite bzw. des Kopfabschnitts A" des Schafts A in vertikaler Achsrichtung (Achsrichtung der Kernstange 3) zeigt. Linie β in den 3a bis 3c zeigt eine Ebene, welche die Mitte der vertikalen Achsrichtung zwischen dem Oberstempel 6 und dem Unterstempel 6 im Initialzustand bzw. Anfangszustand zeigt. In 3a befindet sich der Schaft A in einem Zustand, in dem er in das Einsetzloch 2 eingefügt ist und von oben und unten durch die Schaftaufnahme 4 und die Kernstange 3 eingeklemmt ist. Anschließend beginnt, wie in 3b dargestellt, das Pressen auf die Schaftaufnahme 4 durch einen Luftdruck und dergleichen. Die Ebene, welche durch die Linie α dargestellt wird, fällt bzw. wandert nach unten, bis sie mit der Ebene, welche durch Linie β dargestellt wird, übereinstimmt. Das Aufbringen eines erwünschten Verdichtungsdrucks zwischen dem Oberstempel 6 und dem Unterstempel 5 resultiert in diesem Zustand, wie in 3b dargestellt, in Einsatzformen. Hierbei ist zu beachten, dass sich ein Verdichtungsdruck und dergleichen z.B. zwischen 650 MPa und 1200 MPa befindet.
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Anschließend wird das Teil 1, welches den Schaft A und das Formteil C umfasst, bei einer Temperatur von 1000 °C bis 1300 °C gesintert, um dadurch z.B. ein gesintertes Erzeugnis herzustellen, bei welchem das Formteil C mit dem Schaft A diffusions-verbunden ist.
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4 zeigt eine Ansicht, welche die Form einer weiteren Ausführungsform des Schafts A darstellt, wobei die weitere Ausführungsform für einen Fall erklärt wird, in dem ein Teil 1, welcher einen Schaft A mit der in 4 dargestellten Form und ein Formteil C umfasst, einsatzgeformt wird.
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Wie dem Querschnitt von 4 entnommen werden kann, gibt es in diesem Fall eine Mehrzahl von rechtwinkligen wellenförmigen Rillen, welche an der Stirnseite A" des Schafts A ausgebildet sind. Im Stand der Technik musste der Querschnitt gerade bzw. eben sein, da ein Zusammenbau sonst nicht möglich wäre. In dieser Ausführungsform klemmen, wie vorstehend erwähnt, die Schaftaufnahme 4 und die Kernstange 3 den Schaft A, welcher in das Einsetzloch 2 eingesetzt ist, von oben und unten ein, wodurch das Pulver B, das in die Pressform zwischen den Oberstempel 6 und den Unterstempel 5 gefüllt wird, verdichtet wird, wodurch ein Teil 1, welches den Schaft A und das Formteil C umfasst, einsatzgeformt wird. Daher tritt das Pulver B zur Vervollständigung des Verformens in die Rillen ein.
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Das Ausbilden einer Mehrzahl von Rillen auf der Stirnseite A" auf solch eine Weise vergrößert beträchtlich die Verbindungsfläche, wodurch eine Diffusionsbindung mit hoher Festigkeit realisiert werden kann, im Gegensatz zu einer konventionellen Diffusionsverbindung, wo dies nicht erreicht werden kann.
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Der Schaft A ist jedoch nicht ausschließlich auf einen Schaft gemäß 4 beschränkt, in welcher er eine rillengeformte Stirnseite aufweist, sondern kann auch ein Schraubengewinde oder eine beliebige Reliefform aufweisen.
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Bei dem Pressformaufbau der obenstehenden Ausführungsform waren der Oberstempel 6 und der Unterstempel 5 derart eingebracht, dass sie vertikal im Inneren der fixierten bzw. eingebauten Pressform 10 beweglich sind, wobei es bezüglich einer weiteren Ausführungsform auch möglich ist, entweder den Oberstempel 6 oder den Unterstempel 5 zu bewegen, um das Pulver, welches in die Pressform 10 zwischen den Oberstempel 6 und den Unterstempel 5 gefüllt ist, zu verdichten. Das heißt, die Erfindung ist nicht ausschließlich auf ein Doppelwirkungspressverfahren beschränkt, sondern kann auch als einfach wirkendes Pressverfahren ausgeführt werden. Beim Pressen bzw. Verdichten durch ein einfach wirkendes Pressverfahren muss die Positionierung so gesteuert werden, dass die Linie α in 3b niedriger als die Linie β im Initialzustand ist, und am Ende den in 3c dargestellten Zustand erreicht.
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Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein Einsatzformen zum Zeitpunkt einer Pulververdichtung eine hohe Festigkeit der verbundenen Teile, eine höhere Genauigkeit der Verbundgenauigkeit, eine Arbeitsersparnis beim Zusammenbau und eine Reduzierung der Arbeitsstunden bzw. des Arbeitsaufwands bezüglich der anschließenden Arbeit.
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(Zweite Ausführungsform)
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Anschließend wird eine zweite Ausführungsform des pulverformenden Pressformaufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
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5 stellt einen pulverformenden Pressformaufbau bzw. eine pulverformende Presse 101 dar. Dieser pulverformende Pressformaufbau 101 presst bzw. verdichtet Pulver, um ein Formteil W zu erhalten. Die vergrößerte Ansicht von 9 stellt als Beispiel ein Formteil W dar, welches durch einen pulverformenden Pressformaufbau 101 geformt ist. Formteile, welche durch den pulverformenden Pressformaufbau 101 geformt sind, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Konfigurationen denkbar. Ausführungsformen bezüglich Teil 1 in 2 werden später erklärt.
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Der pulverformende Pressformaufbau 101 ist mit einem in einer vertikalen Achsrichtung angebrachten Zylinderhauptkörper 102 ausgestaltet, der als eine Verdichtungsansteuereinrichtung fungiert, welche einen Fluiddruck (z.B. einen Hydrauliköldruck) verwendet.
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Der Zylinderhauptkörper 102 weist eine vertikalzylindrisch geformte Rahmenstruktur auf. Wie in 5 dargestellt, gibt es einen ersten, zweiten und dritten hydraulisehen Druckzylinder bzw. Hydraulikdruckzylinder 103, 104 und 105, welche in der Rahmenstruktur bzw. im Rahmenaufbau integral bzw. ganzheitlich montiert sind. Der Zylinderhauptkörper 102 ist mit später erwähnten Mittelführungsteilen 102a, 102b vorgesehen, welche einen ersten und zweiten Kolben 132, 142 entlang der Mittelachse X hin- und herbewegend führen.
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Somit ist der Zylinderhauptkörper 102 eine vertikalzylindrisch geformte Rahmenstruktur, welche integral bzw. ganzheitlich mit einem ersten, zweiten und dritten Hydraulikdruckzylinder 103, 104 und 105 vorgesehen ist, und die Funktion einer hochfesten Struktur bzw. eines hochfesten Aufbaus erfüllt. Dies ermöglicht es, dass der pulverformende Pressformaufbau 101 der vorliegenden Erfindung hochpräzise Formteile formt.
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Wie in 5 dargestellt, ist der Zylinderhauptkörper 102 mit einem ersten, zweiten und dritten Hydraulikdruckzylinder 103, 104, 105 vorgesehen, die in Abständen im oberen Bereich, dem mittleren Bereich, bzw. dem unteren Bereich des Zylinderhauptkörpers 102 montiert sind. Das heißt, der Zylinderhauptkörper 102 ist in Zylinderteile 131, 141 und 151 aufgeteilt, welche Teile des Zylinderhauptkörpers 102 sind. Die ersten bis dritten Hydraulikdruckzylinder 103, 104 und 105 umfassen die Zylinderteile 131, 141 und 151 und die ersten bis dritten Kolben 132, 142 und 152.
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Die Seitenfläche des Zylinderhauptkörpers 102 ist zwischen dem Zylinderteil 131 des ersten Hydraulikdruckzylinders 103 und dem Zylinderteil 141 des zweiten Hydraulikdruckzylinders 104 geöffnet, um dadurch eine erste Öffnungskammer 106 auszubilden. Die erste Öffnungskammer 106 wird zum Laden bzw. Einbringen des Pulvers zum Pressen bzw. Verdichten durch eine Fixierung und zum Herausnehmen des Formteils verwendet. Des Weiteren ist eine zweite Öffnungskammer 107 zwischen dem Zylinderteil 141 des zweiten Hydraulikdruckzylinders 104 und dem Zylinderteil 151 des dritten Hydraulikdruckzylinders 105 vorgesehen.
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Ein Mittelführungsteil 102a ist vorgesehen, der in den Zylinderteil 131 entlang der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 ragt. Der erste Kolben 132 gleitet geführt durch den Mittelführungsteil 102a und kann bezüglich der ersten Öffnungskammer 106 vor und zurück bewegt werden. Der erste Kolben 132 ist mit einem entlang der Innenumfangsfläche des Zylinderteils 131 verschiebbaren Kolbenkörper 132a vorgesehen, und einer entlang der Außenumfangsfläche des Mittelführungsteils 102a verschiebbaren Kolbenstange 132b. Die Spitze der Kolbenstange 132b durchdringt die untere Wand 131b des Zylinderteils 131 und kann sich bezüglich der ersten Öffnungskammer 6 vor und zurück bewegen.
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Die Hydraulikdruckkammern S1 und S2, welche durch den Kolbenkörper 132a des ersten Kolbens 132 im Zylinderteil 131 definiert sind, sind mit einer Hydraulikdruckschaltung 120 verbunden, welche Hydrauliköl zum Betreiben des ersten Kolbens 132 einspeist.
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Der zweite Hydraulikdruckzylinder 104 befindet sich im mittleren Abschnitt des Zylinderhauptkörpers 102. Der zweite Hydraulikdruckzylinder 104 ist aus dem Zylinderteil 141 ausgebildet. Der Zylinderteil 141 umfasst, wie in 5 dargestellt, eine obere Wand 141a und eine untere Wand 141b. An der unteren Wand 141b ist ein Mittelführungsteil 102b integral bzw. ganzheitlich herausragend entlang der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 vorgesehen.
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Das Mittelführungsteil 102b ist mit dem zweiten Kolben 142 vorgesehen, welcher sich nach hinten und nach vorne bezüglich der ersten Öffnungskammer 106 bewegen kann. Der zweite Kolben 142 weist einen entlang der Innenumfangsfläche verschiebbaren Kolbenkörper 142a auf, der sich zentral um das Mittelführungsteil 102 befindet, und eine Kolbenstange 142b, welche entlang der Außenumfangsfläche des Mittelführungsteils 102a verschiebbar ist. Die Spitze des Kolbenstangenteils 142b passiert durch die obere Wand 141a an dem Zylinderteil 141 und ragt zu der ersten Öffnungskammer 106 heraus.
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An dem Zylinderteil 141 des zweiten Hydraulikdruckzylinders 104 sind die Hydraulikdruckkammern S1 und S2, welche durch den Kolbenkörper 142a des zweiten Kolbens 142 definiert sind, mit einer Hydraulikdruckschaltung 120, welche Hydrauliköl zum Betreiben bzw. Betätigen des zweiten Kolbens 142 einspeist, verbunden. Der Zylinderteil 151 des dritten Hydraulikdruckzylinders 105 ist direkt unterhalb der zweiten Öffnungskammer 107 vorgesehen. Die zweite Öffnungskammer 107 ist durch die obere Wand 151a unterteilt. Der Zylinderteil 151 ist mit dem darin befindlichen dritten Kolben 152 vorgesehen. Der dritte Kolben 152 umfasst einen Kolbenkörper 152a, welcher entlang der Innenumfangsfläche des Zylinderteils 151 verschiebbar ist, und eine Kolbenstange 152b, welche durch die Mitte bzw. das Zentrum der oberen Wand 151a geht und sich bezüglich der zweiten Öffnungskammer 107 vor und zurück bewegt.
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Auch an dem Zylinderteil 151 des dritten Hydraulikdruckzylinders 105 sind die Hydraulikdruckkammern S1 und S2, welche durch den Kolbenkörper 152a des dritten Kolbens 152 definiert sind, mit einer Hydraulikdruckschaltung 120, welche Hydrauliköl zum Betreiben bzw. Betätigen des dritten Kolbens 152 einspeist, verbunden.
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An dem Zylinderhauptkörper 102 weist die erste Öffnungskammer 106 zwischen dem ersten Hydraulikdruckzylinder 103 und dem zweiten Hydraulikdruckzylinder 104 eine Pressform 108 zum Pressen bzw. Verdichten an einer Montagewand 109 angebracht auf. Die Pressform 108 ist in der Ebene orthogonal zur Bewegungsrichtung (Hoch-Runter-Bewegungsrichtung) der Kolbenstange 132b und der Kolbenstange 142b angebracht. Die Pressform 108 ist mit einer Pressformöffnung bzw. einem Pressformloch 108H vorgesehen, um mit Fixierungen eingepasst zu sein, welche entlang der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 auf der Kolbenstange 132b des ersten Kolbens 132 und der Kolbenstange 142b des zweiten Kolbens 142 montiert sind.
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Die Kolbenstange 132b des ersten Kolbens 132 im ersten Hydraulikdruckzylinder 103 weist eine daran befestigte erste Fixierung 110 auf. Die Kolbenstange 142b des zweiten Kolbens 142 im zweiten Hydraulikdruckzylinder 104 weist eine zweite daran befestigte Fixierung 111 auf. Die Kolbenstange 152b des dritten Kolbens 15 im dritten Hydraulikdruckzylinder 105 weist eine dritte daran befestigte Fixierung 112 auf. Wenn Hydrauliköl von den Hydraulikdruckschaltungen 120 an den ersten, zweiten und dritten Hydraulikdruckzylinder 103, 104 bzw. 105 gespeist wird, werden die Betriebe bzw. Verfahrensabläufe des ersten, zweiten und dritten Kolbens 132, 142 und 152 gesteuert, so dass ein Produkt W durch die ersten bis dritten Fixierungen 110 bis 112 ausgebildet wird.
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Die erste Fixierung 110 ist zylindrisch und weist ein Mittelloch 110H entlang der Mittelachse und eine Mehrzahl von Positionierungsführungslöchern 110hg, welche in spezifischen Abständen konzentrisch um das Mittelloch 110H vorgesehen sind, auf. Die erste Fixierung 110, welcher am Kolbenstangenteil 132b montiert ist, ist so eingestellt, dass die Mitte des Mittellochs 110H mit der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 übereinstimmt (siehe 6a).
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Der Außendurchmesser der ersten Fixierung 110 ist im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Pressformöffnung bzw. dem Pressformloch 108H. Das Mittelloch 110H stimmt mit dem Außendurchmesser des Kernteils 112c der dritten Fixierung 112 überein. Die Positionierungsführungslöcher 110hg können mit den Verbindungsstäben 112r, welche um den Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 vorgesehen sind, eingepasst werden.
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Die zweite Fixierung 111 ist ein Zylinder mit gleicher Form wie die erste Fixierung 110 und weist ein Mittelloch 111H mit demselben Durchmesser wie das Mittelloch 110H der ersten Fixierung 110 und Positionierungsführungslöcher 111hg mit denselben Durchmessern wie die Positionierungsführungslöcher 110hg der ersten Fixierung 110 auf. Die zweite Fixierung 111, welcher auf der Kolbenstange 142b montiert ist, ist so eingestellt, dass die Mitte bzw. das Zentrum des Mittellochs 111H in der zweiten Fixierung 111 mit der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 übereinstimmt. Die Positionierungsführungslöcher 111hg stimmen mit den Positionen der Positionierungsführungslöcher 110hg der ersten Fixierung 110 überein und können mit den Verbindungsstäben 112r, welche um den Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 vorgesehen sind, eingepasst werden.
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Die dritte Fixierung 112 ist an der Spitze der Kolbenstange 152b vorgesehen und weist einen Kernteil 112c auf, der durch eine Verbindungswelle 113 und Kupplungsstangen 112r gekoppelt bzw. gekuppelt ist (siehe 6c). Der Kernteil 112c passiert bzw. geht durch den Mittelführungsteil 102b entlang der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102. Die Kupplungsstangen 112r sind konzentrisch um den Kernteil 112c angebracht. Der Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 ist in das Mittelloch 111H der zweiten Fixierung 111 eingepasst, wobei die Kupplungsstangen 112r in die Positionierungsführungslöcher 111hg in der zweiten Fixierung 111 eingebracht sind.
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Anschließend werden die Hydraulikdruckschaltungen 120, die mit den Zylinderteilen 131, 141 und 151 verbunden sind, beschrieben.
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Jede Hydraulikdruckschaltung 120 weist, wie in 5 dargestellt, eine Hydraulikdruckpumpe 201, Durchflusssteuerventile 202, Drosselventile 203, und Stoppventile 204 auf. Sie weist zwei Förderstrecken r1 und r2 von der Hydraulikdruckpumpe 201 zu den Durchflussteuerventilen 202, den Drosselventilen 203 und den Stoppventilen 204, und eine Rückführstrecke r3 auf.
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Die Zylinderteile 131, 141 und 151 sind an der Spitze bzw. am Boden der Seitenwand mit Öffnungen 114u, 114d für Hydrauliköl ausgebildet. Ansprechend auf die Betriebszustände des ersten, zweiten und dritten Kolbens 132, 142, 152 der Zylinderteile 131, 141 und 151 werden die Förderstrecken r1 und r2 so geschaltet, dass Hydrauliköl von der entgegen gesetzten Öffnung von einer der Öffnungen 114u und 114d ausgegeben wird und zur Hydraulikdruckpumpe 201 durch die Rückführstrecke r3 von der entgegen gesetzten Öffnung zurückfließt.
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Der pulverformende Pressformaufbau 101 gemäß der vorliegenden Erfindung weist die obenstehende Konfiguration auf. Der Pressprozess bzw. der Verdichtungsprozess für das Pulver wird untenstehend beschrieben.
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Der Pressprozess bzw. der Verdichtungsprozess umfasst (1) das Füllen bzw. das Einbringen von Pulver, (2) Pressen (Verdichten), und (3) Entnehmen des Formteils. Das Pulver ist nicht auf das hierbei verwendete Pulver beschränkt.
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Einbringen des Pulvers
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Wie in 6a dargestellt, ist ein Füllloch F durch die zweite Fixierung 111 und die dritte Fixierung 112 ausgebildet. Anschließend wird das Pulver in das Pressformloch 108H der Pressform 108 bei der ersten Öffnungskammer 106 gefüllt. Das Bodenende bzw. untere Ende der ersten Fixierung 110 wird in einer Position eines vorbestimmten Abstands von der obersten Fläche der Pressform 108 bei der ersten Öffnungskammer 106 gestoppt.
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Bei dem zweiten Hydraulikdruckzylinder 104 und dem dritten Hydraulikdruckzylinder 105 werden die Hydraulikdruckschaltungen 120 betätigt, um den zweiten Kolben 142, welcher die zweite Fixierung 111 montiert hat, und den dritten Kolben 152, welcher die dritte Fixierung 112 montiert hat, nach oben und unten zu bewegen und die zweite Fixierung 111 und die dritte Fixierung 112 auf vorbestimmte Höhen wie untenstehend aufgeführt einzustellen. Die Positionen des Außengehäuses 111a und des Mittellochs 111H der zweiten Fixierung 111 werden an dem Pressformloch 108H der Pressform 108 auf Positionen von Fülltiefen bezüglich der Dicke des Formteils eingestellt.
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Demhingegen wird der Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 in das Mittelloch 111H der zweiten Fixierung 111 eingepasst und das obere Ende des Kernteils 112c von dem Mittelloch 111H herausgeragt, um in einer Position derselben Höhe wie die Höhe der obersten Fläche der Pressform 108 eingestellt zu sein. Die Verbindungsstäbe 112r der dritten Fixierung 112 sind in die Positionierungsführungslöcher 111hg um das Mittelloch 111H der zweiten Fixierung 111 eingepasst. Die oberen Enden der Verbindungsstäbe 112r ragen von den Positionierungsführungslöchern 111hg heraus, um in einer Position derselben Höhe wie die Höhe der obersten Fläche der Pressform 108 eingestellt zu sein.
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Somit wird ein Füllloch F entsprechend dem Formteil in dem Pressformloch 108H der Pressform 108 ausgebildet. Um das Füllloch F mit dem Pulver zu füllen, wird Pulver in das Füllloch F durch bekannte Mittel eingebracht.
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Pressen (Verdichten)
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Wenn Pulver in das Füllloch F, das in dem Pressformloch 108H der Pressform 108 ausgebildet ist, gefüllt bzw. eingebracht wird, wird die Hydraulikdruckschaltung 120, die mit dem ersten Hydraulikdruckzylinder 103 verbunden ist, betrieben bzw. betätigt, um den ersten Kolben 132 abzusenken, und die erste Fixierung 110, die auf der Kolbenstange 132b montiert ist, in Richtung des Pressformlochs 108H der Pressform 108 abzusenken.
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Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der erste Kolben 132 im ersten Hydraulikdruckzylinder 103 entlang dem Mittelführungsteil 102a entlang der Mittelachse X des Zylinderhauptkörpers 102 nach unten, so dass die erste Fixierung 110, die auf der Kolbenstange 132b des ersten Kolbens 132 montiert ist, in Richtung des Pressformlochs 108H der Pressform 108 ohne Positionsabweichung nach unten bewegt werden kann.
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Wenn die erste Fixierung 110 nach unten bewegt wird, werden die im Pressformloch 108H freigestellten Verbindungsstäbe 112r in die Positionierungsführungslöcher 110hg der ersten Fixierung 110 eingepasst. Des Weiteren wird der Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 in das Mittelloch 110H der ersten Fixierung 110 eingepasst. Hierdurch kann der Verdichtungsprozess gestartet werden (siehe 8).
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In der Hydraulikdruckschaltung 120 des ersten Hydraulikdruckzylinders 103 wird die Hydraulikdruckpumpe 201 angesteuert, um den Verdichtungsprozess fortzuführen. Das Pulver im Inneren des Fülllochs F bei dem Pressformloch 108H der Pressform 108 wird mit der ersten Fixierung 110 und der zweiten Fixierung 111 aus vertikalen Richtungen verdichtet, wodurch das Formteil W erhalten wird.
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Falls der Verdichtungszustand durch die erste Fixierung 110 und die zweite Fixierung 111 auf einer vorbestimmten hohen Temperatur und einem vorbestimmten hohen Druck über eine festgelegte Zeitdauer gehalten wird, findet ein Härtungsprozess statt, wodurch ein Formteil ausgebildet werden kann.
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Entnahme des Formteils
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Wenn der obenstehend beschriebene Verdichtungsprozess abgeschlossen ist, wird das Formteil W entnommen. Der erste Kolben 132 im ersten Hydraulikdruckzylinder 103 wird nach oben bewegt, um die erste Fixierung 110 aus dem Pressformloch 108H der Pressform 108 zu entfernen. Anschließend wird der zweite Kolben 142 im zweiten Hydraulikdruckzylinder 104 nach oben bewegt und die zweite Fixierung 111 nach oben gedrückt, um das Formteil W im Füllloch F herauszudrücken und zu entnehmen.
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Auf diese Weise bewegt der pulverformende Pressformaufbau 101 die Kolbenstangen der Mehrzahl von Fluiddruckzylindern bzw. Druckmittelzylindern auf derselben Achse nach hinten und nach vorne und montiert die Fixierungen direkt auf den Kolbenstangen des Fluiddruckzylinders, so dass es nicht notwendig ist, die Fixierungen zueinander zu positionieren und es möglich wird, eine höhere Präzision bzw. Genauigkeit des Formteils und eine kleinere Größe des Aufbaus zu erreichen.
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Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich eines Hydraulikdrucks als Ansteuerquelle für das Verdichtungsansteuermittel erklärt, wobei auch andere nicht komprimierbare Fluide (Wasser) und komprimierbare Fluide (Luft und dergleichen) verwendet werden können.
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Eine beliebige Anzahl von Hydraulikdruckzylindern kann als das Verdichtungsansteuermittel, das im Zylinderhauptkörper montiert ist, verwendet werden. Abhängig davon, was pulvergeformt wird, können der erste und zweite Hydraulikdruckzylinder zum Formen mit der ersten Fixierung und der zweiten Fixierung verwendet werden.
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In der obenstehenden Erklärung wurde ein Fall bzw. eine Variante eines Ausbildens des Formteils W, die in der vergrößerten Ansicht von 9 dargestellt ist, durch den pulverformenden Pressformaufbau 101 erklärt, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Das Teil 1 von 2 kann auch durch den pulverformenden Pressformaufbau 101 ausgebildet sein. In diesem Fall gibt es weder Positionierungsführungslöeher 110hg der ersten Fixierung 110 noch Positionierungsführungslöcher 111hg der zweiten Fixierung 111, wobei die dritte Fixierung 112 keine Verbindungsstäbe 112r aufweist. Des Weiteren weist das Mittelloch 110H der ersten Fixierung die Schaftaufnahme 4, dargestellt in 3, auf, die eingebracht ist, um vertikal beweglich zu sein, wobei der Kernteil 112c der dritten Fixierung 112 mit einem Einsetzloch 2 vorgesehen sein kann. Gemäß des pulverformenden Pressformaufbaus 101 der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das obenstehende Formteil W oder verschiedene Formteile nicht auf das Teil 1 beschränkt und können pulvergeformt sein.
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Da die Fixierungen und Pressformen direkt auf den Verdichtungsansteuermitteln, d.h. den Zylindern, montiert sind, ist es auf die obenstehend beschriebene Weise möglich, einen pulverformenden Pressformaufbau vorzusehen, in welchem eine Hochpräzisionspositionierung von Fixierungen nicht notwendig ist und in welchem eine Reduzierung der Größe des Aufbaus und eine höhere Genauigkeit des Endprodukts erreicht werden.
