JP2002153996A - 粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイ、下浮動第１パンチ、下固定第２パン
チおよび上パンチの相対運動で、粉末充填キャビティ内
の粉末を加圧することにより、段付き圧粉成形体を成形
する際に、圧縮が進行する最中に、粉末流れの境目部分
にクラックが発生することのない段付き成形体を成形す
る装置を提供し、さらにまた圧粉体にクラックを生じさ
せることなく、離型することが可能な成形装置を提供す
る。 【解決手段】 上記粉末成形装置において（１）ベー
スプレートと浮動パンチプレートの間に、バネを設け、
前記バネは、粉末加圧中は浮動パンチプレートを上方へ
付勢し、加圧完了から成形体を抜き出している間は浮動
パンチプレートから離れて付勢を解除するように、その
上面が斜面で進退するスライディングブロック上に着座
させる。そしてさらに（２）バネのばね特性が、上パン
チおよび下固定第２パンチとによる粉末圧縮比と、上パ
ンチおよび下浮動第１パンチとによる粉末圧縮比とが同
一又は近似するように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯車等の段付き圧
粉成形体を形成する成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の装置としては、図１０に
示すような、ウイズドロアル式のものが挙げられる。ベ
ースプレート４１に固定された下固定第２パンチ４０
と、昇降可能なヨークプレート６０に固定されたコアロ
ッド５０と、ヨークプレート６０に立設されたガイドロ
ッド６１の上端に固定されたダイ孔２０を有するダイプ
レート２１と、ベースプレート４１とダイプレート２１
の間に、バネ９３で上方へ付勢されたリフティングロッ
ド９２で支持されている浮動パンチプレート３１に固定
された下浮動第１パンチ３０と、上方に上パンチ４５を
備えて、これら下固定第２パンチ４０、下浮動第１パン
チ３０、コアロッド５０およびダイプレート２１に設け
たダイ孔２０とによって、粉末キャビティ１２を形成す
る。

【０００３】このような成形装置は、図１０のように粉
末１１を充填し、上パンチ４５を下降させながら、ヨー
クプレート６０の下降に伴うダイプレート２１およびコ
アロッド５０の下降によって、粉末１１が圧縮される。
この圧縮の際、下浮動第１パンチ３０は上パンチ４５か
らの圧力を受けて、リフティングロッド９２のバネ９３
に抗して下降し、ついには、ストッパ３３がスライディ
ングブロック７３に当接して、下固定第２パンチ４０と
下浮動第１パンチ３０との段差が固定された状態となっ
て、粉末キャビティ１２内の粉末１１が圧縮される。圧
縮を完了した後、上パンチ４５を上昇させ、ダイプレー
ト２１とコアロッド５０とを下降させると、圧粉体の薄
肉部が離型される。このとき、抜き出し調整ネジ３２は
ダイプレート２１に当接する共に、ウエッジ２２によっ
て、スライディングブロック７３が図の右側に移動する
ことにより、浮動パンチプレート３１の下方が開放さ
れ、更にダイプレート２１とコアロッド５０の下降によ
り、下固定第２パンチ４０はダイプレート２１と面一に
なり、圧粉体の全体が離型される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような装置によれ
ば、上パンチ４５、下固定第２パンチ４０および下浮動
第１パンチ３０の圧縮過程の運動位置は、図７に示すよ
うな状態となる。下固定第２パンチ４０自体は運動しな
いため一点鎖線で示すように運動位置は変化しない。上
パンチ４５は、ダイ上面から粉末キャビティ１２内に進
入し、実線で示すように曲線的に下降して、下固定第２
パンチ４０との間で粉末１１を圧縮し、下死点で加圧が
完了する。リフティングロッド９２のバネ９３で支持さ
れた下浮動第１パンチ３０は、図７中、破線で示すよう
に、上パンチ４５の加圧の初期段階は、バネ９２とバラ
ンスしながら僅かに下降し、圧力が上昇すると、バネ９
２の力が対抗することができなくなり、上パンチ４５の
運動とほぼ平行して下降していく。そして、ストッパ３
３がスライディングブロック７３に当接して（ストッパ
作動）運動が止まり、上パンチ４５と下浮動第１パンチ
３０によって粉末キャビティ１２内の粉末１１の圧縮が
進行する。

【０００５】この関係を粉末の圧縮比で示したものが図
８である。破線および一点鎖線が図１０の装置の場合を
示している。ここで、圧縮比とは、キヤビティに充填さ
れた粉末の長さ（深さ）÷圧縮された圧粉体の長さ（厚
さ）である。まず、一点鎖線で示す下固定第２パンチ４
０と上パンチ４５で圧縮される部分の圧縮比は、上パン
チ４５の下降に伴って、はぼ直線的に上昇する。一方、
破線で示す下浮動第１パンチ３０と上パンチ４５で圧縮
される部分の圧縮比は、圧縮初期段階で圧縮比が上昇
（ある程度は圧粉される）したのち、下浮動第１パンチ
３０が上パンチ４５に追従して下降するので、圧縮比が
あまり変化せず、ストッパ３３が作動したのち、急激に
上昇して、所定の圧縮比になり圧縮が完了する。このよ
うに、圧縮の過程で、下浮動第１パンチ３０に対応する
部分の粉末の圧縮が停滞するため、下固定第２パンチ４
０に対応する部分の粉末が境界部近傍になだれ込む現象
を招く。

【０００６】図９は、この状態を説明する断面模式図
で、下固定第２パンチ４０により圧縮される粉末が、該
固定第２パンチに対応する部分の根本付近に供給され、
圧縮が進行する最中に、破線で示される粉末流れの境界
部分にクラックが発生するという問題点がある。このよ
うな問題点に対処して、リフティングロッド９２のバネ
９３を強くすれば、両パンチに対応する粉末の圧縮比を
近似させることができるが、この場合、圧粉体の抜き出
しの際に、下浮動第１パンチ３０をバネ９３により上方
に強く押し上げるので、薄肉部分が離型される際に、完
全に離型していない圧粉体の一部に突き上げ応力が掛か
ることになり、圧粉体にクラックを生じさるということ
になる。このような状態に鑑み本発明は、ウイズドロア
ル式の成形装置において、成形体にクラックを生じさせ
ることのない段付き成形体を成形する新規な装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明における成形装置は、ベースプレートと浮動
パンチプレートの間に、バネを設けており、このバネ
が、粉末加圧中は浮動パンチプレートを上方へ付勢し、
加圧完了から成形体抜き出し中は浮動パンチプレートか
ら離れて付勢を解除するように、上面が斜面で進退する
スライデングブロック上に着座されていることを特徴と
する。また、このバネのばね特性は、上パンチおよび下
固定第２パンチとによる粉末圧縮比と、上パンチおよび
下浮動第１パンチとによる粉末圧縮比とがほぼ同一とな
るように設定される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施態様を説明する。図１は、本発明の成形装置の構造を
説明する縦断面図である。ウイズドロアル式の各プレー
トの配置構成は図１０に示したものと同様であり、同様
な構成部品は同一符号で示す。ヨークプレート６０に立
設するコアロッド５０、ガイドロッド６１で連結されて
一体に昇降するヨークプレート６０とダイプレート２
１、ベースプレート４１に固定された下固定第２パンチ
４０、浮動パンチプレート３１に固定された下浮動第１
パンチ３０、浮動パンチプレート３１に取り付けられた
抜き出し調整ネジ３２は、従来と同様である。

【０００９】図１０に示した成形装置と異なる点は、浮
動パンチプレート３１のストッパ面を有するスライディ
ングブロック８０、下固定第２パンチ４０と下浮動第１
パンチ３０の最大段差を決定する浮動パンチプレート３
１の上昇を規制する充填ストッパ８３、浮動パンチプレ
ート３１を支持するリフティング装置９０、浮動パンチ
プレート３１を圧縮過程に上方へ付勢するバネ７１およ
びバネホルダ７０ならびに前記バネホルダ７０と傾斜面
で摺接し、バネホルダ７０の高さを変更させるための進
退可能なスライディングブロック７２を備えていること
である。

【００１０】この実施態様においては、スライディング
ブロック８０はベースプレート４１上に設けた台座４２
に乗っており、充填ストッパ８３はスライディングブロ
ック８０と一体に設けてあり、リフティング装置９０は
空圧シリンダとしてあるが、装置の大きさによって、後
述する各作用を示すように種々の別の構造に変更され
る。例えば、充填ストッパ８３は、図のような部分には
設けずに、リフティング装置９０のロッド部を浮動パン
チプレート３１に固定しておき、上昇限を設定する構造
とすることができる。また、スライディングブロック７
２は、油圧シリンダなどで駆動するものとするが、プレ
ス機械の上ラムの昇降にあわせて、スライディングブロ
ック７２に設けたローラをウエッジで押すことにより、
移動する構造とすることもできる。この実施態様におい
て、バネホルダ７０は、上下動が可能で、横方向に移動
しないように、図示していないハウジングに摺動自在に
装着されており、このハウジングの一側壁が開放されて
いて、スライディングブロック７２が進退することがで
きるようになっている。また、スライディングブロック
８０、バネ７１およびその付属部材であるバネホルダ７
０、スライディングブロック７２は、各２個から３個ず
つ設けられる。

【００１１】このような成形装置を用いた圧粉成形過程
を図１〜図６により説明する。図１は、図示していない
フイーダで粉末１１を粉末キャビティ１２内に充填した
状態を示す。下固定第２パンチ４０を基準にして、ダイ
プレート２１およびコアロッド５０は、充填深さに必要
な所定位置にある。圧粉体の薄肉部を成形する下浮動第
１パンチ３０は、リフティング装置９０で支持され、充
填ストッパ８３に浮動パンチプレート３１を当接して、
充填深さに必要な所定位置に保持した状態にある。スラ
イディングブロック７２上のバネ７１は、浮動パンチプ
レート３１に当接しているだけである。

【００１２】次に、図２に、圧縮の途中段階を示す。上
パンチ４５がダイ孔２０に進入しながら、ダイプレート
２１とコアロッド５０を下降させることにより、粉末１
１は上下方向から圧縮される状態（両押し状態）が形成
される。図１に示す状態から、粉末の圧縮が始まると、
下浮動第１パンチ３０は、圧縮されるバネ７１の押し上
げ力と釣り合いながら、次第に下降し、粉末の加圧力が
ほぼ直線的に上昇していく。そして、図２のように浮動
パンチプレート３１は、スライディングブロック８０の
圧縮ストッパ８１に当接する。バネ７１は、上パンチ４
５の下降によって、下固定第２パンチ４０との圧縮比
と、下浮動第１パンチ３０との間の圧縮比が同じになる
ようなバネ定数とされている。図２に示す状態で圧縮を
完了する場合、或いは、図２に示す状態から、上パンチ
４５を更に下降させ、上パンチ４５で圧縮比を上昇させ
る場合があり、圧粉体の形状により、適宜選択される。

【００１３】この圧縮過程の下浮動第１パンチ３０の運
動は、図７の実線で示される状態である。上パンチ４５
の下降により、下浮動第1パンチ３０も下降するが、そ
の下降は従来の装置と異なり滑らかな曲線になってい
る。また、圧縮比の状態は、図８の実線で示されるよう
に、下浮動第１パンチ３０、下固定第２パンチ４０とも
に、対応する部分の圧縮比の変化はほぼ同じ過程を示
し、その結果、粉末の圧縮はほぼ均等となるため、従来
装置の構造でみられる破線で示された下第１浮動パンチ
３０に対応する圧縮比の変化とは異なり、粉末の流動が
なく、均一に圧粉成形される。

【００１４】図３は、圧縮が完了した後、圧粉体の離型
を始める準備段階を示す。スライディングブロック７２
を図示していない油圧シリンダ等の駆動装置により、図
の右方向へ移動することにより、その斜面を滑り落ちる
ようにバネホルダ７０が下降し、バネ７１が浮動パンチ
プレート３１から離れる。

【００１５】図４は、ヨークプレート６０（図示せず）
を下げることにより、ダイプレート２１とコアロッド５
０が下降し、抜き出し調整ネジ３２がダイプレート２１
に当接して、圧粉体の薄肉部がダイ孔から離型された状
態を示す。この抜き出し過程で、リフティング装置９０
は、浮動パンチプレート３１に当接させている場合で
も、上方への積極的な突き上げはなく、単に追従移動し
ているだけである。このように、下浮動第１パンチ３０
および下固定第２パンチ４０は、ベースプレート４１に
直接又は間接に支持された状態であるから、圧粉体の下
面にはバネ等による偏荷重が掛かることがなく、圧粉体
の薄肉部が離型されることになる。

【００１６】次に、スライディングブロック８０を図中
の左方向に移動し、浮動パンチプレート３１を圧縮スト
ッパ８１の面から外し、リフティング装置９０で支持さ
せる。そして、ダイプレート２１およびコアロッド５０
を下降させると、抜き出し調整ネジ３２を介して浮動パ
ンチプレート３１が下降する。換言すると、ダイプレー
ト２１と下浮動第１パンチ３０は同時に下降することに
より、下固定第２パンチ４０で圧粉体が押し上げられ
る。図５は、上記の過程により離型が完了した状態を示
しており、浮動パンチプレート３１がスライディングブ
ロック８０の下方ストッパ８２の面に当接している。

【００１７】圧粉体を取り除いた後、粉末充填の準備と
して、図６に示すように粉末キヤビティ１２の上に粉末
フイーダ２５を移動させる。次に、ヨークプレート６０
（図示せず）を上昇させることによって、ダイプレート
２１およびコアロッド５０を上昇させると共に、リフテ
ィング装置９０で浮動パンチプレート３１を押し上げ
て、下浮動第１パンチ３０も一緒に上昇させる。これに
よって、下固定第２パンチ４０の上部に粉末キャビティ
１２が形成され始める。このダイプレート２１などの上
昇に伴って、スライディングブロック７２を図の左方向
へ移動して、バネホルダ７０およびバネ７１を上昇させ
ていく。図６は、粉末充填の途中段階を示しており、ダ
イプレート２１と下浮動第１パンチ３０が面一で、下固
定第２パンチ４０の上部に粉末１１が充填されており、
浮動パンチプレート３１は、スライディングブロック８
０の圧縮ストッパ８１と充填ストッパ８３の間にあって
無縁状態となっていると共にリフティング装置９０で押
し上げられ、バネ７１により上方へ付勢されることなく
当接している状態となっている。

【００１８】ついで、スライディングブロック８０を図
の右方向へ移動させ、更にダイプレート２１、コアロッ
ド５０および浮動パンチプレート３１を上昇させると、
浮動パンチプレート３１が充填ストッパ８３に当接す
る。これによって、下固定第２パンチ４０の上部の粉末
充填深さが最大となり、下浮動第１パンチ３０と下固定
第２パンチ４０の段差が固定された状態となる。

【００１９】この状態で、更にダイプレート２１とコア
ロッド５０が上昇すると、下浮動第１パンチ３０の上部
には粉末キャビティが形成され、図１に示されるように
充填が完了する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による粉末
成形装置によれば、段付き圧粉成形体を成形する際、圧
縮時には、粉末キャビティ内の下浮動第１パンチの上の
粉末および下固定第２パンチの上の粉末の圧縮比の変化
がほぼ同じとなるため、圧粉中の粉末の異常な移動が起
こることがなくなり、その結果、クラックのない圧粉体
が得られる。また、圧粉体の抜き出し過程では、下浮動
第１パンチが圧粉体を突き上げることがないため、クラ
ックのない圧粉体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の構造を示す縦断面図であり、ま
た粉末キャビティに粉末が充填された状態を示す図であ
る。

【図２】同装置において、粉体を圧縮した時の縦断面図
である。

【図３】同装置において、圧粉体抜き出し準備時の縦断
面図である。

【図４】同装置において、圧粉体の薄肉部の抜き出し時
の縦断面図である。

【図５】同装置において、圧粉体抜き出し完了時の縦断
面図である。

【図６】同装置において、粉末充填開始時の縦断面図で
ある。

【図７】本発明および従来の装置における、粉末圧縮過
程の各パンチの運動位置を比較して示すグラフである。

【図８】本発明および従来の装置における、粉末圧縮過
程の圧縮比の推移の概念を比較して示すグラフである。

【図９】従来の装置における粉末圧縮時の粉末の流れを
説明する粉末キヤビティの縦断面図である。

【図１０】従来のウイズドロアル式成形装置の縦断面図
である。

【符号の説明】

１１ 粉末 １２ 粉末キャビティ ２０ ダイ孔 ２１ ダイプレート ２２ ウェッジ ２５ 粉末フィーダ ３０ 下浮動第１パンチ ３１ 浮動パンチプレート ３２ 抜き出し調整ネジ ３３ ストッパ ４０ 下固定第２パンチ ４１ ベースプレート ４２ 台座 ４５ 上パンチ ５０ コアロッド ６０ ヨークプレート ６１ ガイドロッド ７０ バネホルダ ７１ バネ ７２ スライディングブロック ７３ スライディングブロック ７４ ローラ ８０ スライディングブロック ８１ 圧縮ストッパ ８２ 下方ストッパ ８３ 充填ストッパ ８４ 充填調整ナット ９０ リフティング装置 ９２ リフティングロッド ９３ バネ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイ、下浮動第１パンチ（外側）、下固
   定第２パンチ（内側）および上パンチの相対運動で、粉
   末充填キャビティ内の粉末を加圧することにより、段付
   き圧粉成形体を成形するようにした粉末成形装置におい
   て、ベースプレートと浮動パンチプレートの間に、バネ
   を設け、前記バネは、粉末加圧中は浮動パンチプレート
   を上方へ付勢し、加圧完了から成形体を抜き出し中は浮
   動パンチプレートから離れて付勢を解除するように、そ
   の上面が斜面で進退するスライディングブロック上に着
   座させることを特徴とする粉末成形装置。
2. 【請求項２】 前記バネのばね特性が、上パンチおよび
   下固定第２パンチによる粉末圧縮比と、上パンチおよび
   下浮動第１パンチによる粉末圧縮比とが同一又は近似す
   るように設定されていることを特徴とする請求項１に記
   載の粉末成形装置。