JP2003285200A - 粉末プレス成形装置とこれを用いた粉末プレス成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】複数の貫通孔を有する粉末プレス成形体を剥離
割れが無く成形する為のプレス成形装置とこれを用いた
成形方法を提供する。 【解決手段】貫通孔に合致した複数のコアピン５を個別
に駆動制御できるようにし、段部を有する貫通孔に合致
したコアピンのみ加圧工程完了後、成形体１２を抜き出
すときに下パンチ２と同時に上昇させ、成形体が完全に
型から抜き出された後、上記コアピンを下降させる工程
で成形することにより、剥離割れの無い良好な成形体が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末状材料から成
形体を製造するプレス成形装置、および粉末状材料から
成形体を製造するプレス成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末プレス成形によって、セラミック粉
末または金属粉末から貫通孔を有する成形体を製造する
場合、図２に示すような上パンチ１、下パンチ２、ウス
３、コアロッド１０からなる金型及びプレス成形装置が
使用される。

【０００３】図２（ａ）に示すように、まずウス３上面
を往復運動するフィーダー８によって原料粉末９が型内
に充填される。次に図２（ｂ）に示すように、上パンチ
１が下降し、所定の圧力にて加圧され、圧縮成形され
る。そして図２（ｃ）に示すように、上パンチ１および
下パンチ２が上昇し、成形体１２をウス３から抜き出す
のであるが、圧縮された粉末成形体１２は加圧が終了し
た時点で弾性回復による膨張がおこることは一般的に知
られている。従って、成形型から成形体１２を抜き出す
際には成形体１２とウス３内面及びコアピン４、５の外
周面との間に大きな摩擦力が発生し、時にはその摩擦に
よって成形体１２にクラックや割れが発生する等の問題
が発生することがある。これを解決するためには、金型
と成形体の摩擦力を低減するために金型面の表面粗度を
小さくしたり、金型に抜きテーパーをつけるなどの工夫
がされている。原料粉末にも金型との離型性を良くし、
摩擦力を低減させるための添加剤が混合されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示す様
に２つ以上の貫通孔１２ａ、１２ｂがあり、内部が段付
き形状となっている成形体１２を成形する際には、型か
ら成形体１２を抜き出すときにコアピン４と成形体１２
の摩擦により貫通孔１２ｂの段部の剥離割れ１３が発生
するという問題があった。ストレート形状の貫通孔１２
ａのみであれば、割れが発生することは少ないのである
が、段形状部は図３に示すエッジの部分に剥離割れ１３
が発生しやすい。

【０００５】そこで、図５（ａ）〜（ｄ）に示すよう
に、従来の装置を用いて加圧終了後、図５（ｃ）に示す
ように型から成形体１２を抜き出す際にコアピン４、５
も下パンチ２と同時に上昇させ、成形体１２が型から抜
き出されて膨張した後にコアピン４、５を下降させると
いう方法があった。（特開平１０−８１０２号公報参
照）。この方法は、成形体の中央にのみ貫通孔がある筒
状の形状のものを成型する場合には有効である。しか
し、２つ以上の貫通孔があり、段付き形状となっている
貫通孔があるものはコアピンを下パンチと同時に上昇さ
せウスから抜き出しても２本のコアピンの間で成形体の
膨張が規制されるためそれぞれのコアピンの対面する側
の面に圧力が生じ結果的に穴段部の摩擦は解消されず、
図４に示すような剥離割れ１３の発生を抑えることがで
きなかった。尚、この場合２本のコアピンの間隔が広い
程、成形体の膨張の影響が大きくなるため割れが発生し
やすくなる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプレス装置は、
複数の貫通孔を有する粉末プレス成形体を得るためのプ
レス成形装置であって、ウスと上下パンチと上記貫通孔
に合致した複数のコアピンを備え、各コアピンを個別に
駆動制御できるようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、上記コアピンの駆動手段は、エアー
シリンダーまたは油圧シリンダーを用いる。

【０００８】さらに本発明の粉末プレス成形方法は、段
部を有する１つの貫通孔と１つ以上のストレートの貫通
孔を有する成形体を成形する際に、加圧行程完了後成形
体を抜き出すときに分割構造としたコアピンの段部を有
するコアピンのみ下パンチと同時に上昇させ、成形体が
完全に型から抜き出された後そのコアピンを下降させる
ことを特徴とする。

【０００９】これによって、成形体がウスから完全に抜
き出され膨張した後に段部を有するコアピンを抜くこと
になるため、コアピンと成形体穴内面との摩擦力が減少
し、段部の剥離割れの発生を抑えることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。

【００１１】本発明のプレス成形装置は、複数の貫通孔
を有する粉末プレス成形体を得るためのものであり、図
１（ａ）〜（ｄ）に示すように、上パンチ１、下パンチ
２、ウス３、コアロッド６からなる金型が使用される。
また原料粉末９の供給装置としてウス３の上面を往復運
動するフィーダー８を備えている。貫通孔に合致したコ
アピンはストレート形状のコアピン５および段部を有す
るコアピン４からなる。各コアピンは分割構造として個
別に制御して駆動できるようにしており、その段部を有
するコアピン４の駆動手段は、エアーまたは油圧式のシ
リンダー７を用いている。

【００１２】図１（ａ）に示すように、まずウス３上面
を往復運動するフィーダー８によって原料粉末９が型内
に充填される。次に図１（ｂ）に示すように、上パンチ
１が下降し、所定の圧力にて加圧され、圧縮成形され
る。そして図１（ｃ）に示すように、上パンチ１および
下パンチ２が上昇し、成形体１２をウス３から抜き出
す。このとき段部を有するコアピン４のエアーシリンダ
ー７はフリーの状態にしておき、コアピン４と成形体１
２との摩擦によりコアピン４は成形体１２と同時に上昇
する。そして図１（ｄ）に示すように、成形体１２がウ
ス３から完全に抜き出され、膨張した時点でエアーシリ
ンダー７を稼働させコアピン４を下降させる。

【００１３】尚、コアピン４を下降させる際にはコアピ
ン４と成形体段付穴内面との摩擦力は低減された状態と
なっているため、エアーシリンダー７には過大な負荷は
かからない。よってシリンダーは小型でコンパクトなも
のを使用できるためプレス機への取り付けスペースにも
問題はない。また、この駆動手段としてはエアーシリン
ダーに限らず油圧シリンダーを用いても良い。このよう
にして成形された成形体はコアピンと成形体穴内面との
摩擦が低減されているため、穴段部の剥離割れは発生し
ない。

【００１４】適用できる成形方法、プレス成形装置とし
ては、ダイス固定式片パンチ加圧成型法、ダイス固定式
両パンチ加圧成型法、下パンチ固定式フローティング・
ダイ成型法等のいずれにおいても適用可能である。な
お、プレス装置の種類も機械式でも油圧式でも良く、限
定されない。

【００１５】原料粉末の種類もアルミナ、ジルコニア、
窒化アルミ、ムライト、ステアタイト、フォルステライ
ト、窒化珪素、炭化珪素、チタン酸バリウム系誘電体材
料等のセラミックス原料のほか、磁石用合金粉末等の各
種金属材料の原料にも適用できる。特にジルコニア原料
粉末の様に、下記式で定められる膨張率が１％を超える
ような原料の場合にこの発明による効果が大きい。

【００１６】膨張率 ＝ 膨張後の成形体寸法／金型寸
法 ×１００［％］ 本発明の成形方法により得られる製品は、各種絶縁用の
碍子等に利用される。

【００１７】

【実施例】ダイス固定式１０ｔｏｎメカプレスにて図１
に示す本発明の可動コア式のプレス成形を実施した。段
付コアピン４の駆動にはシリンダー径１０ｍｍ、ストロ
ーク３０ｍｍの小型でコンパクトなエアーシリンダー７
を使用した。成形体寸法は外径φ２０ｍｍ、段付ピン穴
径は上パンチ側φ２ｍｍ、下パンチ側φ４ｍｍ、貫通孔
径φ４ｍｍ、２本のコアピン４、５の間隔は７ｍｍ、厚
み１０ｍｍで材質は９３％アルミナ（京セラ製Ａ４７
３）である。加圧力は５ｔｏｎとした。

【００１８】まず図２（ａ）〜（ｃ）に示すコアピンを
全く可動させない従来の成形方法で成形したところ、段
付ピン４の段部の剥離割れが全周にわたり発生し、良好
な成形体は全く得られなかった。次に図５（ａ）〜
（ｄ）に示す貫通孔と段付穴のコアピンが一体式で駆動
させる成形方法で成形したがこれも段部の貫通穴側の面
に剥離割れが発生し、良好な成形体を得ることができな
かった。プレス機の回転数を落とし成形体の抜き出し速
度を１／２程度まで下げて成形してみることも試みたが
それでも割れが発生した。最後に図１（ａ）〜（ｄ）に
示す本発明の段付穴のコアピンのみ駆動させる方法で成
形したところ、段部の割れは発生せず良好な成形体を得
ることができた。ちなみに本材質の成形体の膨張率は
０．９％であった。

【００１９】同様に、成形体の膨張率がさらに大きいジ
ルコニア原料でも実験を行ったが、Ａ４７３と同じで、
本発明による成形方法によって成形したもののみ良好な
成形体が得られた。

【００２０】本発明を適用できる成形体形状は、段付穴
が１カ所に限られるがストレートの貫通穴は複数あって
も同様の効果が得られることは明白である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、複数の貫通孔を有する
粉末プレス成形体を得るためのプレス成形装置であっ
て、ウスと上下パンチと上記貫通孔に合致した複数のコ
アピンを備え、各コアピンを個別に駆動制御できるよう
にしたことによって、剥離割れのない良好な成形体を得
ることができる。また、コアピンと成形体との摩擦が低
減されるため、コアピンの摩耗が抑えられ金型寿命が延
び、金型コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の粉末プレス成形方法
を示す図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は従来の粉末プレス成形方法を
示す図である。

【図３】従来の粉末プレス成形法にて成形した成形体を
示す断面図である。

【図４】従来の粉末プレス成形法にて成形した成形体を
示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は従来の粉末プレス成形方法を
示す図である。

【符号の説明】

１：上パンチ ２：下パンチ ３：ウス ４：コアピン ５：コアピン ６：コアピン保持部 ７：エアーシリンダー ８：原料粉末供給フィーダー ９：原料粉末 １０：コアピン保持部 １１：コアピン保持部 １２：成形体 １３：剥離割れ部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の貫通孔を有する粉末プレス成形体を
   得るためのプレス成形装置であって、ウスと上下パンチ
   と上記貫通孔に合致した複数のコアピンを備え、各コア
   ピンを個別に駆動制御できるようにしたことを特徴とす
   る粉末プレス成形装置。
2. 【請求項２】上記コアピンの少なくとも一つが段部を有
   することを特徴とする請求項１記載の粉末プレス成形装
   置。
3. 【請求項３】上記コアピンの駆動手段として、エアーシ
   リンダーまたは油圧シリンダーを用いたことを特徴とす
   る請求項１記載の粉末プレス成形装置。
4. 【請求項４】段部を有する１つの貫通孔と１つ以上のス
   トレートの貫通孔を有する粉末プレス成形体を成形する
   方法であって、加圧行程完了後成形体を抜き出すとき
   に、上記段部を有する貫通孔に対応するコアピンのみ下
   パンチと同時に上昇させ、成形体が完全に型から抜き出
   された後、上記コアピンを下降させる工程からなる粉末
   プレス成形方法。