JP2012011421A - 分割式ダイスを備えた金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分割式ダイスを駆動する駆動手段によって生じる荷重が高くても、ダイスプレートに歪みを生じさせることがなく、ダイスプレートの軽量化が可能な金型装置を提供する。
【解決手段】金型装置１は、ダイスプレート２の上に分割式のダイス３，３が載置され、シリンダ４，４及び連結ロッド５，５によって前後に移動自在である。シリンダ４，４は連結部材６によって連結されている。連結部材６は、シリンダ４，４を保持する保持ブラケット６ａ，６ａ、保持ブラケット６ａ，６ａを連結する連結板６ｂ，６ｂ’、連結板６ｂ，６ｂ’をダイスプレート２に連結する支柱７，７’とからなる。ダイス３，３同士を当接させ、互いに接近する方向にシリンダ４，４で押圧すると、一対のシリンダ４，４に生じる反力は、連結部材６によって相殺されるので、ダイスプレート２には上下方向の荷重は加わらない。
【選択図】 図２

Description

本発明は、分割式のダイスを備えた金型装置に関する。

金型装置、例えば金属粉等の粉末をダイス及び上下パンチによって圧縮成形する粉末成形金型装置や、金属板等の被成型物をダイス及びパンチによって成型するプレス金型装置、或いは鍛造金型装置においては、分割式のダイスを用いる場合がある。

例えば、下記特許文献１に開示された鍛造装置においては、分割式の一対のダイスに、それぞれシリンダーを連結し、このシリンダーでダイスを横方向（水平方向）に移動させている。

特開２０００−３１２９４５号公報、段落０００８、図５他

上記特許文献１に開示された装置においては、通常、ダイスを駆動するシリンダーはダイスプレート（特許文献１においてはダイベース）に固定されている。

このような装置で成型を行う場合には、シリンダーにより一対のダイスを当接させ、加工時の圧力によって各ダイスが離れないように、互いのダイスが接近する方向にシリンダーで圧力をかける必要がある。特許文献１に記載の装置は鍛造装置であり、鍛造には高い圧力が必要となるため、ダイス同士を接近する方向に強く押し付ける必要がある。

これは、ダイスに設けられたダイス孔に粉体を充填し、上下のパンチで粉体を圧縮成形してなる粉末成形金型装置においても同様で、分割式のダイスを用いる場合、ダイス同士を接近させる方向に高い圧力で押し付けている。

このように、分割式のダイスを移動させる駆動手段であるシリンダーは、高い圧力でダイスを押し付けているが、その反力はシリンダーが固定されているダイスプレートが受けることになる。

シリンダーは、ダイスプレートの表面に固定されており、シリンダーの中心とダイスプレート表面との間には間隔があるため、ダイスプレートに作用するシリンダーの反力には、シリンダーの軸方向の力の他に、ダイスプレートを下方に押し付ける方向の分力（荷重）が発生する。

通常、ダイスプレートは、厚さが厚い金属製の部材ため、多少の下方向への荷重が加わっても問題はないが、多数回繰り返して荷重が加わると、ダイスプレートに歪みが生じるおそれがある。

また、近年においては、金型装置においても軽量化が求められている。特に、ダイスが上下に移動するダイスフロー型の金型装置においては、ダイスプレートを軽量化すると、ダイスプレートを上下に移動させる際の駆動力を小さくできるので、金型装置の消費電力を低減させることができる。しかしながら、ダイスプレートを軽量化すると、上記荷重に耐えられなくなるおそれがある。

本発明は、分割式ダイスを備えた金型装置の改良を目的とする。さらに詳しくは、分割式ダイスを駆動する駆動手段によって生じる荷重が高いものであっても、ダイスプレートに歪みを生じさせることがない金型装置を提供する。また、ダイスプレートの軽量化が可能な金型装置を提供する。

本発明の金型装置は、ダイスプレート上を所定の移動方向に進退自在な一対のダイスと、前記ダイスを移動させる一対の駆動手段とを備えた金型装置において、前記複数の駆動手段は、前記ダイスを互いに当接させる方向及び互いに離反させる方向に駆動する位置に配置され、前記ダイスを挟んで前記ダイスの移動方向と並行に延びる一対の連結部材により連結され、前記連結部材は、前記ダイスの移動方向から見たときに、前記ダイスを中心に点対称の位置で前記駆動手段に連結されると共に、前記ダイスプレートに支持部材により支持されていることを特徴とする。

本発明の金型装置によれば、前記ダイスを駆動する駆動手段が、前記ダイスの移動方向から見たときに前記ダイスを中心として点対称の位置で前記連結部材により連結されている。このため、前記一対のダイスを当接させ、互いに近づける方向に高い圧力で押し付けた場合であっても、前記駆動手段に生じる荷重は、前記連結部材が伸びる方向に加わるが、前記連結部材が曲がる方向には荷重は生じない。

従って、前記駆動手段に生じる荷重には、前記ダイスプレートを下方へ押し付ける分力が発生しない。このため、前記ダイスを高い圧力で押し付けた場合であっても、前記ダイスプレートに歪みを生じさせることがなく、前記ダイスプレートを薄くして軽量化することが可能となる。

また、本発明の金型装置においては、前記連結部材は、前記一対の駆動手段を保持する一対の保持ブラケットと、前記一対の保持ブラケットを連結する連結板とを備え、前記駆動手段は前記保持ブラケットを介して前記連結板により連結されていることが好ましい。

前記駆動手段は、油圧シリンダの他、モータ等を用いることができ、その形状は様々であるが、本発明の上記構成によれば、駆動手段の形状に応じて前記保持ブラケットを変更すれば、前記連結板と前記保持ブラケットの締結位置を所望の位置にすることが容易となる。

また、本発明の金型装置においては、前記連結部材が、前記ダイスの移動方向において、前記一対のダイスの当接面と交わる位置で前記支持部材に支持されていることが好ましい。当該構成によれば、前記支持部材の支持位置に対して連結部材および駆動手段が左右に対称に配置されるため、各部材が荷重の影響で伸びたり縮んだりしても、支持位置と同じく中心にあるダイスの当接位置が変化しない。

また、前記金型装置は、前記ダイスが上下方向に貫通するダイス孔を有し、前記ダイス孔に下方から挿入される下パンチと、前記ダイス孔に上方から挿入される上パンチとを備え、前記ダイスと前記下パンチ及び前記上パンチとにより形成されるキャビティ内に粉末を充填し、前記下パンチ及び前記上パンチにより前記粉末を圧縮して粉末成形体を成形する粉末成形体製造用金型装置であり、前記連結部材は、前記ダイスの移動方向から見たときに、前記ダイス孔を中心に点対称の位置で前記駆動手段に連結されていることを特徴とする。

粉末成形体製造用金型装置は、一般に分割ダイスを押し付ける圧力が高いため、上記構成が特に好適となる。特に、粉末成形体製造用金型装置においては、ダイスにおけるダイス孔を中心に圧力が生じるため、前記連結部材の前記駆動手段との連結箇所は、前記ダイス孔を中心として点対称の位置とすればよい。

本発明の実施形態の一例である粉末成形体製造用金型装置の説明的平面図。 （ａ）は図１の金型装置を正面側から見た説明図、（ｂ）は図１の金型装置を背面側から見た説明図。 図２（ａ）の金型装置を右側面から見た説明図。 本実施形態の金型装置においてダイスが分割されている状態を示す説明的断面図。 ダイスと上パンチ及び下パンチにより粉末成形体を成形している状態を示す説明的断面図。

次に、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態の一例である粉末成形体製造用金型装置について詳細に説明する。

本実施形態の金型装置１は、図１に示すように、略直方体のダイスプレート２と、このダイスプレート２に載置された平面視で角Ｃ字形状の一対のダイス３，３と、この一対のダイス３，３を水平方向（図１においては左右方向）に移動させる一対のシリンダ４，４（駆動手段）とを備えている。

ダイス３，３は、２分割式のダイスであり、ダイス３，３の背面側は連結ロッド５，５によってシリンダ４，４に連結されている。当該構成により、ダイス３，３は水平方向で、且つ、シリンダ４，４の軸線上で、互いに接近する方向及び離反する方向に往復動自在となっている。

一対のダイス３，３のそれぞれ対向する面には上下方向に延びる凹部３ａ，３ａが形成されており、ダイス３，３同士が当接されると、凹部３ａ，３ａがダイス孔３ｂとなる（図５参照）。さらにこのダイス孔３ｂに後述する上パンチ９及び下パンチ１０が挿入されることでキャビティＣが形成される（図５参照）。

ダイスプレート２は、金属製で略直方体に形成されており、その中央に上下方向に貫通する平面視で長方形の貫通孔２ａが形成されている。また、ダイスプレート２の表面には、ダイス３，３の側面に当接してダイス３，３の移動を案内するガイド部材２ｂが取り付けられている。

一対のシリンダ４，４は、互いに連結部材６によって連結されている。シリンダ４，４は、本実施形態では油圧シリンダーを用いており、それぞれ図示しない油圧ラインに接続され、油圧によりダイス３，３を駆動するものとなっている。

連結部材６は、シリンダ４，４を収納する一対の保持ブラケット６ａ，６ａと、この保持ブラケット６ａ，６ａの両側面に固定される連結板６ｂ，６ｂ’とで構成されている。また、連結板６ｂ，６ｂ’は、一対の支柱７，７’（支持部材）によりダイスプレート２に固定されている。

保持ブラケット６ａ，６ａは、図１に示すように、大略Ｔ字状の金属製の部材に、シリンダ４，４が装着されるよう加工を施した部材である。この保持ブラケット６ａ，６ａは、図１に示すように、その左右側辺に一対の連結板６ｂ，６ｂ’が取り付けられ、一対のダイス３，３を挟んで連結されている。

連結板６ｂ，６ｂ’は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、長方形の金属製の板状の部材である。図２（ａ）に示すように、連結板６ｂは、保持ブラケット６ａ，６ａの上方位置でボルト８ａで固定されている。一方、図２（ｂ）に示すように、連結板６ｂ’は、保持ブラケット６ａ，６ａの下方位置でボルト８ａ’で固定されている。

連結板６ｂ，６ｂ’をダイスプレート２に位置決め固定する支柱７，７’は、金属の板状の部材であり、本実施形態では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、逆Ｔ字状に加工されている。図２（ａ）に示す支柱７は、連結板６ｂの取り付け位置にあわせて上下方向に長い形状となっている。図２（ｂ）に示す支柱７’は、連結板６ｂ’の取り付け位置にあわせて上下方向に短い形状となっている。

また、支柱７，７’の上方部分は、ボルト８ｂ，８ｂ’によって連結板６ｂ，６ｂ’の中央部分に締結されている。また、支柱７，７’の下方部分は、ボルト８ｃ，８ｃ’によってダイスプレート２に締結されている。

このように、本実施形態では、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、連結板６ｂ，６ｂ’と保持ブラケット６ａ，６ａとが、ボルト８ｂ，８ｂ’の中心を通る鉛直線（図中の一点鎖線）を中心として、線対称、即ち左右対称となるようにボルト８ａ，８ａ’によって締結されている。

また、ボルト８ａ，８ａ’は、図３に示すように、ダイス３，３の移動方向、即ち、シリンダ４，４の軸線方向から見た際に、ダイス３，３及び凹部３ａ，３ａの中心、或いはシリンダ４，４の軸心Ａを中心として点対称となるように配置されている。

また、シリンダ４，４は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダイスプレート２の上に載置されており、ダイスプレート２には直接固定されておらず、保持ブラケット６ａ，６ａ、連結板６ｂ，６ｂ’及び支柱７，７’を介してダイスプレート２に位置決め固定されている。

次に、図４及び図５を参照して、本実施形態の金型装置１について更に説明する。図４及び図５において、上パンチ９及び下パンチ１０は、図示しないパンチプレートに固定され、金型装置１の制御プログラムによって上下動される。

図４は、シリンダ４，４を後退させた状態を示しており、ダイス３，３は連結ロッド５，５によってシリンダ４，４と共に移動され、左右に分割されている。ダイス３，３は、ダイスプレート２の表面に載置されている。ダイスプレート２には、貫通孔２ａが形成されている。図４においては、ほぼ中央部分に、連結板６ｂと支柱７とがボルト８ｂによって締結されている状態が図示されている。

次に、本実施形態の金型装置１で、粉末成形体を成形する際には、図５に示すように、一対のシリンダ４，４を前進させる。これに伴い、連結ロッド５，５によって一対のダイス３，３が互いに当接し、それぞれの凹部３ａ，３ａが連結され、ダイス孔３ｂ及びキャビティＣが形成される。

次に、ダイスプレート２を上昇させて下パンチ１０を図５に示す位置に配置し、図示しない粉末供給手段により成形体の原料となる粉末をキャビティＣ内に充填する。次に、上パンチ９を図５に示す位置まで下降させる。そして、上パンチ９、下パンチ１０、及びダイス３，３を所定の圧力で押圧し、キャビティＣ内の粉末を圧縮して成形体を成形する。

このとき、ダイスフロー型の金型装置においては、ダイスプレート２、シリンダ４，４、ダイス３，３、及び連結板６ｂ，６ｂ’等の連結部材６が、図示しない金型装置１の昇降手段により全体的に上下動される。

成形体が成形された後は、上パンチ９、下パンチ１０及びダイス３，３にかけられていた圧力を抜き、ダイス３，３を互いに離反させた後、ダイスプレート２を下方に移動させて成形体をダイス３，３から抜き出し、上パンチ９を上方に移動させ、成形体を回収する。

本実施形態の金型装置１では、上記一連の作動により成形体の成形を行う。本実施形態では、成形時にダイス３，３に圧力を加えた場合、シリンダ４，４に生じる反力（荷重）は保持ブラケット６ａ，６ａを介して連結板６ｂ，６ｂ’に伝達される。

図３に示すように、連結板６ｂ，６ｂ’を保持ブラケット６ａ，６ａに締結しているボルト８ａ，８ａ’は、ダイス３，３及びシリンダ４，４の中心Ａに対して点対称に位置するように配置されている。このため、軸方向に荷重がかかった場合でも、一対の連結板６ｂ，６ｂ’は水平に伸びる方向に荷重がかかるだけで、上下方向の荷重は発生しない。

また、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、連結板６ｂ，６ｂ’は、一対のダイス３，３が当接する当接面と交わる位置（幅方向の中心）で支柱７，７’に締結されて支持されており、線対称に位置するボルト８ａ，８ａ’によって保持ブラケット６ａ，６ａと締結されている。

従って、各部材が荷重の影響で伸びたり縮んだりした場合であっても、支柱７，７’の支持位置と同じく中心にあるダイスの当接位置は変化しない。従って、成形体を成形する際にダイス３，３の位置が安定するので、精密な成形体を成形することができる。

以上の理由により、ダイスプレート２には、図２（ａ）（ｂ）及び図３において上下方向の荷重がかからないため、ダイスプレート２を薄くして軽量化することが可能となる。

なお、上記実施形態では、金型装置として、粉末成形体製造用金型装置について説明したが、本発明の構成は、分割式のダイスを備えた金型装置であれば、プレス金型装置、鍛造用金型装置等の各種金型装置に用いることができる。

また、上記実施形態では、連結部材６として、保持ブラケット６ａ，６ａと連結板６ｂ，６ｂ’とを備えた例を説明したが、これに限らず、連結板６ｂ，６ｂ’を直接シリンダ４，４に連結してもよい。この場合でも、図３に示すように、シリンダ４，４の軸線方向から見たときに、ボルト８ａ，８ａ’による連結位置が、シリンダ４，４の中心Ａに対して点対称になるように固定すればよい。

また、上記実施形態では、駆動手段として油圧シリンダ４，４を用いているが、これに限らず、モータ等を駆動手段としてもよい。また、保持ブラケット６ａ，６ａは、上記実施形態では平面視略Ｔ字状の金属製の部材を加工して形成しているが、シリンダ４，４を保持するものであれば形状や構造は任意のものとしてよい。また、連結板６ｂ，６ｂ’、支柱７，７’についても、任意の形状とすることができる。

１…金型装置、２…ダイスプレート、３…ダイス、４…シリンダ（駆動手段）、６…連結部材、６ａ…保持ブラケット、６ｂ，６ｂ’…連結板、７，７’…支柱、８ａ，８ａ’，８ｂ，８ｂ’，８ｃ，８ｃ’…ボルト、９…上パンチ、１０…下パンチ、Ｃ…キャビティ。

Claims (4)

1. ダイスプレート上を所定の移動方向に進退自在な一対のダイスと、前記ダイスを移動させる一対の駆動手段とを備えた金型装置において、
   前記複数の駆動手段は、前記ダイスを互いに当接させる方向及び互いに離反させる方向に駆動する位置に配置され、前記ダイスを挟んで前記ダイスの移動方向と並行に延びる一対の連結部材により連結され、
   前記連結部材は、前記ダイスの移動方向から見たときに、前記ダイスを中心に点対称の位置で前記駆動手段に連結されると共に、前記ダイスプレートに支持部材により支持されていることを特徴とする金型装置。
2. 前記連結部材は、前記一対の駆動手段を保持する一対の保持ブラケットと、前記一対の保持ブラケットを連結する連結板とを備え、
   前記駆動手段は前記保持ブラケットを介して前記連結板により連結されていることを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
3. 前記連結部材は、前記ダイスの移動方向において、前記一対のダイスの当接面と交わる位置で前記支持部材に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金型装置であって、
   前記金型装置は、前記ダイスが上下方向に貫通するダイス孔を有し、前記ダイス孔に下方から挿入される下パンチと、前記ダイス孔に上方から挿入される上パンチとを備え、前記ダイスと前記下パンチ及び前記上パンチとにより形成されるキャビティ内に粉末を充填し、前記下パンチ及び前記上パンチにより前記粉末を圧縮して粉末成形体を成形する粉末成形体製造用金型装置であり、
   前記連結部材は、前記ダイスの移動方向から見たときに、前記ダイス孔を中心に点対称の位置で前記駆動手段に連結されていることを特徴とする金型装置。
   

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