JP2015518785A - 回転式割出しプレス - Google Patents

Abstract

本発明は粉末物質から圧粉体を製造するための回転式割出しプレスに関する。回転式割出しプレスは、複数の工具位置に割り当てられる複数の工具キャビティが装備された割出しプレートが設けられ、前記工具位置は少なくともワークピースの充填、圧密および排出に使用され、かつ少なくとも１つのキャビティが各工具位置に割り当てられ、および割出しプレートは圧密の間、機械本体と形状が閉じたおよび／または力が閉じた関係を有する。本発明はさらに、回転式割出しプレスを使用して粉末材料から圧粉体を製造する方法に関する。

Description

本発明は、基本的に次々に行われる作業ステップを同時に実行するための、特に、粉末材料から作られる圧粉体を製造するためのいくつかの処理ステーションを含む回転式割出しプレスに関する。回転式割出しプレスは、特に弁座リングおよび弁案内構成要素の製造に使用可能である。

上に記載した種類の回転式割出しプレスは、例えば（特許文献１）に開示されている。用語「回転式割出しプレス」によって、垂直軸の周りを回転する割出しプレートと、前記割出しプレートに配置された複数の処理ステーションとを装備した機械工具を理解すべきである。各処理ステーションは、ワークピースを適切に固定するために使用される少なくとも１つのクランプ装置が設けられている。回転テーブルの周囲に沿って配置されるのはいくつかの固定処理ステーションであり、それによりサテライトで運ばれるワークピースが処理される。ワークピースの複数の処理のため、回転テーブルは１つの作業位置から次の作業位置へ段階的に回転され、それにより回転テーブルに配置されたワークピースは、１段ずつ１つの処理ステーションから次の処理ステーションへ移動され、そこで各ワークピースは１つまたはいくつかの固定処理ユニットにより処理される。

一般的に、垂直または水平に配置された割出しプレートを装備した回転式割出し機械は、組立て、処理または試験装置としての使用が知られており、組立てまたは試験作業を、同時に、かつ同一のワークピースで平行して、いくつかの処理ステーションにより実行することを可能にする。サイクル時間は、最長ワークピース処理時間を必要とするステーションによって決定される。

原則的に、従来技術の回転式割出し機械は、ワークピースの複数の処理が、複数の処理ユニットを使用して、単一の割出しプレートによって可能であるという利点を提供する。

それにもかかわらず、従来技術の回転式割出し機械は、プレス作業に適さないという欠点にも関連付けられる。高いプレス力によって及ぼされる負荷が、割出しプレート支持システムに損傷を与える可能性があるためである。粉末材料から構成される弁座リングおよび弁案内装置の製造には７００ｋＮを超えるプレス力が必要である。

欧州特許出願公開第１０６４１１９Ａ１号明細書

従って本発明の目的は、同種の高品質圧粉体を製造するのに適した回転式割出しプレスを提供することであり、前記プレスは、固定ダイおよび工具平面プレートを特徴とする従来のプレス装置で達成できるものより高い生産率を提供する。さらに、回転式割出しプレスは、異なる粉末物質が使用されるときでさえ、複数回の充填ならびに複数回の圧密に適している。この状況において、プレス動作は、割出しプレート支持システムに負荷を及ぼさない。

この目的を達成するために、および最初に上に記載した種類の回転式割出し機械から前進して、本発明は、回転式割出しプレスに、複数の工具位置に割り当てられる複数の工具キャビティを装備した割出しプレートを設けることを提案し、ここで前記工具位置は少なくともワークピースの充填、圧密および排出に使用され、かつ少なくとも１つのキャビティが各工具位置に割り当てられ、および割出しプレートは圧密の間、機械本体と形状が閉じたおよび／または力が閉じた関係を有する。

驚くべきことに、回転式割出しプレスを圧粉体の製造に利用すると、従来のプレス方法と比較して相当のエネルギーが節約されることが明らかになった。さらに、工具の固定配置により、より短い工具移動距離がもたらされ、その結果、製造プロセスが合理化される。

各工具キャビティは、それぞれ１つの圧粉体を製造するように作られている。製造プロセスにおいて、製造されるべきワークピースは、例えば充填、予備圧密、再充填、圧密、排出、放出および清浄化用の様々な工具位置を通過する。割出しプレート支持システムが損傷しないように、プレートは圧密の間、機械本体と形状が閉じたおよび／または力が閉じた態様で接続される。このように、割出しプレートに作用する全負荷はプレスの本体によって吸収されるので、圧密ステップによって割出しプレートが損傷することはない。

本発明は、割出しプレートの工具キャビティが交換可能なダイの形態で設けられることを提案し、これにより他の物品を製造するために製造プロセスを簡単かつ迅速に変えることが可能になる。

回転式割出しプレスの好ましい実施形態は、充填、圧密、排出および取出し、並びに放出動作用の関連工具を有する各割出し位置上のいくつかのダイが各場合において取り付けられる割出しプレートを提供する。これにより複数の圧粉体を製造することが可能になる。圧粉体に適用するサイクル時間は処理ステーションに関連しているので、製造時間を節約するためにいくつかのダイおよび関連工具を使用することが望ましい。

回転式割出しプレスは、それが製造する圧密製品の少なくとも充填、圧密、排出、放出または取出し用の装備を、割出しプレートを介して機械に設けることができる設計により特徴づけられる。類似または異なる特性の粉末物質を工具キャビティに数回充填可能であり、圧密が繰返し実行される。充填動作は吸引、落下または計量供給によって実行可能である。浸透部品を別に製造することは省略することができる。これは単一機械による圧粉体の完全な製造を可能にする。全ての必要な製造ステップは回転式割出しプレスによって実行されるので、追加の機械／装置は必要ない。これは追加の機械を購入する必要がないので経費を削減する。

回転式割出しプレスの設計により、下側工具が移動面において割出しプレートの下側に配置される。前記工具は力−距離装置（ｆｏｒｃｅ−ｄｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｖｉｃｅｓ）によって処理ステーション内を移動される。力−距離装置はＣＮＣ制御され、油圧式に、電気機械式に、電磁油圧式に、またはこれら選択肢の組合せによって操作可能である。これにより上側工具と組み合わせておよび上側工具によって必要とされるように正確に下側工具を使用することが可能になる。圧密製品の変化する要件を満たすことができるように、下から、上から、両側または比例圧密によって、高さまたは密度（移動または力）に関して圧密が行われてもよい。

回転式割出しプレスは、２つ以上の下側パンチならびに２つ以上の上側パンチを有し、それらは別々に制御可能であり、互いに独立して移動させることができる。

さらに、割出しプレートの下側工具の移動面は、割出しプレートが割出しステップを実行する間、休止位置に拘束することができる。このように、割出しステップが実行されている間、下側工具の位置を変えることはできない。これは後続ステーションの力−距離装置が正確に動作することを可能にするために必要である。

さらに、本発明は、圧密工具の上側および下側パンチの移動が、確定した機械的ストップなしに自由にプログラム可能であることを提案する。これは可変性を改善し、特にキャビティの充填高さに関して、本発明による回転式割出しプレスの使用範囲を拡大する。

回転式割出しプレスの特に好ましい実施形態は、キャビティの複数回充填用に設計された充填装置を含む。前記充填装置を使用して多層圧粉体を製造することができる。これは、後で焼結される圧粉体が異なる位置で互いに逸脱した特性を持つ場合、特に有利であり得る。圧粉体中に要求条件を満たす必要のない場所がある場合、費用対効果により優れた材料をここで使用可能である。

さらに、回転式割出しプレスは予備圧密ステップ用および少なくとも１回の最終圧密ステップ用の工具を含むことが提案される。予備圧密ステップは、上記の複数回充填方法が採用される場合に設けられ得る。これにより、変化する要件を満たすことができるように違ったふうに圧密された上側パンチを用いて異なる材料層を予備圧密することが可能になる。最後の充填ステップが完了するとすぐに最終圧密が実行される。

回転式割出しプレスの有利な実施形態は、圧密工具の上側および下側パンチの力−距離装置に測定システムが装備されることを提供する。これにより圧密および解除プロセスの間パンチの偏差および弾性の検出および補償が可能になる。このようにして圧粉体の高い寸法精度が得られる。

回転式割出しプレスの別の肯定的設計は、急動クランプ装置が割出しプレートで使用されることを提供し、それにより前記割出しプレートおよび関連工具を機械の外側で有利に設定することが可能になる。これは従来の粉末プレスが要求するより大がかりな設定作業を考慮するとおよびそれと比較して、本プレスの設定休止時間を大幅に低減する。

さらに本発明は、回転式割出しプレスを用いて粉末物質から圧粉体を製造するためのプロセスに関し、プロセスにおいて、キャビティは粉末材料で充填され、粉末材料は圧密され、粉末材料から得られた圧粉体が排出される。個々の作業ステップは、ダイとして機能する複数のキャビティが設けられた割出しプレートを使用することによって実行され、ここで充填、圧密および排出ステップが様々な処理ステーションによって同時に実行され、割出しプレートは圧密プロセスの間、機械本体に形状が閉じたおよび／または力が閉じた態様で接続されている。上記特徴を組み合わせることにより回転式割出しプレスを用いて圧粉体を製造することが初めて可能になる。割出しプレートをこれまでこれに使用できなかったという問題は、機械本体と形状および／または力が閉じた接続を実現することによって解決される。

本方法の異形は、全体プロセスが複数の処理ステーションによって平行して実行されることを提案し、ここで各処理ステーションは同じ処理ステップ用にいくつかのキャビティが装備されている。同時に作動される処理ステーションのキャビティの数が増えることにより、これまで達成できた生産率より大幅に高い生産率が得られる。

本方法の好ましい実施形態は、個々のキャビティが、次に圧密される粉末材料で繰り返し充填されることを提供する。この方法において、焼結製品の所望の特性を意図的に得ることができる。例えば、異なる熱伝導性または耐水性を有する材料を利用することができる。これは焼結製品の使用必要性を満たすのに必要であり得る。さらに、わずかな応力だけが発生する領域では、焼結製品の、例えば弁座リングまたは弁案内要素の臨界領域で使用されるものよりも費用対効果に優れた材料を使用することができる。

本発明の好ましい実施形態は、第１の充填および圧密ステップが実行された後、同一キャビティを再度充填し圧密することを提供する。このようにして、焼結製品が満たさねばならない要求に応えるために必要であり得るような粉末物質の各層の特別な幾何学的形状を得ることができる。この場合も同じく、焼結製品の要件を満たすために異なる特性の材料を使用することができる。

本発明の特に好ましい実施形態は、複数の圧粉体が同時に製造されることを提供する。いくつかの圧粉体を同時に製造することにより生産率が上昇し、従って回転式割出しプレスの投資回収期間が最適化される。上昇した生産性は製品の収益性に特に有益な効果を有することは言うまでもない。

本方法の重要な利点は、充填、圧密および排出ステップが複数の処理ステーションで同時に実行されることである。従って、第１サイクルが終了した後は割出しプレートが１つの割出し位置だけ移動されると各処理ステーションで少なくとも１つの圧粉体が製造される。このようにして高い生産率が得られる。

本発明は、前述の主張による回転式割出しプレスまたは方法により製造される弁案内装置および弁座リングの圧粉体に特に適している。現在弁座リングは粉末冶金法によって製造され、２層設計を採用している。追加の充填および圧密によって、例えば浸透粉末を使用することによって未焼結溶浸材を製造すること、ならびに両構成要素を１つにするプロセスはなくすことができる。高い生産率は望ましく、本明細書の前述の対策によって達成させることができる。

本発明の例示的実施形態を以下の図面により示す。

単一工具キャビティを装備した二段充填、二段圧密を特徴とする割出しプレートの概略図である。 複数工具キャビティを装備した単段充填、単段圧密、２倍用を特徴とする割出しプレートの概略図を示す。 ２倍工具キャビティを装備した単段充填、単段圧密、４倍用を特徴とする割出しプレートの概略図を示す。 ２倍工具キャビティを装備した二段充填、二段圧密、２倍用を特徴とする割出しプレートの概略図である。 ２倍工具キャビティを装備した三段充填、三段圧密、２倍用を特徴とする割出しプレートの概略図である。

図１〜５において、割出しプレート２が配置された回転式割出しプレス１を見ることができる。前記プレートは複数の処理ステーション３、ならびにダイおよび工具パンチ３１が設けられ、簡潔にするため、その内の１つの要素だけが参照番号によって特定されている。示されている図において、回転式割出しプレス１の割出しプレート２は、常に時計回りに移動する。図２〜５は複数の工具キャビティ３２をさらに示す。

図１において、単一工具キャビティを使用する二段圧密プロセスを伴う二段充填が示される。複数回の充填により異なる材料を使用することが可能になり、これはワークピースの特性に関して特に好ましい。最終圧密工程のあとワークピースは排出され、放出される。続いて処理ステーション３ならびにダイおよび工具パンチ３１は清浄化される。割出しプレート２の割出しサイクルごとに圧粉体が製造される。

図２において、単段充填ならびに単段圧密プロセスが示され、これは複数の工具キャビティ３２を有し、この場合３倍の工具キャビティ３２である。この例では、回転式割出しプレス１の割出しプレート２は、２倍製造用に設計されており、これは、割出しプレートの割出しサイクルごとに６個の圧粉体を製造できることを意味する。

図３において、単段圧密を伴う単段充填が示され、２倍の工具キャビティ３２を有するが、この場合、設計は４倍製造用に提供される。これは、回転式割出しプレス１の割出しプレート２の割出しサイクルごとに合計８個の圧粉体が製造されることを意味する。

図４は、２倍の工具キャビティ３２が設けられた二段圧密プロセスを伴う二段充填を示す。このシステムは２倍用に設計される。プロセスは、第１ワークピース用の第１処理ステーション３の充填により始まる。次に第１ワークピースは予備圧密され、第２充填動作が実行され、その後、第１ワークピースはようやく圧密され放出される。このワークピースが放出された後、第２圧粉体用の第２処理ステーションの充填が始まる。この場合も同様に、第１の充填、予備圧密、および第２の充填動作が実行され、その後、ワークピースはようやく圧密され、排出され、最終的に完成した圧粉体が放出される。割出しプレートの割出しサイクルごとに合計４個の圧粉体が製造される。

図５は図４に示される設計の原理と一致しており、この場合、三段充填ならびに三段圧密プロセスが提供されている。２倍の工具キャビティおよび２倍製造用により、回転式割出しプレス１の割出しプレート２によって実行される割出しサイクルごとに合計４個の圧粉体が製造される。

本発明により提案される割出しプレートを有する回転式割出しプレスは、それぞれ別々に制御可能でありかつ互いに独立して移動可能な１個を上回る上側パンチおよび１個を上回る下側パンチが設けられている点で、従来設計の回転式トランスファプレスと主に異なる。これは高いプレス力をかけることを可能にする。プレス動作の間、割出しプレートは機械アームを介して支持されているためである。その可変性により、関連製品、例えば弁案内要素に対し正確に調整できる高い充填高さを得ることが可能になる。多層充填を容易に達成可能であり、各充填層は必要に応じて別々にプリフォームされ、次に予備圧密されるか、最終的に圧密される。それぞれの形態に合うように適合された別個の工具を利用可能であり、個々のプレス力が必要に応じて適用される。プレートの周囲にわたり、割出しプレートに配置される工具を、単一または複数用に設けることができる。

Claims (18)

1. 基本的に次々に行われる作業ステップを同時に実行するための、特に、粉末物質から作られる圧粉体を製造するための複数の処理ステーション（３）を含む回転式割出しプレスにおいて、
   前記回転式割出しプレス（１）に、複数の工具位置に割り当てられる複数の工具キャビティ（３１）を装備した割出しプレート（２）が設けられ、前記工具位置は少なくともワークピースの充填、圧密および排出に使用され、かつ少なくとも１つのキャビティが各工具位置に割り当てられ、および前記割出しプレート（２）は圧密の間、機械本体と形状が閉じたおよび／または力が閉じた関係を有することを特徴とする回転式割出しプレス。
2. 前記工具キャビティ（３１）がダイの形態で設けられることを特徴とする請求項１に記載の回転式割出しプレス。
3. 前記割出しプレート（２）に複数のダイおよび充填、圧密および排出用の関連工具が設けられることを特徴とする請求項２に記載の回転式割出しプレス。
4. 前記機械に、前記割出しプレート（２）を介して、それが製造する圧密製品の充填、圧密および排出を少なくとも可能にする装備が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転式割出しプレス。
5. 下側工具が前記割出しプレート（２）の下側に配置され、前記工具が力−距離装置によって前記処理ステーション（３）内を移動されることを特徴とする請求項４に記載の回転式割出しプレス。
6. 前記割出しプレート（２）が割出しステップを実行する間、休止位置の前記下側工具用の拘束手段を特徴とする請求項５に記載の回転式割出しプレス。
7. 圧密工具の上側および下側工具の移動が、任意の位置で自由にプログラム可能であることを特徴とする請求項５または６に記載の回転式割出しプレス。
8. キャビティを複数回充填するための充填装置が前記プレスに設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式割出しプレス。
9. 前記プレスが、予備圧密ステップ用および少なくとも１回の最終圧密ステップ用の工具を含むことを特徴とする請求項８に記載の回転式割出しプレス。
10. 圧密および解除プロセスの間パンチの偏差および弾性を補償するための前記圧密工具の上側および下側パンチの力−距離測定装置を特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転式割出しプレス。
11. 前記割出しプレートおよび関連工具を前記機械の外側で設定することを可能にする前記割出しプレート用の急動クランプ装置を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転式割出しプレス。
12. 回転式割出しプレスを用いて粉末物質から圧粉体を製造する方法であって、キャビティが前記粉末材料で充填され、前記粉末材料が圧密され、前記粉末材料から得られた前記圧粉体が排出される方法において、個々の作業ステップが、ダイとして機能する複数のキャビティが設けられた割出しプレート（２）を使用することによって実行され、ここで前記充填、圧密および排出ステップが様々な処理ステーション（３）によって同時に実行され、前記割出しプレート（２）は、前記圧密プロセスの間、形状が閉じたおよび／または力が閉じた態様で機械本体に接続されていることを特徴とする方法。
13. 全体プロセスが複数の処理ステーションによって平行して実行され、各処理ステーションは同じ処理ステップ用にいくつかのキャビティが装備されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 個々のキャビティが、次に圧密される粉末材料で繰り返し充填されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
15. 第１の充填および圧密ステップが実行された後、同一キャビティが再度充填され圧密されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 複数の圧粉体が同時に製造されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 充填、圧密および排出ステップが複数の処理ステーション（３）で同時に実行されることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の回転式割出しプレスまたは方法を用いて製造されることを特徴とする弁案内構成要素または弁座リング。

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