JP2662696B2 - 粉末成形プレスのホールドダウン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は粉末成形プレスのホールドダウン装置に関す
る。

［従来の技術］ 粉末成形プレスは型内に充填された粉末を上パンチと
下パンチとで高圧状態で成縮成形するものである。この
ため型内から押出された成形品は高圧状態が解除されて
スプリングバックによる割れや反りを生じて不良品とな
る率が高かった。この観点から従来の粉末成形プレスに
は上記スプリングバックによる弊害を防止するため上パ
ンチホールドダウン装置が具備されていた。

このホールドダウン装置100は、第４図に示すように
コラム101、101に上下動が案内される縦軸102a、上クロ
スヘッド102に上ラム調整ナット103が嵌着されており、
このナット103に上ラム104が螺合されて取り付けられて
いる。上ラム104には上部に穿設された大径孔105aと、
この大径孔105aに連通して下部に穿設された小径孔105b
とからなる貫通孔105が穿設されており、この貫通孔105
の上部開口は略中央に透通孔106aを有するシール用キャ
ップ106で閉塞されている。

ピストンロッド107は上部寄りの中間部位に設けたフ
ランジ部107aとこのフランジ部107aを境にして上方に設
けられた小径ロッド部107bと下方に設けられた大径ロッ
ド部107cとから形成されている。そしてこのピストンロ
ッド107はフランジ部107aを大径孔105aに、大径ロッド
部107cを小径孔105bにそれぞれ位置させて上ラムの貫通
孔105に内挿されると共に、小径ロッド部107bをキャッ
プの透通孔106aに透通させて上下摺動自在に上ラム104
に取り付けられている。

ピストンロッド107の上ラム104から突出した下端には
上パンチ（図示せず）に連結するＴ型継手108がねじ109
で固着されている。

このようにピストンロッド107を上ラム104に取り付け
ることによって上ラム104の大径孔105a内にはピストン
ロッドのフランジ部107aで仕切られて上下に二つの密閉
空間が形成されている。各密閉空間には圧力流体が送り
込まれるようになっており、上下空間の圧力差によって
ピストンロッド107は上下動するようになっている。即
ち、上部空間にはキャップ106下面に開口する流体路110
が設けられており、下部空間にはキャップ106及び上ラ
ム104を連通して大径孔105aの底部に開口する流体路111
が設けられており、それぞれの流体路110,111は四方電
磁弁112及び圧力調節弁113を介して圧力タンク（図示せ
ず）に連結されている。そして上記電磁弁112は上パン
チ及びダイ（図示せず）の上下の位置の信号を受けて切
換るようになっており、この切換えで上下空間の圧力差
が生じるようになっている。

このように構成された従来のホールドダウン装置100
によれば、加圧工程の初期段階では大径孔105a内の上部
空間の流体圧を高めて上ラム104よりもピストンロッド1
07を先行下降させて、上記流体圧で予備加圧して粉末中
の脱気を行い、かつ加圧完了後の成形品の押出工程では
上ラム104の上昇後上記流体圧によって上パンチの下面
が成形品の上面を軽く押えて上パンチと下パンチで成形
品を挟み込んだ状態で行うことによって成形品のスプリ
ングバックを防止し、かつ押出完了後大径孔105a内の下
部空間の流体圧を高めてピストンロッド107及び上パン
チを上昇させ、その後フィードカップによりダイ内に粉
末を充填するようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような流体圧を用いた従来のホー
ルドダウン装置においては、次のような各種の不具合を
生じる。

即ち、プレスの成形速度を変えた場合、上パンチとフ
ィードカップが干渉したり、又は両者の間にタイミング
フラグが生じたりするので、これを解消するためその都
度ピストンロッドの作動タイミングを調整しなければな
らず作業が面倒となる。

また、ピストンロッドの作動途中でプレスの稼動を停
止しても、ピストンロッドは流体圧によって作動限に到
るまで止まらないので、インチングによりピストンロッ
ドの作動タイミングを合わせる場合、調整しにくく、か
つ作業者の安全確保も不充分となる。

さらに、ピストンロッドを作動させる流体は温度によ
って抵抗が変化する等外的条件によって変化し易く、そ
のためピストンロッドの作動速度が変化して着力点が変
化し、粉末の加圧開始時点でダイ内の粉末の流れに変化
が起り成形品の密度分布が不均一となって品質が安定し
ないという問題点をも有している。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、
その目的は上パンチに連結するピストンロッドがプレス
成形速度に順応して作動すると共に、その作動タイミン
グの調整もインチングにより容易に調整可能であり、か
つ外的条件による速度変化のない粉末成形プレスのホー
ルドダウン装置を提供するにある。

［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は、上クロスヘッドに
装着された上ラムに上下摺動自在に内挿されたピストン
ロッドと、このピストンロッドと上ラムとの間に介在さ
れてピストンロッドを上動付勢するばねと、上記上クロ
スヘッドに立設された支柱と、この支柱に略中央部が枢
支されて一端が上記ピストンロッドの上部に連係される
と共に他端が上クロスヘッドの下動の過程で流体シリン
ダに当接して上記ばねのばね力に抗してピストンロッド
を上クロスヘッドに先行させて下動させるレバーとを具
備し、上記ピストンロッドを介して連結された上パンチ
による加圧工程で上記流体シリンダがその流体圧に抗し
て上クロスヘッドの下動と共に後退するように構成した
ことを特徴としている。

レバーを揺動自在に支持する支柱は高さ調節可能に上
クロスヘッドに立設されていてもよい。

［作 用］ 本発明は上記のように構成されているので、加圧完了
後成形品の押出工程において上クロスヘッドが上動して
も流体シリンダはその流体圧で上動復帰してレバーの他
端を当接したままの状態が維持されるのでその間、ピス
トンロッドはレバーの一端で下方へ押されて上クロスヘ
ッドの上動にも拘らず下動したままの状態に置かれる。
この状態では成形品は上、下パンチで挟み込まれてお
り、このままの状態で押し出しが完了する。押し出し完
了後、上クロスヘッドは更に上動することになり、ピス
トンはばねにより元の位置に復帰する。

この上パンチの上下動はプレスの成形速度に合致して
上下動する上クロスヘッドの上下動で行われるものであ
るから、上記成形速度に変更があっても、同一のタイミ
ングで作動し、かつプレスを途中で停止して上パンチの
作動を停止することができるのでインチングが容易に行
える。

［実施例］ 以下、本発明を図示した実施例に基づいて具体的に説
明する。

本発明に係るホールドダウン装置は第１図に示すよう
に、ピストンロッド２、ばね３、支柱４、レバー５及び
流体シリンダ６とから大略構成されている。

粉末成形プレスの上部には上クロスヘッド７、縦軸7a
がコラム８に上下動が案内されるように取り付けられて
おり、この上クロスヘッド７内に上ラム９が上ラム調整
ナット10を介して装着されている。

ピストンロッド２は中央のやや上部寄りに形成された
フランジ部2aを有しており、上記上ラム９内に上下摺動
自在に内挿されている。そのため上ラム９には上部に形
成された大径孔9aと下部に形成された小径孔9bとが連通
する貫通孔が穿設されており、ピストンロッド２はフラ
ンジ部2aを上記大径孔9a内に位置させることによって上
ラム９の貫通孔内に内挿されている。そしてピストンロ
ッド２の上下摺動はピストンロッド２の上部に外挿され
て上ラムの大径孔9aの開口を覆うキャップ11の内周壁に
設けられたガイドブッシュ12と上ラムの小径孔9bの下部
内周壁に設けられたガイドブッシュ13とによってその精
度が確保されている。

また、ピストンロッド２の上ラム９から下方へ突出し
た下端には上パンチ（図示せず）に連結するＴ型継手14
がボルト15により固着されている。

ばね３は圧縮コイルばねからなり、ピストンロッド２
に外挿されると共に上端をピストンロッド２のフランジ
部2aに当接させ下端を上ラム９の大径孔9aと小径孔9bと
が連通する段部9cに当接させて取り付けられており、ピ
ストンロッド２を上動付勢している。

支柱４はその下端部が調整ギヤ16に嵌着された調整ナ
ット17に螺合されて立設されている。この調整ギヤ16は
上ラム調整ギヤ18と噛合した状態で上クロスヘッド７に
装着されている。支柱４は調整ナット17を回転させるこ
とによって高さ調節が可能となっている。

レバー５はその略中央部がピン19によって支柱４の上
部に枢支されてピン19を中心として揺動自在に取り付け
られ、かつその一端5aがキャップ11の開口11aよりキャ
ップ11内に入り下面をピストンロッド２の上端面に当接
させてピストンロッド２に連係されている。この連係構
造はレバー５の一端5aに長孔を穿設し、この長孔をピス
トンロッド２の上部に固着したピンに嵌入させて連係さ
せるような構造でも良い。

一方、レバー５の他端5bは上クロスヘッド７の下動の
過程で流体シリンダ６に当接するように設計されてい
る。流体シリンダ６は適宜の固定部材に固定されれば良
いが本実施例ではコラム８に固定されている。そしてこ
の流体シリンダ６は流体圧によりピストン6aを上限位置
に位置させて使用される。このときの流体シリンダ６の
流体圧とばね３のばね力との関係、及びレバー５のピン
19を中心とした一端5a側長さと他端5b側長さのレバー比
との関係は、レバー５の他端5bが上クロスヘッド７の下
動の過程で流体シリンダ６に当接したとき、レバー５の
一端5aによりばね３のばね力に抗してピストンロッド２
を上クロスヘッド７に先行させて下動させるように設計
されている。また、流体シリンダ６の流体圧の大きさ
は、ピストンロッド２の下端に固着したＴ型継手14に連
結された上パンチ（図示せず）による加圧工程で流体シ
リンダ６のピスロン6aがその流体圧に抗して上クロスヘ
ッド７の下動と共に後退可能な大きさに設計されてい
る。

なお、第１図中、20はキャップ11の上部下面に出没し
てピストンロッド２の上動を制限するボルトであり、22
は上ラム調整ギヤ18に噛合する上ラム調整軸であり、23
はスクレーパである。

ホールドダウン装置１は以上のような構造になってい
るが、次にその作動について説明する。

第２図はホールドダウン装置１を具備した粉体プレス
の作動線図であり、第３図は上記作動線図の各作動部位
におけるホールドダウン装置１の状態図を示す。ホール
ドダウン装置１は流体シリンダ６に加圧空気を送入して
ピストン6aを上動付勢した状態で稼動する。この流体シ
リンダ６の稼動は第３図（ａ）に示す加圧空気送入手段
21によって行われる。ホールドダウン装置１はＴ型継手
14を介して上パンチ（図示せず）に連結することによっ
て粉末プレス本体へ連結される。

まず、ホールドダウン装置１の作動タイミングの調整
をダイ内に粉末を充填しない空運転で調整する。上クロ
スヘッド７は上ラムが第２図に示す曲線Ａに沿って作動
するように上ラム調整ギヤ18によって調整される。

上クロスヘッド７はその上死点（プレス主軸角度０
゜）（第２図P₁点）において第３図（ａ）に示すように
レバー５の一端5aをピストンロッド２の上端面に当接さ
れて、その他端5bが流体シリンダ６と隔離した状態とな
る。

この上死点P₁から上クロスヘッド７が適宜の駆動手段
（図示せず）によって下降し初めて上パンチがダイに突
っ込む手前のP₂点（プレス主軸角度90゜）に上クロスヘ
ッド７が達したとき、レバー５の後端5bが流体シリンダ
６のピストン6aの上端面に当接するようになる（第３図
（ｂ））。

さらに、上クロスヘッド７が下降すると、ピストンロ
ッド２はレバー５の一端5aで押されて上クロスヘッド７
の下降スピードのレバー比倍のスピードで下降し、ピス
トンロッド２の先端は第２図の上クロスヘッド７の曲線
ＡからP₂点で分かれて破線A₁曲線に沿った軌跡となる。
そして上パンチがダイ内に突入した初期の段階P₃点にお
けるホールドダウン装置１の状態は第３図（ｃ）のよう
になってピストンロッド２はレバー５を介して流体シリ
ンダ６の流体圧で押し下げられた状態となる。これ以降
の上クロスヘッドの下降に伴うピストンロッド２の軌跡
は第２図P₄、P₅点を通る２点鎖線A₂に沿うものとなるよ
うに調整される。上記P₅点は上クロスヘッド７の下死点
（第２図のプレス主軸角度180゜）におけるピストンロ
ッド２の位置を示す。このときのP₄、P₅点おにける各ホ
ールドダウン装置１は第３図（ｄ）、（ｅ）の状態とな
っている。即ち、P₄点においてはピストンロッド２のフ
ランジ部2aが上ラム９の大径孔7aの段部に当接してそれ
以上の下降が阻止されており（第３図（ｄ））、これ以
降上クロスヘッド７が下死点に至るまでの下降は液体圧
に抗して流体シリンダ６のピストン6aを後退させながら
行われ、上記下死点ではピストン6aが略下限位置に達す
る（第３図（ｅ））。上クロスヘッド７は上記下死点以
降はプレス主軸角度の増大によって上昇に転じ、そのと
きの上クロスヘッド７及びピストンロッド２の上昇は第
２図に示すように前記したそれぞれの下降曲線と左右対
称の曲線に沿った軌跡となるように調整される。

次にこのように調整されたホールドダウン装置１が実
際に粉末を加圧する場合について述べる。

上クロスヘッド７が上死点P₁から下降し始めるとダイ
内に給粉し終ったフィードカップが曲線B₁に沿って後退
し始めて、P₂点においてはフィードカップは後退し終わ
り次の給粉時まで待機体勢となっている。上クロスヘッ
ド７はさらに下降しP₃点に達したとき上パンチがダイ内
に突込み流体シリンダ６の流体圧で軽く予備加圧して粉
末中の脱気を行う。このときのホールドダウン装置１は
前述したように第３図（ｃ）の状態となっており、予備
加圧は流体シリンダ６の流体圧で行われる。さらにクロ
スヘッド７を下降させるとダイ内に進入した上パンチに
より粉末が圧縮されて粉圧が上昇すると共に圧縮力も上
昇し、ついにはこの圧縮力が流体シリンダ６の流体圧を
上回る。このような状態では、上パンチのダイ内へのそ
れ以上の進入が阻止されると共に、上クロスヘッド７は
流体圧に抗して流体シリンダ６のピストン6aを後退させ
ながら下降する。このときのピストンロッド12の軌跡は
第２図の破線A₃となり、上クロスヘッド７がP₆点に達し
たときは、上クロスヘッド７の下面にＴ型継手14の上面
が当接し、流体シリンダ６のピストン6aは下限位置にあ
り、かつばね３は上クロスヘッド７の上死点におけると
同様の状態（第３図（ａ））となって撓み代を有した状
態となっている。従って、これ以降の上クロスヘッド７
はピストンロッド２と同一の軌跡（曲線Ａ）に沿って下
降し、粉末の加圧を行う。この加圧はプレス主軸角度18
0゜で上クロスヘッド７が下死点に達して完了する。こ
れ以上主軸角度が増大すると上クロスヘッド７は上昇に
転じ、上ラム９は第２図の曲線Ａに沿って上昇する。こ
の上昇の過程でピストンロッド２は上クロスヘッド７の
下死点における状態と同じ状態に置かれ上パンチの下面
は成形品の上面を押圧した状態となっている。これは上
クロスヘッド７の上昇と共に流体シリンダ６の流体圧に
よってピストン6aが上昇し、この上昇したピストン6aに
よって他端5bが上動され、その結果レバー５の一端5aが
ピストンロッド２の上端面になね３のばね力よりも大き
い流体圧で当接してピストンロッド２の上動を阻止する
ことによって行われる。このときのピストンロッド２の
軌跡は第２図の破線A₄となり、P₇点に達する。このP₇点
におけるホールドダウン装置１は第３図（ｄ）で示す状
態となり、それ以上の主軸角度の増大により上クロスヘ
ッド７の上昇と共に、前述した空運転と同様に挙動し、
その状態は第３図において（ｃ）→（ｂ）→（ａ）と変
遷する。この変遷の過程におけるばね３のばね力による
ピストンロッド２の復帰速度は上クロスヘッド７の上昇
速度よりもレバー５のレバー比倍だけ早くなる。

一方、ダイは粉末の加圧成形の過程では第２図に示す
曲線C₁に沿って幾分下降し、加圧完了後の主軸角度200
゜を過ぎた点から押出カム曲線C₂に沿って下降し、下パ
ンチ（図示せず）の上面と面一になる。この面一になる
ことによって成形品の押し出しが完了（主軸角度240
゜）する。この押出はP₇点よりも手前で完了するもので
あるから成形品は上パンチと下パンチとで挟み込まれた
状態で押出される。このため成形品のスプリングバック
が防止される。

また、前述した待機状態にあったフィードカップは第
２図に示すように前述した押出完了点をやや過ぎた点か
ら前進し始め押し出された成形品を移送しつつ曲線B₂に
沿って前進し、給粉状態に入る。

以上のようにして粉末成形プレスの一サイクルが行わ
れ、これを繰り返すことによって順次成形品を製造し得
る。

なお、第２図中C₃はダイの復帰軌跡である。

［発明の効果］ 本発明は上記したように上パンチに連結するピストン
ロッドの上下動が粉末成形プレスの成形速度に合致して
上下動する上クロスヘッドと上クロスヘッド内に装着さ
れたばねとによって行われるようになっているので、上
記成形速度あるいは温度等の外的条件に変更があっても
同一のタイミングで上パンチが作動し、常に的確な成形
品のスプリングバックが防止されると共に、フィードカ
ップとの干渉もなくなり、かつ上パンチの着力点も一定
となって成形品の品質が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホールドダウン装置の一部破断し
た正面図、第２図は同上装置を有する粉末成形プレスの
作動線図、第３図（ａ）乃至（ｅ）は同上装置の各作動
部位における状態図、第４図は従来のホールドダウン装
置の一部破断した正面図である。 １……ホールドダウン装置、 ２……ピストンロッド、３……ばね、４……支柱、 ５……レバー、６……流体シリンダ、 ７……上クロスヘッド、９……上ラム、 14……Ｔ型継手。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上クロスヘッドに装着された上ラムに上下
   摺動自在に内挿されたピストンロッドと、このピストン
   ロッドと上ラムとの間に介在されてピストンロッドを上
   動付勢するばねと、上記上クロスヘッドに立設された支
   柱と、この支柱に略中央部が枢支されて一端が上記ピス
   トンロッドの上部に連係されると共に他端が上クロスヘ
   ッドの下動の過程で流体シリンダに当接して上記ばねの
   ばね力に抗してピストンロッドを上クロスヘッドに先行
   させて下動させるレバーとを具備し、上記ピストンロッ
   ドを介して連結された上パンチによる加圧工程で上記流
   体シリンダがその流体圧に抗して上クロスヘッドの下動
   と共に後退するように構成したことを特徴とする粉末成
   形プレスのホールドダウン装置。
2. 【請求項２】上記支柱は高さ調節可能に上クロスヘッド
   に立設されている請求項（１）記載の粉末成形プレスの
   ホールドダウン装置。