JP3585495B2 - 位相がずらされた割り形ダイ - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、ダイに関するものであり、詳細には、粉状材料からアンダーカット部を有する締め固められた部品を製造する割り形ダイ、さらに詳細には、粉状材料から部品を締め固める装置で、相対的に、線形移動が可能で、位相をずらされる一対のダイと、線形に変位可能で、位相がずらされた部品あるいはアンダーカットを有する部品を製造することのできる一対の付随したポンチを有する装置に関するものである。
発明の背景
焼結用に粉末材料から部品を締め固める装置は当業者に良く知られている。或る場合には、締め固め部品は、直線移動又は軸線方向移動によるダイからの部品又は素材の取り出しを阻止するアンダーカットを有する。
締め固め方向にアンダーカットを有する形状に部品をプレスする、割形ダイを持った工具組は、粉末材料の締め固めにおいて知られている。
たとえば、米国特許第3,773,446号は、固定ダイと可動ダイとの間に保持された粉末材料を圧縮することによって、焼結すべき部品の成形装置を教えている。ダイを貫いて延びる一対のポンチが粉末材料を圧縮する。可動ダイを貫いて延びるポンチによって作動される圧力板が可動ダイに係合し、且つ又アンダーカットを有する部品を製造するように圧縮中、固定ダイに係止される。
その上、米国特許第3,752,622号は、粉末材料の締め固めによって焼結すべきアンダーカット部品を持った素材を成形する装置を教える。
先行技術は、ダイの両部分は、粉末材料をキャビティに充填する目的で、ダイの頂部にわたって移動する供給ボックスで充填しながら、一緒に締結さることを教える。締め固め後、ダイの上部分は、部品を取り出すために上部ポンチと一緒に移動する。
上記の周知装置の欠点の１つは、ダイの上部分をダイの下部分及び上部ポンチに交互に機械的に締結しなければならず、したがって、複雑な工具リグを必要とする点にある。
さらに、たとえば、ギヤセットやカムセットは、同じ形であるが、互いに位相がずれた２つのレベルによって特徴づけられ、締め固め方向にアンダーカットを有している。このような部品は、上述の既知の方法で作られるが、上記欠点を有している。
先行技術の他の欠点は、アンダーカットは間接的にのみ充填されるため、締め固められた部品に低密度の部分が生ずるということにある。
発明の要約
したがって、本発明の目的は、先行技術によってこれまで知られたものよりも構成が簡単で、操作がより効率的である装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、割形ダイをもち、ダイの両部分が全体のサイクル中リグの１つの部分に締結されたままである工具装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ギヤ、カムなどの締め固められ、位相のずれた部品を、現在利用可能なものよりも、簡単な工具で、かつ、アンダーカットをより効率的に充填可能に生成する装置および方法を提供することにある。
本発明によれば、互いに、線形に移動可能で、次いで、位相がずれさせられるな一対のダイと、これらに付随し、線形変位が可能で、部品を生成する一対のポンチを備えた粉状材料から部品を締め固める装置が提供される。
本発明の別の実施態様においては、アンダーカットを有する部品を、粉状材料から締め固める装置であって、下部ダイに対して相対移動可動な上部ダイと、前記上部ダイに付随し、その間で相対移動可能な少なくとも１つの上部ポンチと、前記下部ダイに付随し、その間で相対移動可能な少なくとも１つの下部ポンチとを備え、前記下部ポンチが、前記下部ダイを備え、前記ダイが開放位置にあるときに、前記粉状材料で充填するための下部キャビティを画定し、前記上部ダイが、閉鎖位置において、前記上部ポンチ、前記上部ダイおよび前記下部ダイの前記下部ポンチに対する相対的移動のために、前記下部ダイと接触し、前記粉状材料を上記上部ダイに移送し、前記上部ポンチと前記上部ダイとの間の前記下部ダイに対する位相ずれ運動を起こすのに適しており、それによって、閉鎖位置において、前記粉状材料が、前記ダイを備えた前記上部および下部ポンチの間で締め固められ、アンダーカットを有する部品が生成され、前記ダイが、締め固められた前記部品を取り出す取り出し位置に移動可能である装置が提供される。
本発明の他の実施態様においては、上部および下部ラムを有するプレス内で、アンダーカットを有する部品を、粉状材料から締め固める装置であって、開放、閉鎖および取り出し位置の間で、下部ダイに対して線形に移動可能な上方ダイと、前記ダイの間での相対移動のための構造と、前記上部ダイに付随し、その間で相対移動可能な少なくとも１つの上部ポンチと、前記上部ダイおよび前記上部ポンチの間での相対移動のための構造と、前記下部ダイに付随し、その間で相対移動可能な少なくとも１つの下部ポンチと、前記下部ダイに対する前記下部ポンチの間での相対移動のための構造とを備え、前記下部ポンチが、前記下部ダイを備え、前記ダイが開放位置にあるときに、前記粉状材料で充填するための下部キャビティを画定し、前記上部ダイが、閉鎖位置において、前記上部ポンチ、前記上部ダイおよび前記下部ダイの前記下部ポンチに対する相対的移動のために、前記下部ダイと接触し、前記粉状材料を前記上部ダイに移送し、前記上部ポンチと前記上部ダイとの間の前記下部ダイに対する位相ずれ運動を起こすのに適しており、それによって、閉鎖位置において、前記粉状材料が、前記ダイを備えた前記上部および下部ポンチの間で締め固められ、アンダーカットを有する部品が生成され、前記ダイが、締め固められた前記部品を取り出す取り出し位置に移動可能である装置が提供される。
本発明のさらに他の実施態様においては、上部ダイ、下部ダイ、前記上部ダイに付随した少なくとも１つの上部ポンチおよび前記下部ダイに付随した少なくとも１つの下部ポンチを備えたプレスを用いて、粉状材料から、アンダーカットを有する締め固められた部品を製造する方法であって、開放位置において、前記上部ダイを、前記下部ダイと離間した関係で位置させ、それによって、前記上部ポンチにより、前記上部ダイを備えた上部キャビティを画定させ、前記下部ポンチを、下部ダイに対して、最も下方の位置に位置させて、前記ダイが開放位置にあるときに、粉状材料で充填される下部キャビティを画定させ、前記上部ダイを、前記下部ダイに対して、移動させて、前記下部ダイと接触させ、前記キャビティをシールし、前記上部ポンチ、前記上部ダイおよび前記下部ダイを、前記下部ポンチに対して、移動させて、前記粉状材料を前記上記キャビティに移送し、前記下部ダイに対して、前記上部ポンチと前記上部ダイの位相をずらし、前記閉鎖位置において、前記ダイ内の前記上部および下部ポンチの間で、前記粉状材料を締め固め、アンダーカットを有する締め固められた部品を生成し、前記ダイを取り出し位置に移動させて、前記締め固められた部品を取り出すことを特徴とする方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
本発明のこれらのおよび他の特徴は、以下の図面を参照して、説明される。
第１図は、カムなどの位相がずらされた部品の上面図である。
第２図は、第１図の側面図である。
第３図は、横方向に位相がずらされた部品の上面図である。
第４図は、装置の代表的な図面であり、上部および下部ダイならびに上部および下部ポンチを示している。
第５図は、本発明の別の実施態様の概略図である。
第６図は、プレスの正面図である。
発明の説明
本発明において、同様の部分には、同様の参照番号が付されている。
装置17は、アンダーカットを有する粉状材料から部品をプレス30内で締め固めるために用いられる。プレス30は、当業者にとっては周知であり、上部ラム32、下部ラム34およびプレス30のフレームに対して固定されたプレステーブル36を備えている。
第１図および第２図は、同じ形であるが、互いに角度（ａ）だけ位相のずれた２つのレベル24、26によって特徴づけられたカム22の上面図および側面図である。より詳細には、第１図および第２図に示されたカムセット22は、締め固め方向にアンダーカット28を有している。カムセット22は第１図および第２図に図示されているが、ここに説明される本発明は、位相がずれているか、あるいは、締め固め方向にアンダーカットを有しているギヤセットあるいはその他の部品を製造するために、利用することができる。
第３図は、横方向に位相がずれた他の部品を示している。
第４図は、頂部あるいは上部ダイ１、少なくとも１つの頂部あるいは下部ポンチ２、底部あるいは下部ダイ３および少なくとも１つの１つの底部あるいは下部ポンチ４を備えた装置17を示している。
上部ダイ１は、駆動システム６を備えており、駆動システム６は、プレス30の上部ラム32に取付けられた一対の油圧シリンダを備えることができる。したがって、上部ダイ１は、駆動システム６により、上部ラムに対して、移動可能である。上部ポンチ２は、後に詳述するような方法で、上部ラム32に取付けられており、他方、下部ダイ３は、プレス30の下部ラム34に取付けられている。
上部ポンチ２は、上部ダイ１に付随している。とくに、上部ダイ１は、その間で、相対的に摺動可能に、上部ポンチ２を受け入れる穴８を有している。
下部ポンチ４は、下部ダイ３と相対的に線形に摺動可能に取付けられている。とくに、下部ダイ３は、その間で、相対的に摺動可能に、ポンチ４を受け入れる穴９を有している。
上部ダイ１および下部ダイ３は、第4a図に示される開放位置と第4b図に示される閉鎖位置の間で、相対的に線形運動が可能に構成されている。開放位置においては、供給ボックス（図示せず）は、キャビティ７上を動く。キャビティ７は、下部ポンチ４が下部ダイ３に対して、最も下方の位置にあるときに、下部ダイ３および下部ポンチ４の間の空間によって画定される。下部ポンチ４は、部品13の締め固めのために、十分な粉を収容可能なように、十分下方に、あるいは、その最も下方位置に移動される。
キャビティ７の充填後、上部ラム32は、第4b図に示されるように、キャビティ７をシールするために、上部ダイ１が下部ダイ３に接触するまで、下降される。第4b図に示されるように、上部ラムは、下降を続け、上部ダイおよび上部ポンチを動かす。同時に、下部ラムは、下部ダイを下降させ、下部キャビティ７から、上部ダイ１内の上部キャビティ14に、粉12を移す。換言すれば、上部ポンチ、上部ダイおよび下部ダイは、下部ポンチに対して、移動する。粉状金属の上部キャビティ内への移動は、位相をずらす前に生じ、粉状金属が流れて、予圧縮が生ずる上での障害となることはない。上部キャビティ14は上部ダイ１および上部ポンチ２によって画定されている。
第４図では、下部ポンチ４は静止しているが、下部ポンチ４が移動して、粉状材料を上部キャビティ14に移すようにしてもよい。
その後、上部ポンチおよび上部ダイは、第4c図に示されるように、下部ダイに対して、位相がずらされ、アンダーカット15を有する部品13が生成される。とくに、ダイ１および３を相対的に回転させることにより、あるいは、これらのダイを横方向に変位させることにより、位相をずらすことができる。第１図および第２図に示されるカムセットのような位相がずれた部品を製造するためには、回転がとくに有利である。さらに、上部ダイは、第１図に示される角度に対応するように、同じ角度だけ、下部ダイに対して、回転される。
位相をずらすための回転は、たとえば、ギヤ62に係合するように駆動され、シリンダ本体64を軸66まわりに回転させるウォームギヤ60を用いるなどの種々の手段によって実行することができる。シリンダ本体64は、ラム32および上部ポンチ２に取付けられ、上部ダイ１はこの本体64に取付けられている。
横方向に位相をずらすことは、上部ポンチおよび上部ダイを、下部ダイに対して横方向に動かすように、駆動される油圧シリンダを利用するなどの種々の手段によって実行することができる。
締め固め工程は、第4d図に示されており、これは、上部ラム32、２つのダイ１および３ならびに上部ポンチを所望の速度関係で動かすことによってなされる。締め固めの後、第4c図に示される取り出し位置で、上部ダイ１を上方に引き上げ、下部ダイ３を下方に引き下げることにより、部品が取り出される。締め固めは、位相ずらしの後に生じる。
第４図に図示された実施態様は、アンダーカットを有する単一レベルの部品の締め固めを示すものである。本発明は、これに限定されることなく、必要な上部および下部ポンチをさらに用いることにより、アンダーカットを有する複レベルの部品のために使用することができる。たとえば、第５図は、複数のレベルを有する部品を複数のポンチを用いて、製造する装置を示している。番号51は、ポンチおよび各ダイ内の歯形のピッチ径を示している。
所望の精度、速度およびタイミングで、１サイクルの間のすべての必要な動きをおこなわせるために、閉ループ制御を備えた油圧プレスが好ましく使用されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
図面は、締め固めの後に、下部ダイを引き抜いて、部品を取り出す引き抜き原理を示している。しかしながら、ここに記述された本発明は、下部ダイがプレスに対して静止し、すべてのポンチが下部ラム（２以上の下部ポンチがある場合には、下部ポンチの間で相対運動を生じさせる駆動手段を含む）に取付けられ、締め固めの後に、部品を取り出すために、下部ラムにより、下部ポンチが、下部ダイを通って、さらに動かされる逆プレスにもまた、適用可能である。
図面を参照して、操作、使用方法とともに、好ましい実施態様につき、とくに説明を加えたが、当業者であれば、請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、好ましい実施態様における変更をなし得ることに留意すべきである。

Claims (19)

1. 粉末成形機用工具セットであって、該工具セットは、１対のダイセットを有し、前記各ダイセットは、ダイ（1,3）およびポンチ（2,4）を有し、該ポンチは、その対応するダイに対して移動可能であり、前記ポンチおよびダイは、それぞれのダイセットにおいてキャビティ（7,14）を構成するように作動し、前記ダイセットは、前記キャビティを連通させ、それによって、モールドチャンバを構成するように閉鎖位置まで互いに相対的に移動可能であり、前記ポンチは、前記モールドチャンバの容積を小さくし、前記モールドチャンバ内の充填された粉末を圧縮するように共通軸線（66）と平行な方向に互いに相対的に移動可能であり、駆動装置（60）が、前記閉鎖位置にあるときに、前記充填された粉末を締め固める前に、前記共通軸線（66）と垂直な平面上で、前記共通軸線に沿った運動とは独立に一方のダイ（１）を他方のダイ（３）に対して移動させて前記キャビティ（7,14）を互いに相対的に変位させるように前記ダイ（1,3）を作用し、前記ダイは、成形された部品を前記ダイから取り出すことができるように前記共通軸線の方向に分離可能であることを特徴とする工具セット。
2. 前記ポンチ（４）の１つは、該１つのポンチとその対応するダイ（３）との間に構成された前記キャビティ（７）が締め固められた粉末部品のための全部の充填された粉末（12）を収容するのに十分な容積を有する充填位置で、その対応するダイ（３）に対して移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の工具セット。
3. 前記１つのポンチ（４）は、前記充填位置から、前記キャビティ（７、14）の間で粉末を移送するための移送位置まで、その対応するダイ（３）に対して移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の工具セット。
4. 前記充填位置において、前記１対のダイは、前記１つのポンチ（４）とその対応するダイ（３）との間に構成された前記キャビティに充填される粉末（12）が置かれるように互いに間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項２に記載の工具セット。
5. 両方の前記ダイ（1,3）は、前記閉鎖位置で前記ポンチ（２、４）に対して充填された粉末（12）を締め固めるための締め固め位置まで移動可能であり、前記ダイは、前記締め固め位置から、前記ダイが分離される後退位置まで、互いに相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の工具セット。
6. 前記ダイセットの各々の前記ポンチ（2,4）は、その対応するダイ（1,3）に対して移動するときにその対応するダイ（１、３）に係合したままであることを特徴とする請求項１に記載の工具セット。
7. 前記駆動装置（60）は、前記キャビティ（7,14）を互いに相対的に回転させることを特徴とする請求項１に記載の工具セット。
8. 前記駆動装置（60）は、前記キャビティ（7,14）を互いに相対的に横方向に変位させることを特徴とする請求項１に記載の工具セット。
9. 前記ダイセットは、前記共通軸線と平行な方向に前記閉鎖位置まで移動可能であり、充填される粉末を収容するための閉鎖されたモールドチャンバを構成するために前記キャビティを連通状態に置くように境界面で合わさり、前記ダイの一方は、前記ダイの他方に対して互いに前記境界面で接触したまま横方向に変位した位置まで移動可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の工具セット。
10. 前記ダイは、前記締め固められた部品を露出させるために前記対応するポンチ（2,4）と面一の位置まで分離可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の工具セット。
11. 粉末材料から部品を閉め固める工具セットであって、
    （ａ）下部ダイ（３）に対して軸線（66）に沿って相対移動可能な上部ダイ（１）と、
    （ｂ）前記上部ダイ（１）と関連し、前記上記ダイと前記下部ダイとの間で相対移動可能な少なくとも１つの上部ポンチ（２）と、
    （ｃ）前記下部ダイ（３）と関連し、前記上部ダイと前記下部ダイとの間で相対移動可能な少なくとも１つの下部ポンチ（４）とを備え、
    （ｄ）前記下部ポンチ（４）および前記下部ダイ（３）は、前記下部ポンチ（４）および前記下部ダイ（３）が開放位置にあるときに前記粉末材料（12）を受け入れるための下部キャビティ（７）を構成し、
    （ｅ）前記上部ダイ（１）が、
    （ｉ）前記キャビティを連通させ、それによってモールドチャンバを構成する閉鎖位置を画定するように前記下部ダイ（３）と係合可能であり、前記粉末材料（12）を前記上部ダイ（１）と前記上部ポンチ（２）との間に形成された上部キャビティ（14）に移送するように前記下部ポンチ（４）に対して前記軸線（66）に沿って前記下部ダイ（３）と共に前記閉鎖位置で移動可能であり、
    （ii）前記上部ダイ（１）は、閉鎖および変位位置まで前記上部ダイおよび下部ダイを移動させるように前記上部ダイと前記下部ダイとの間で作用する駆動装置（60）によって前記下部ダイ（３）に対して前記閉鎖位置で移動可能であり、
    （ｆ）前記上部ポンチ（２）および下部ポンチ（４）は、前記粉末材料（12）を締め固めて前記部品をつくるために前記閉鎖および変位位置で前記ダイ（1,3）と共に互いに近づくように移動可能であり、
    （ｇ）前記ダイ（1,3）が、締め固められた前記部品を取り出す開放位置に移動可能であることを特徴とする工具セット。
12. 前記駆動装置（60）が、前記上部ダイ（１）を前記下部ダイ（３）に対して回転させることにより、前記ダイ（1,3）を前記閉鎖および変位位置に移動させることを特徴とする請求項11に記載の工具セット。
13. 前記駆動装置（60）が、前記一対のダイ（1,3）を相対的に横方向に変位させることにより、前記ダイ（1,3）を前記閉鎖および変位位置に移動させることを特徴とする請求項11に記載の工具セット。
14. 前記下部ポンチ（４）は、前記軸線（66）上に静止状態に維持され、前記上部ダイ（１）および前記下部ダイ（３）は、前記粉末材料（12）を前記上部キャビティ（14）内に移送するように前記軸線（66）に沿って移動されることを特徴とする請求項11に記載の工具セット。
15. 前記上部ダイ（１）は、前記軸線（66）に沿って線形相対移動できるように前記上部ポンチ（２）を摺動可能に受け入れるための開口部を含むことを特徴とする請求項11に記載の工具セット。
16. 前記下部ダイ（３）は、前記軸線に沿って線形相対運動できるように前記下部ポンチ（４）を摺動可能に受け入れるための開口部を含むことを特徴とする請求項11に記載の工具セット。
17. 上部ダイ（１）と、下部ダイ（３）と、前記上部ダイ（１）と関連した少なくとも１つの上部ポンチ（２）と、前記下部ダイ（３）と関連した少なくとも１つの下部ポンチ（４）とを備えた工具セットを用いて、粉末材料（12）から締め固められた部品を製造する方法であって、
    （ａ）開放位置で、前記上部ダイ（１）を前記下部ダイ（３）と離間した関係に位置決めし、この開放位置で、
    （ｉ）前記上部ポンチ（２）は、前記上部ダイ（１）と共に上部キャビティ（14）を構成し、
    （ii）前記下部ポンチ（４）は、前記上部ダイおよび下部ダイがこの開放位置にあるときに前記粉末材料（12）を受け入れるための下部キャビティ（７）を構成する前記下部ダイ（３）との相対位置に配置され、
    （ｂ）前記下部キャビティ（７）に前記粉末材料（12）を充填し、
    （ｃ）前記上部ダイ（１）を前記下部ダイ（３）に対して前記上部ダイ（１）移動させてが前記下部ダイ（３）と接触する閉鎖位置まで移動させ、前記キャビティ（7,14）をシールし、
    （ｄ）前記上記ダイ（１）および前記下部ダイ（３）を前記下部ポンチ（４）に対して移動させて前記粉末材料（12）を前記上部キャビティ（４）に移送し、
    （ｅ）前記上部ポンチ（２）および上部ダイ（１）を前記下部ダイ（３）に対して前記軸線（66）と横方向の平面上で相対的に移動させることによって移動させて前記部品のためのモールドチャンバを構成し、
    （ｆ）前記閉鎖位置で前記ダイ（1,3）内の前記上部および下部ポンチ（2,4）の間で前記粉末材料（12）を締め固めて前記締め固められた部品をつくり、
    （ｇ）前記ダイを取り出し位置に移動させて、前記締め固められた部品を取り出すことを特徴とする方法。
18. 前記下部ダイ（３）は複数の下部ポンチ（４）を含み、前記下部ポンチの各々は、前記下部キャビティ（７）内の前記粉末材料（12）に接触する端部を有し、前記方法は、前記ポンチを前記下部ダイ（３）に対して移動させて前記端部を異なるレベルに位置決めし、それによって、異なるレベルに複数の平面を構成することを特徴とする請求項17に記載の方法。
19. 前記上部ダイ（１）は複数の上部ポンチ（３）を含み、前記上部ポンチの各々は、前記上部キャビティ（14）内の前記粉末材料（12）に接触する端部を有し、前記方法は、前記ポンチを前記上部ダイ（１）に対して移動させて前記端部を異なるレベルに位置決めし、それによって、異なるレベルに複数の平面を構成することを特徴とする請求項18に記載の方法。

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