JP3609107B2

JP3609107B2 - 圧粉成形体成形方法及び装置

Info

Publication number: JP3609107B2
Application number: JP28762793A
Authority: JP
Inventors: 眞人佐川; 浩永田; 修板谷
Original assignee: Intermetallics Co Ltd
Current assignee: Intermetallics Co Ltd
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: DE69311071T2; JPH06207205A; ATE153595T1; DE69311071D1; EP0599222B1; EP0599222A1; US5449481A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ゴムモールドに充填された永久磁石、軟質磁性材料、電気・電子材料、工具材料、種々の産業分野で使用される各種部品等の製造に使用される粉末を、ダイプレス装置のパンチによる圧力とゴムの変形を利用して圧縮し、圧粉成形体を製造する圧粉成形体成形方法（以下、単に、「ゴムモールドダイプレス法」という。）及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特公昭５５−２６６０１号公報に開示されているように、ダイプレス装置の機台に固定された金型にゴムモールドを装填後、ゴムモールドに穿設された凹部に希土類コバルト合金粉末を充填し、次いで、上パンチを下降させてダイプレスすることにより、ゴムモールドを圧力媒体として、垂直ダイプレスと同様にまで磁気特性が改良された希土類コバルト磁石を製造するゴムモールドダイプレス法が知られている。
【０００３】
また、特開平４−３６３０１０号公報には、ゴムモールドダイプレス法により製造される圧粉成形体の量産化のために、ゴムモールドへの粉末の充填工程、ゴムモールドに充填された粉末の高密度化工程、ダイプレス工程、成形された圧粉成形体のゴムモールドからの取り出し工程等を間欠回転するインデックステーブル上で行うようにした圧粉成形体の製造方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のゴムモールドダイプレス法及び該ゴムモールドダイプレス法を実施する圧粉成形体成形装置を示す図５を用いて、本発明が解決しようとする課題について説明する。
【０００５】
１は、機台２に配設された、適当な駆動手段により間欠回転されるインデックステーブルであり、インデックステーブル１には、上述した圧粉成形体の製造工程数に応じて所定数の金型Ｍが配置されている。
なお、図５には、ダイプレス工程位置に配置された金型Ｍのみが示されており、ゴムモールドへの粉末の充填工程等の他の工程位置に配置される金型Ｍは省略されている。
【０００６】
金型Ｍは、インデックステーブル１に固定された筒状ダイｄ（以下、単に、「ダイ」という。）及びダイｄに挿着されたダイｄより低い高さを有する下パンチｐ１から構成されており、ダイｄとダイｄに挿着された下パンチｐ１により形成される凹部（以下、単に、「ダイキャビティ」という。）３には、製造される圧粉成形体の形状に応じた所定形状の凹部（以下、単に、「ゴムキャビティ」という。）ｍ’が穿設されたゴムモールドｍが装填されている。
【０００７】
ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’には、インデックステーブル１の前工程において粉末が充填され、その後、ダイキャビティ３に粉末が充填されたゴムモールドｍが装填された金型Ｍは、インデックステーブル１の間欠回転により、図８に示されているようにダイプレス工程位置に移送される。
【０００８】
ｐ２は、流体シリンダー４のシリンダーロッド５の先端に取着されたダイｄに挿入される上パンチであり、６は、シリンダーロッド５等に取着された磁界発生コイルであり、永久磁石を製造するために磁気粉末を配向させる必要がある場合には、必要に応じてシリンダーロッド５等に配設される。
なお、７は、流体シリンダー４を配設するための水平枠であり、床ｆに立設された垂直枠８、８’間に張設されている。
【０００９】
上記のように構成された従来のダイプレス装置においては、図５に示されているように、ダイキャビティ３と上パンチｐ２を位置決めして上パンチｐ２をダイｄに挿入後、流体シリンダー４を作動させて上パンチｐ２を下降させることにより、粉末が充填されているゴムモールドｍを、ダイプレス装置の機台に共に固定されたダイｄと下パンチｐ１及び上パンチｐ２により形成される空間内で圧縮し、ゴムモールドｍの厚みを上パンチｐ２の下方向への移動により減少させて、粉末が充填されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’を内側に収縮させることにより、ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’に充填された粉末を圧縮し圧粉成形体を製造している。
【００１０】
上述した従来のゴムモールドダイプレス法においては、ダイキャビティ３に上パンチｐ２を挿入するために、インデックステーブル１の間欠回転によりダイプレス工程位置に移送される金型Ｍを正確に位置決めしなければならない。
従って、インデックステーブル１の間欠回転機構には、精巧な位置決め機構を配設する必要があり、このために、ゴムモールドダイプレス法を実施する装置が非常に複雑で高価なものとなり、また、頻繁な保守点検作業が必要となり、よって、製造される圧粉成形体が高価なものとなる。
【００１１】
また、ダイキャビティ３に挿入される上パンチｐ２の外周とダイｄの内周の間に隙間が存在すると、ゴムモールドｍの圧縮の際に、この隙間にゴムモールドｍが食い込まれることになる。このようなゴムモールドｍの食い込みが発生すると、ゴムモールドｍが破損したり、粉末を圧縮後に上パンチｐ２を上昇させて上パンチｐ２をダイｄから抜く際に、ゴムモールドｍが上方に移動したり或いはゴムモールドｍに無用な外力が加わり、成形された圧粉成形体にひびが入ったり、圧粉成形体が割れたり或いは欠けたりするトラブルが発生する。
従って、上パンチｐ２とダイｄは、相当の精度をもって加工しなければならないが、逆に、上パンチｐ２とダイｄを高精度に加工すればするほど、インデックステーブル１の間欠回転機構に、より正確な位置決め機構を配設しなければならなくなる。
そして、このようにインデックステーブル１の間欠回転機構に、より正確な位置決め機構を配設すると、ダイプレス装置が複雑になり、従って、故障も多くなり、また、保守点検作業を頻繁に行わなければならなくなる。
【００１２】
また、上述した装置において、上パンチｐ２を下降させ、ダイｄ、下パンチｐ１及び上パンチｐ２により形成される空間内でゴムモールドｍを圧縮すると、ゴムモールドｍの厚みが減少し、粉末が充填されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’が内側に収縮することとなるが、一方、上パンチｐ２の下降によるゴムモールドｍの圧縮により、ゴムモールドｍは、ダイｄの内周を押圧するように作用し、従って、ゴムモールドｍとダイｄ間に大きな摩擦力が発生することになる。
【００１３】
このようなゴムモールドｍとダイｄ間に発生する摩擦力が大きいと、ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’に充填された粉末に加わる圧縮力が不十分になるとともに、特に、ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’が深い場合には、ゴムキャビティｍ’の上層部の粉末には十分な圧縮力が作用するが、ゴムキャビティｍ’の深い部分の粉末には十分な圧縮力が作用せず、従って、粉末密度が不均一で、しかも、十分に圧縮されない部分が破損しやすい圧粉成形体が製造されることになる。
【００１４】
本発明の目的は、上述したような、従来の圧粉成形体成形方法及び装置が有する課題を解決するとともに、生産性に優れた、また、保守点検の容易な圧粉成形体成形方法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、ダイとダイに挿着された下パンチにより形成されるダイキャビティに、製造される圧粉成形体の形状に応じた所定形状のゴムキャビティが穿設されたゴムモールドを装填し、次いで、ゴムキャビティに粉末を充填した後、上パンチを、ダイキャビティに挿入することなくダイの上面に載置し、その後、下パンチを固定したまま、ダイキャビティの深さが浅くなるように上パンチとともにダイを下動させて、粉末が充填されたゴムモールドを圧縮することにより粉末を圧縮し、圧粉成形体を製造するようにしたものであり、また、下動可能なダイと、ダイに挿着されているとともにテーブルに固定された下パンチと、ダイと下パンチとにより形成されるダイキャビティに装填されたゴムモールドと、ダイキャビティの平面形状より大きな下面を有する上パンチとからなり、上パンチとともにダイを下動させて、粉末が充填されたゴムモールドを圧縮することにより粉末を圧縮し、圧粉成形体を製造するようにしたものである。
【００１６】
以下に、本発明の実施例について、図１〜図４を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施例に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、インデックステーブル１のダイプレス工程位置に配置された金型Ｍ及び上パンチｐ２等のダイプレス装置の一部断面を含む正面図であり、図５に示されている従来の装置と共通の部材には同一の符号が付されている。
【００１８】
下パンチｐ１は、インデックステーブル１にボルト９、９’により固定された補助支持プレート１０上に載置された、ダイキャビティ３の深さ調整用スペーサー１１、１１’、下パンチ本体１２及び硬質ゴム等からなるバックアップリング又はプレート（以下、単に、「バックアップリング」という。）１３が上面に配置された下パンチ本体１２に装着されたバックアップリング用治具１４から構成されており、スペーサー１１、１１’、下パンチ本体１２及びバックアップリング１３が載置されたバックアップリング用治具１４を組み立てた後、補助支持プレート１０に穿設された透孔９”に挿入されたボルト１５を、バックアップリング用治具１４のネジ孔１４’に螺合することにより、下パンチｐ１をインデックステーブル１に固定するように構成されている。
【００１９】
下パンチｐ１が挿入されたダイｄの底面には溝ｄ’が設けられており、ダイｄの溝ｄ’と補助支持プレート１０間には、下パンチｐ１を囲むようにスプリング１６が配設されている。
スプリング１６としては、非磁性ステンレス製の圧縮バネ等を使用することができるが、硬質ウレタンゴムを利用したゴムクッション、皿バネ、スプリング効果を有する流体シリンダー等の種々のバネ部材を使用することができる。
特に、バネ係数が大きく、バネの長さ、バネ係数等の調節が容易な皿バネを使用することが好ましい。
更に、非磁性鋼製の皿バネを使用すると、パルス磁界発生時の磁気吸収力により発生するショックが無く好ましい。
【００２０】
そして、上述したように、ダイｄとダイｄに挿着された下パンチｐ１により形成されるダイキャビティ３には、粉末が充填されるゴムキャビティｍ’を有するゴムモールドｍが装填されている。
【００２１】
上パンチｐ２は、ダイｄの上面ｄ”上に載置され、ダイキャビティ３を覆うように、ダイキャビティ３の平面形状より大きく構成されている。即ち、本発明においては、上パンチｐ２がダイキャビティ３に挿入されることなく、ダイｄの上面ｄ”上に載置されるように構成されている。
１７は、必要に応じて、上パンチｐ２の下面に取着される硬質ゴム等からなるバックアップリングであり、バックアップリング１７は、ゴムモールドｍのゴムが、ダイｄの上面ｄ”と上パンチｐ２の下面の隙間から飛び出すのを防止し、ゴムモールドｍの寿命を向上させる。
【００２２】
なお、バックアップリング１７を上パンチｐ２の下面に取着する場合には、バックアップリング１７は、ダイキャビティ３を覆うようにダイキャビティ３の平面形状より大きく形成するか、或いは、ダイｄとゴムモールドｍの境界を覆うように形成する。
後者の場合には、上パンチｐ２の下面のバックアップリング１７で囲まれた面は、上パンチｐ２の材質がそのまま剥き出しになっている。
この領域は、圧縮のとき、ゴムモールドｍのゴムと接触し、このときの摩擦が強すぎて、必要なゴムの変形が阻害されることがある。これを防止するために、この領域の面はできる限り平滑に仕上げ、必要に応じてメッキ処理等により、滑りやすくする。
【００２３】
ダイプレス工程の前工程においてゴムキャビティｍ’に粉末が充填された金型Ｍが、インデックステーブル１の間欠回転により、図１に示されているようにダイプレス工程位置に移送された場合には、上パンチｐ２を下降させ、上パンチｐ２をダイｄの上面ｄ”上に載置するとともに、更に、上パンチｐ２を下降させると、ダイｄと補助支持プレート１０間に配設されたスプリング１６に抗して、ダイｄが上パンチｐ２とともに下降する。
このように上パンチｐ２及びダイｄが下降すると、ダイｄ、下パンチｐ１及び上パンチｐ２により形成されるゴムモールドｍが装填されている空間部、即ち、ダイキャビティ３の深さが浅くなり、従って、ダイキャビティ３に装填されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’が内側に収縮し、ゴムキャビティｍ’に充填された粉末が圧縮され圧粉成形体が製造されることになる。
【００２４】
上述したように、本発明のダイプレス工程においては、上パンチｐ２がダイｄに挿入されることなく、単に、ダイｄの上面ｄ”上に載置されるだけでダイプレスが行われるように構成されているので、従来のように、インデックステーブル１の正確な位置決めが不必要になり、従って、位置決め時間に要していた時間が短縮化され、圧粉成形体の生産性が向上する。
【００２５】
また、インデックステーブル１の間欠回転機構に、精密な位置決め機構を配設する必要がないので、圧粉成形体成形装置の構造を簡素化することができ、従って、圧粉成形体成形装置のコストダウン及び保守点検作業の簡略化が実現でき、ひいては、製造される圧粉成形体の製造コストの低減化が実現できる。
【００２６】
更に、従来のように、上パンチｐ２がダイｄに挿入されるような構成ではないので、ゴムモールドｍが、上パンチｐ２の外周とダイｄの内周の間の隙間に食い込まれるようなことがなく、従って、ゴムモールドｍの食い込みにより発生するゴムモールドｍの破損や圧粉成形体の損傷の問題が解消できる。
【００２７】
更にまた、ダイｄが上パンチｐ２とともに下降するように構成されているので、ゴムモールドｍとダイｄ間に発生する摩擦力が減少し、従って、ゴムモールドｍが上パンチｐ２の移動方向と直交する方向に均一に変形し、ゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’に充填された粉末の疑似等方的変形が促進され、粉末密度の均一な圧粉成形体を製造することができる。
【００２８】
図２は、複数のゴムキャビティｍ’が穿設されたゴムモールドｍの平面図であり、図３は、図２のＩ−Ｉ線に沿った下パンチｐ１、上パンチｐ２及びダイｄを含む断面図である。
【００２９】
図２に示されているように、ゴムモールドｍには複数のゴムキャビティｍ’が穿設されており、このような複数のゴムキャビティｍ’に粉末を充填後、上述した図１に示されているようなダイプレス装置により、図３に示されているように、ダイｄ、下パンチｐ１及び上パンチｐ２により形成される空間部、即ち、ダイキャビティ３の深さを浅くして、ダイキャビティ３に装填されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’を内側に収縮し、ゴムキャビティｍ’に充填された粉末を圧縮し、一度に複数の圧粉成形体を製造するものである。
【００３０】
図４は、上述した図１に示されているダイプレス装置の変形例であり、この変形した実施例においては、下パンチｐ１の上部が延長され、ゴムモールドｍを貫通し、ダイｄの上面ｄ”より突出しており、従って、このダイプレス装置を用いて圧縮成形される圧粉成形体は、中空の筒状体となる。
一方、上パンチｐ２には、ダイｄの上面ｄ”より突出した下パンチｐ１の先端部ｐ１”が嵌合するように、透孔或いは凹部ｐ２’が設けられている。
なお、２８は、ゴムモールドｍと同様のゴムで形成された蓋である。
【００３１】
この実施例においても、上述した図１の場合と同様に、上パンチｐ２を下降させ、上パンチｐ２の透孔或いは凹部ｐ２’に下パンチｐ１の先端部ｐ１”を嵌合するとともに、上パンチｐ２をダイｄの上面ｄ”上に載置した後、更に、上パンチｐ２を下降させると、ダイｄ、下パンチｐ１及び上パンチｐ２により形成されるゴムモールドｍが装填されている空間部、即ち、ダイキャビティ３の深さが浅くなり、従って、ダイキャビティ３に装填されているゴムモールドｍのゴムキャビティｍ’が内側に収縮し、ゴムキャビティｍ’に充填された粉末が圧縮され中空の筒状の圧粉成形体が製造されることになる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３３】
ダイに上パンチを挿入することなく、ダイの上面と上パンチの下面を当接しダイプレスを行うように構成したので、インデックステーブルの正確な位置決めが不必要となり、従って、位置決め時間に要していた時間が短縮化され、圧粉成形体の生産性が向上する。
【００３４】
また、インデックステーブルの間欠回転機構に精密な位置決め機構を配設する必要がないので、圧粉成形体成形装置の構造を簡素化することができ、従って、圧粉成形体成形装置のコストダウン及び保守点検作業の簡略化が実現でき、ひいては、製造される圧粉成形体の製造コストの低減化が実現できる。
【００３５】
更に、ダイの上面と上パンチの下面を当接させてダイプレスを行うように構成したので、ゴムモールドが、上パンチの外周とダイの内周の間の隙間に食い込まれるようなことがなく、従って、ゴムモールドのこのような食い込みにより発生する、ゴムモールドの破損や圧粉成形体の損傷が防止できる。
【００３６】
更にまた、ダイプレスの際に、ダイとゴムモールドが相対的に移動するように構成されているので、ゴムモールドとダイ間に発生する摩擦力が減少し、従って、ゴムモールドが上パンチの移動方向と直交する方向に均一に変形し、ゴムモールドのゴムキャビティに充填された粉末の疑似等方的変形が促進され、粉末密度の均一な圧粉成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はインデックステーブルのダイプレス工程位置に配置された金型及び上パンチ等を含むダイプレス装置の一部断面を含む正面図である。
【図２】図２は一度のダイプレス工程により複数の圧粉成形体を製造するゴムモールドの平面図である。
【図３】図３は図２におけるＩ−Ｉ線に沿った下パンチ、上パンチ及びダイを含む拡大断面図である。
【図４】図４は図１に示されているインデックステーブルのダイプレス工程位置に配置された金型及び上パンチ等を含むダイプレス装置の変形例の正面図である。
【図５】図５は従来のインデックステーブルのダイプレス工程位置に配置された金型及び上パンチ等を含むダイプレス装置の一部断面を含む正面図である。
【符号の説明】
ｄ・・・・・・・・・ダイ
ｐ１・・・・・・・・下パンチ
ｐ２・・・・・・・・上パンチ
ｍ・・・・・・・・・ゴムモールド
ｍ’・・・・・・・・ゴムキャビティ
３・・・・・・・・・ダイキャビティ

Claims

ダイとダイに挿着された下パンチにより形成されるダイキャビティに、製造される圧粉成形体の形状に応じた所定形状のゴムキャビティが穿設されたゴムモールドを装填し、次いで、ゴムキャビティに粉末を充填した後、上パンチを、ダイキャビティに挿入することなくダイの上面に載置し、その後、下パンチを固定したまま、ダイキャビティの深さが浅くなるように上パンチとともにダイを下動させて、粉末が充填されたゴムモールドを圧縮することにより粉末を圧縮し、圧粉成形体を製造することを特徴とする圧粉成形体成形方法。
下動可能なダイと、ダイに挿着されているとともにテーブルに固定された下パンチと、ダイと下パンチとにより形成されるダイキャビティに装填されたゴムモールドと、ダイキャビティの平面形状より大きな下面を有する上パンチとからなり、上パンチとともにダイを下動させて、粉末が充填されたゴムモールドを圧縮することにより粉末を圧縮し、圧粉成形体を製造することを特徴とする圧粉成形体成形装置。