JP4621632B2 - 成形体製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉末、特に金属粉、粉末を含んでいるペースト状材料、粉末を含んでいる流動性材料、または予めプレス加工した材料から成形体を製造するための装置であって、本体と該本体に挿着されている雌型スリーブとを有し、雌型スリーブが成形体のための少なくとも１つの成形面を形成している雌型と、雌型スリーブによって決定される開口部にプレス加工方向に侵入して雌型スリーブ内の材料を圧縮する少なくとも１つの雄型を備えている前記装置に関するものである。

この種の装置を用いると、金属粉から成る成形体をプレス加工工程とこれに続く焼結工程とにより製造することが可能である。公知のように、粉末材料をプレス加工するため、雌型内へ装入される粉末を軸線方向のプレス運動により圧縮するプランジャー状の工具が使用される。このためには、雌型のなかへ進入するパンチが必要である。この場合、雌型はパンチ側に開口している中空空間を有している。この雌型開口部はわずかな隙間を除いてパンチによって密閉されている。パンチは雌型中空空間内へ侵入することで、圧縮に必要な圧力を生成させる。

また、軸線方向に移動することのできる複数個のパンチを使用することもある。これらのパンチは軸線方向にて片方向にて密閉されている雌型内へ進入するか、或いは、両方向に開口している雌型の場合には両軸線方向から走出する。場合によっては、連続する複数の心棒を使用することもある。しかしこれらの心棒は当初は圧縮機能を有せず、排出機能を有しているにすぎない。パンチを側方から雌型内へ進入させて、アンダーカットまたは他の幾何学的圧印加工を施すこともできる。成形体を離型させるため、半径方向に進入しているパンチを戻して離型に支障がないようにする。

通常、雌型は雌型リング（雌型本体）とそのなかに挿着されている雌型ブシュまたは雌型スリーブとから構成される。雌型ブシュまたは雌型スリーブは工作物の輪郭を持っている。

特許文献１からは、押出し管路を支持している雌型壁の厚さが次第に薄くなるように押出し部分を構成した粉末成形型が知られている。この押出し部分の領域で壁が次第に薄くなっていることにより型の弾性が漸次増していき、離型が容易になる。

特許文献２によれば、２つの雌型（その端面は成形体の輪郭に相当している）がガイドにより互いに角度を成している、粉末状および顆粒状材料のためのプレス加工装置が設けられている。２つの雌型の端面は成形体の最終輪郭を達成する際に互いに当接する。

特許文献３からは、（成形体の離型方向に見て）アンダーカットを備えた成形体を生成させるため、１つの雌型と複数個のパンチとを備えたプレス加工装置が知られている。この場合、適当な送り装置および引き戻し装置を用いて成形体のプレス加工中もプレス型を閉じた後移動させることができるセグメントスライダが使用される。

パンチ自体にプレス力を発生させるため、特許文献４からは、液圧要素を圧電アクチュエータと協働させてコンパクトな構成にした装置を設けることが知られている。

この場合、互いに相対的に移動可能な型部分により高い機能性と可変性とが達成されるので好ましい。これにより成形体の製造に複数の自由度が提供される。しかしながら、これは装置を可能な限りコンパクトに構成するという要求とは対立的な関係にある。付加的なプレス加工軸を設ければ、どのようなプレス加工軸であっても、プレス加工装置内での型設置空間を著しく拡大させるからである。したがって、既存のプレス加工装置の改変はほとんどの場合不可能である。

国際公開第０２／３２６５５Ａ１号パンフレット 独国特許出願公開第１９８３０６０１Ａ１号明細書 独国特許第１９５０８９５２Ｃ２号明細書 欧州特許出願公開第１０９７８０１Ａ１号明細書

本発明の課題は、付加的なプレス加工軸線を装置内に設けることができ、非常にコンパクトな構成が可能であり、既存の装置の改変にも適している、冒頭で述べた種類の装置を提供することである。

この課題は、本発明によれば、雌型スリーブが少なくとも２つの部分から構成され、雌型スリーブの少なくとも２つの部分をプレス加工方向において互いに相対的に移動させる手段が設けられており、雌型スリーブの少なくとも２つの部分は、互いに同心に配置される中空筒状に構成された部材であって、前記部分のうち１つの部分が本体内に位置固定して配置され、前記部分のうち１つの部分がプレス加工方向に移動可能に配置されていて、且つ、雌型スリーブの一端を密閉する板体に固定されていることによって解決される。この場合、パンチは片側のみから雌型スリーブ内に進入する。

公知の解決手段と異なるのは、プレス加工の際に粉体を加圧させる運動が可能であるように雌型スリーブ自体が構成されている点にある。

有利な実施態様によれば、さらに、本体内に位置固定して配置されている部分がその筒状の外面の一部により、移動可能に配置されている部分の筒状の内面に当接していてよい。

雌型スリーブの少なくとも１つの部分を移動させるための手段は液圧ピストンシリンダシステムとして構成されていてよい。この場合、ピストンシリンダシステムのシリンダは雌型の本体に設けた環状溝として形成されているのが有利である。

パンチは好ましくは同心に配置される中空筒状の複数個の部分から成っていてよい。パンチは中心に設けた棒を有していてよい。

本発明の提案による構成によれば、雌型スリーブ自体が移動可能であるので、雌型スリーブ内に装入した粉体に対し段階的に圧力を作用させることができる。本発明にしたがって提供される他のプレス加工軸により、粉体プレス加工部品の製造の際に造形の可能性が増大する。

プレス加工装置の型設置空間を著しく拡大させる必要はなく、既存の設備に対する追装備が簡単に可能になる。

成形体をプレス加工するには、ピストンシリンダシステムを用いてわずかなストローク運動を実施するだけでよいので、この点も大きな利点である。このようなケースの場合、公知の解決手段では雌型全体を下側ピストンによって移動させねばならなかったが、本発明の提案によればこのような必要はない。

本発明の他の構成および詳細は請求項、および図面に図示した本発明の実施形態に関する以下の説明から明らかである。

図１に概略的に図示した装置を用いると、金属粉１５を成形体にプレス加工することができる。この装置は雌型１を有している。雌型１は中空筒状の本体２を有し、本体２には同軸に雌型スリーブ３が挿着されている。雌型スリーブ３が磨耗に対し高抵抗であるようにするため、雌型スリーブ３は硬金属から成っているのが有利である。雌型スリーブ３は筒状の成形面４を決定している。この成形面４によって形成される空間に金属粉１５を装入する。雌型スリーブ３のそれぞれの開口部には雄型５をプレス方向Ｐにおいて上からも下からも挿入でき、且つ軸線方向に上下に移動させることができる。この場合雄型５にはプレス力Ｆｐが作用し、その結果金属粉１５が圧縮される。

なお、この装置は粉末の加工に適しているばかりでなく、すでに予め成形したプレス成形体を更なるステップで再プレス加工するのにも適しており、特により高圧で最終的なプレス加工を行なう際に使用できる。この点は本発明による装置および方法において特に重要な適用例である。

図２は雄型５をも併せて図示した雌型１の断面図である。雌型１は本体２を有し、本体２には２分割の雌型スリーブ３が挿着されている。雌型スリーブ３は中空筒状に形成した２つの部分６と７から成っている。部分６は本体２のなかに位置固定されているのに対し、他の部分７はプレス加工方向Ｐへ移動可能に支持されている。

雌型スリーブ３の両部分６と７は半径方向内側へ指向する成形面４を有し、これら成形面４は成形対象である圧縮成形体の外側輪郭を決定する。圧縮成形体の形状は、さらに、雌型スリーブ３の可動部分７の端面に配置されている板体１２によって決定される。また圧縮成形体の形状は、下から雌型スリーブ３のなかへ押し込まれる雄型５によっても与えられる。

本実施形態では、雄型５は同心に配置される複数個のスリーブ１３，１３’，１３”，．．．から成り、これらスリーブの軸線方向相対位置から対応的に圧縮成形体の形状が決まる。スリーブ１３，１３’，１３”，．．．は棒１４に対し同心に配置されている。雄型５は図示していない運動要素によりプレス力Ｆｐで付勢される。

図２において、左側は雌型スリーブ３の可動部分７が上方へ移動した状態を示し、右側は可動部分７が下方へ移動した状態を示している。

さらに図からわかるように、雌型スリーブ３の可動部分７は筒状の内面１０により、雌型スリーブ３内に位置固定して配置されている部分６の筒状の外面９を取り囲んでいる。協働する両部分６，７には、これら部分の変位が可能であるが、その際できるだけ小さな隙間が両部分の間に存在するような公差が付与されている。

位置固定して配置されている部分６に対する雌型スリーブ３の可動部分７の運動は、液圧ピストンシリンダシステムとして構成された手段８を用いて行なう。このため雌型１の本体２には、挿着されたリングピストン１６のためのシリンダとして用いる環状溝１１が穿設されている。シリンダ１１は２つの流体管１７，１８と連通し、これらの流体管を介して、調整または制御された作動油をシリンダ空間内へ装入でき、リングピストン１６を制御または調整してシリンダ１１に対する所望の相対位置へ移動させることにより可動部分７を適宜位置決めするようになっている。

図中ｘは雌型スリーブ３の前記部分６に対する可動部分７の最大変位距離である。

本発明による装置および方法は主に、少なくとも部分的に筒状部分を有する成形体に適用されるものであるが、成形体が部分的にも筒状に形成されず、その結果雌型スリーブも同様に筒状に構成された部分を有していない場合でも適用することができる。

金属粉末のプレス加工の原理を説明する図である。 雄型が挿入されている雌型の断面図である。

符号の説明

１ 雌型
２ 本体
３ 雌型スリーブ
４ 成形面
５ 雄型
６ 雌型スリーブの第１の部分（定置）
７ 雌型スリーブの第２の部分（可動）
８ 移動手段（ピストンシリンダシステム）
９ 筒状の外面
１０ 筒状の内面
１１ 環状溝
１２ 板体
１３，１３’，１３” スリーブ
１４ 棒
１５ 金属粉
１６ リングピストン
１７ 流体管
１８ 流体管
Ｐ プレス加工方向
Ｆｐ プレス力
ｘ 変位距離

Claims (6)

1. 粉末、粉末を含んでいるペースト状材料、または、粉末を含んでいる流動性材料から成形体を製造するための装置であって、
   −本体（２）と該本体に挿着されている雌型スリーブ（３）とから成る雌型（１）であって、当該雌型スリーブ（３）が互いに同心に配置される少なくとも２つの中空筒状の部分（６、７）を有し、且つ、成形体のための少なくとも１つの成形面（４）を形成している雌型（１）と、
   −雌型スリーブ（３）によって決定される開口部にプレス加工方向（Ｐ）に侵入することができ、且つ、雌型スリーブ（３）内の材料を圧縮することができる少なくとも１つの雄型（５）と、を有し、
   −雌型スリーブ（３）の少なくとも２つの部分（６，７）をプレス加工方向（Ｐ）において互いに相対的に移動させる手段（８）が設けられている、
   前記装置において、
   雌型スリーブ（３）の少なくとも２つの部分（６，７）が、半径方向内側へ指向する成形面（４）であって、成形対象である圧縮対象の外側輪郭を決定する成形面（４）を有し、
   前記部分（６）が、本体（２）内に位置固定して配置され、且つ、プレス加工方向（Ｐ）に移動可能に配置されている前記部分（７）であって、雌型スリーブ（３）の一端を密閉する板体（１２）に固定された前記部分（７）内側に配置される、
   ことを特徴とする装置。
2. 本体（２）内に位置固定して配置されている部分（６）がその筒状の外面（９）の一部により、移動可能に配置されている部分（７）の筒状の内面（１０）に当接していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 雌型スリーブ（３）の少なくとも１つの部分（７）を移動させるための手段（８）が液圧ピストンシリンダシステムとして構成されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. ピストンシリンダシステムのシリンダ（１１）が雌型（１）の本体（２）に設けた環状溝として形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 雄型（５）が同心に配置される中空筒状の複数個の部分（１３，１３’，１３”，．．．）から成っていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置。
6. 雄型（５）が中心に設けた棒（１４）を有していることを特徴とする、請求項５に記載の装置。

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