JP4678395B2 - 金型装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型装置に関するものである。

金型装置を用いた成形に粉末成形がある。粉末成形は、金属粉末を配合した粉末原料を成形金型に充填し、プレスで圧縮成形して成形体を得るものである。かかる粉末成形を実施するための従来の金型装置の一例として、特許文献１に開示されたものがある。

この金型装置では、成形体の主に側面の成形を担うダイと、成形体の主に底面の成形を担う下パンチとによって、上方が開放された成形室を持った金型が構成されている。金型装置には、さらに、ダイと下パンチとによって画定される成形室に、上方から加圧力を付与するための上パンチも設けられている。そして、上パンチ及びダイが下降しながら、成形室内の粉末原料を加圧して成形体を得る。また、この金型装置においては、加圧が完了した成形体を上パンチによって抑えた状態でダイを下降させ、成形体の抜出しを行うホールドダウンという手法が採られている。

しかしながら、本発明者の研究によると、このようなホールドダウンを行う金型装置においては、粉末原料が加圧されてできたばりや成形体そのものが、上パンチの側面下部や下面に付着する事態が生じることが分った。
特開２００５−２２４８０５号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上パンチの側面下部や下面に付着物が付着し続けることを解消することができる、粉末成形方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明の金型装置は、複数の上パンチと、前記複数の上パンチを受ける複数の成形室と、前記複数の上パンチが挿通され、該上パンチに付着している付着物を剥離させる剥離部材とを備え、前記剥離部材は、複数のストリッパーコマ部と、本体部とを有し、前記複数のストリッパーコマ部は、前記複数の上パンチ毎に対応して設けられ且つ付着物に当接可能であり、前記本体部は、前記複数のストリッパーコマ部それぞれを独立して可動に支持する。

前記複数のストリッパーコマ部は、相互に別の部材として構成されており、前記本体部は、前記複数のストリッパーコマ部の何れとも別の部材として構成されていてもよい。

前記剥離部材の前記本体部は、ストリッパープレート部と、コマ押え部とを有し、前記ストリッパープレート部は、前記複数のストリッパーコマ部を収容するコマ収容エリアを有し、前記コマ押え部は、前記コマ収容エリア内に配置されている前記複数のストリッパーコマ部を下方から支持しているようにしてもよい。

上述した本発明によれば、それぞれのストリッパーコマ部が微動により上パンチにあわせた位置をとり、全ての上パンチにおいて、ストリッパーコマ部が適切に当接し、全ての上パンチにおいて、取り残しなく付着物を剥離させることができる。

なお、本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施の形態によって更に詳しく説明する。

以下、本発明に係る金型装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

図１は、本実施の形態に係る金型装置の正面図であり、成型品の３個取りタイプが例示される。但し、本発明は、それに限定されるものではなく、成型品の複数個取りタイプとして広く適用することができる。図２は、当該金型装置の側面図である。

図１及び図２に示されるように、金型装置１は、ダイ３、下パンチ５、上パンチ７、剥離部材９を少なくとも備えている。本実施の形態では、下パンチ５及び上パンチ７は、３個取りタイプに対応して、それぞれ３個ずつ設けられている。

ダイ３は、ダイプレート１１に設けられており、ダイプレート１１は、ヨークプレート１３上に立設されたガイドロッド１５の上部に設けられている。下パンチ５は、下パンチホルダ１７に設けられており、下パンチホルダ１７は、ベースプレート１９に設けられている。

ダイプレート１１上には、ガイドポスト２１が立設されており、それらの上部には、ガイドポスト２１を接続するように上パンチプレート２３が設けられている。上パンチプレート２３の下方には、上パンチ７及び剥離部材９が垂設されている。具体的には、上パンチ７は、上パンチ受け板２５を介して支持されており、剥離部材９は、シャフト２７を介して支持されている。上パンチ７及び剥離部材９は、相互に独立して昇降できるように支持されている。また、剥離部材９には、押し棒２９の下端が当接しており、押し棒２９の上端にはスプリング３１が接続されている。これによって、剥離部材９には、押し棒２９を介してスプリング３１の弾性力が下向きの付勢力として付与されている。

次に、剥離部材の詳細について説明する。図３は、剥離部材単体の平面図である。図３及び図２の拡大部に示されるように、剥離部材９は、３つのストリッパーコマ部５３と、１つの本体部５５とを有する。さらに、本実施の形態では、本体部５５は、１つのストリッパープレート部５５ａと、３つのコマ押え部５５ｂとから構成されている。３つのストリッパーコマ部５３は、３つの上パンチ７毎に対応して設けられている。

ストリッパーコマ部５３は、相似タイプを採用しており、すなわち、上パンチ７の横断面の外形輪郭と相似形態をなす周縁によって画定された貫通穴５３ａを有している。図３には、上パンチ７の横断面の外形輪郭及びストリッパーコマ部５３の貫通穴５３ａがＨ字状の態様を例示している。また、ストリッパーコマ部５３は、その他の部分に比べて横方向に張り出した突起状あるいは鍔状の突出部５３ｂを、上部に有している。なお、本発明のストリッパーコマ部は、本実施の形態のような相似タイプに限定されず、上パンチの外周を横方向の対向する２方向から挟み込むような挟み込みタイプとして実施することも可能である。

本体部５５のストリッパープレート部５５ａには、下向きに開口する凹部として具体化できるコマ収容エリア５６が形成されている。コマ収容エリア５６には、ストリッパーコマ部５３と、ストリッパーコマ部５３に対して横方向及び上下方向の双方に若干の隙間をもって配置できる寸法のコマ押え部５５ｂとが収容されている。コマ収容エリア５６は１つのストリッパーコマ部５３毎に形成され合計３つ形成されていてもよいし、３つのスト
リッパーコマ部５３をまとめて収容するように１つ形成されていてもよい。それに関連し、コマ押え部５５ｂもまた、ストリッパーコマ部５３毎に形成され合計３つ設けられていてもよいし、３つのストリッパーコマ部５３をまとめて収容するように１つ設けられていてもよい。さらに、コマ押え部５５ｂの配置・構成は、ストリッパーコマ部５３を環状に包囲するような態様でもよいし、ストリッパーコマ部５３を対向する２方向から挟み込むような態様でもよい。

ストリッパーコマ部５３は、ストリッパープレート部５５ａに固定されたコマ押え部５５ｂによって下方から支持され、コマ収容エリア５６内から落下しないように保持されている。コマ押え部５５ｂは、ストリッパーコマ部５３とは逆に、その他の部分に比べてストリッパーコマ部側に向けて張り出した突起状あるいは鍔状の突出部５５ｃを、下部に有している。これによって、ストリッパーコマ部５３の突出部５３ｂの下面と、コマ押え部５５ｂの突出部５５ｃの上面とが当接することによって、ストリッパーコマ部５３の落下が抑制される。

また、上記から明らかであるが、複数のストリッパーコマ部５３は、相互に別の部材として構成されており、本体部５５は、複数のストリッパーコマ部５３の何れとも別の部材として構成されている。

以上のような例示構成によって、要するに、ストリッパーコマ部５３はそれぞれ独立して、コマ収容エリア５６内で、上下方向に０．０２〜０．０４ｍｍ程度、横方向に０．０４〜０．１０ｍｍ程度の微動ができるように、遊びをもった状態で支持されている。

次に、上述した構成を有する本実施の形態に係る金型装置の動作について説明する。図４に、一例として、いわゆるウィズドロアル法による粉末成形の工程を模式的に示す。まず、図４の（ａ）に示されるように、ダイ３が下パンチ５に対して十分に上昇していることで、ダイ３及び下パンチ５によって成形室５７が画定される。ダイ３は成形室５７の側面をなし、下パンチ５は成形室５７の底面をなしている。この状態において、成形室５７内には、図示省略する周知の態様でよいフィーダによって、例えば金属粉末あるいはセラミック粉末等を含む粉末原料５９が充填される。

次に、図４の（ｂ）に示されるように、上パンチ７及び剥離部材９が一体となって下降される。上パンチ７及び剥離部材９は、剥離部材９がダイ３の上面に当接するまで一体的に下降される。剥離部材９がダイ３に当接後は、上パンチ７が剥離部材９とは独立してさらに下降されると共に、相互に当接する剥離部材９及びダイ３は一体となり、上パンチ７とは独立して下降される。これにより、成形室５７内の粉末原料を加圧して成形体６１を作る。

続いて、図４の（ｃ）に示されるように、ホールドダウンによる成形体６１の抜出しを行う。すなわち、成形体６１の抜出しは、成形体６１を上パンチ７及び下パンチ５によって抑えた状態で、剥離部材９がダイ３の上面と当接したまま、一体となった剥離部材９及びダイ３を、上パンチ７及び下パンチ５に対して下降させる。かかる下降動作は、下パンチ５の上面がダイ３の上面と面一に位置するかあるいは僅かに上方に位置するまで行われる。

その後、図４の（ｄ）に示されるように、上パンチ７及び剥離部材９が一体となって、ダイ３から離れるように上昇する。それにより、下パンチ５に載置された成形体６１が露出され、金型装置１から成形体６１を取り出すことができる。なお、成形体６１の具体例としては、コイル装置のコアなどを挙げることができる。

ここで、比較形態１として、本実施の形態のような剥離部材９を持たない金型装置の粉末成形の工程を説明する。図５に、当該工程を、１つのパンチ部分に注目して模式的に示す。図５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、粉末原料の充填、加圧については、上述した本実施の形態の場合と同様である。しかしながら、本発明者の研究によると、比較形態では成形体の抜出し以降、次のような問題が生じる。まず、図５の（ｃ）に示されるように、成形体６１の抜出しは、成形体６１を上パンチ７及び下パンチ５によって抑えた状態で、ダイ３のみが下降する。このとき、上パンチ７の側面下部とダイ３との間に粉末原料が介在することがあり、その場合、ダイ３の下降動作による摺動摩擦力によって、上記のような介在した粉末原料は、成形室内の成形体６１側に引き摺られながら圧縮固化され、ばり７１（図５の（ｄ）参照）となって成形体６１と上パンチ７とを接続してしまう。これにより、図５の（ｄ）に示されるように、上パンチ７がその後、上昇する際に、上パンチ７の下部にばり７１を介して成形体６１が付着してしまったり、成形体６１は付着しなかったものの、ばり７１は依然として上パンチ７の側面下部に付着したままであったりする問題が生じる。

一方、本発明では、剥離部材９を備えることによりこのような問題が防止されている。図４の（ｃ）に示されるように、下パンチ５の上面が、ダイ３の上面と面一にもしくは上方に位置し、且つ、上パンチ７の下面が成形体６１と接触している状態で、剥離部材９のストリッパーコマ部５３がある位置は、成形体６１の高さよりも高くなる位置にある。そして、その後、上パンチ７が上昇する際には、まず、上パンチ７のみが剥離部材９とは独立して上昇し、剥離部材９はダイ３と当接している状態に維持される。これにより、上パンチ７の側面下部に付着しているばり７１は、剥離部材９のストリッパーコマ部５３に引っ掛かって剥ぎ取られる。そして、上パンチ７の下面が剥離部材９のストリッパーコマ部５３と同じ高さに位置するかあるいは若干上方に位置し、上パンチ７への付着物が剥離された後に、上パンチ７と剥離部材９とは一体となって、下パンチ５から離れるように上昇する。このようにして、ばり７１を介して付着している成形体６１や、ばり７１そのものを、上パンチ７から剥離させることが可能となっている。特に、成形体６１そのものの上パンチ７への付着を許容すると、付着した成形体６１が次の成形工程へ持ち込まれ、いわゆる二重成形を引き起こしてしまうため、成形体６１の付着を解消できることで二重成形の確実な防止を図ることができる。

さらに、本実施の形態では、次のような利点もある。比較形態２として、成型品の複数個取りタイプにおいて、複数の上パンチに対し１つの剥離部材を割り当てる態様を図６に示す。図６の例では、横断面Ｈ字状の上パンチ１０７に対して挟み込みタイプの剥離部材１０９を用いている。複数の上パンチ１０７が設計どおり極めて理想的に配置が実現されている場合には、図６の（ａ）に示されるように、個々の上パンチ１０７の両側で剥離部材１０９が当接し、予定していたとおり各上パンチ１０７への付着物が剥離される。しかしながら、実際には、複数の上パンチ１０７を設計どおり極めて理想的に配置することは容易ではなく、僅かながら個々の上パンチ１０７の位置が設計位置よりもずれてしまうことが考えられる。その場合には、図６の（ｂ）に誇張して示されるように、全ての上パンチ１０７の両側で剥離部材１０９が当接することは困難となり、付着物が完全に剥離しきれない上パンチ１０７が生じうる。

一方、本発明では、上述したように、上パンチ７毎にストリッパーコマ部５３が割り当てられ、複数のストリッパーコマ部５３はそれぞれ、他のストリッパーコマ部５３及び本体部５５と別の部材として構成され、微動ができるように、遊びをもった状態で支持されている。このため、それぞれのストリッパーコマ部５３は微動により上パンチ７にあわせた位置をとり、全ての上パンチ７において、ストリッパーコマ部５３が適切に当接する。したがって、全ての上パンチ７において、取り残しなく付着物を剥離させることができる。なお、図２の拡大部のストリッパーコマ部周囲の隙間や、図６の（ｂ）の上パンチ相互
のずれは、図の明瞭性を優先し、実際よりも大きく誇張して図示している。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、本発明は、ウィズドロアル法に限定されるものではない。成形体の付着を念頭におくならば、例えばフローティングダイ法などホールドダウンによる抜出しを伴う成形法に適用することができ、ばり、異物、滓、汚れなどの付着物まで念頭におくならば、ホールドダウンによる抜出しを伴わない成形法にまで広く適用することが可能である。

本発明の実施の形態に係る金型装置の正面図である。 本発明の実施の形態に係る金型装置の側面図である。 剥離部材単体の平面図である。 本実施の形態のウィズドロアル法による粉末成形の工程を模式的に示す図である。 比較形態１の粉末成形の工程を模式的に示す図である。 比較形態２として、複数の上パンチに対し１つの剥離部材を割り当てる態様を示す図である。

符号の説明

１ 金型装置
３ ダイ
５ 下パンチ
７ 上パンチ
９ 剥離部材
５３ ストリッパーコマ部
５５ 本体部
５５ａ ストリッパープレート部
５５ｂ コマ押え部
５６ コマ収容エリア
５７ 成形室

Claims (2)

1. 複数の上パンチと、
   前記複数の上パンチを受ける複数の成形室と、
   前記複数の上パンチが挿通され、該上パンチに付着している付着物を剥離させる剥離部材とを備え、
   前記剥離部材は、複数のストリッパーコマ部と、本体部とを有し、
   前記複数のストリッパーコマ部は、前記複数の上パンチ毎に対応して設けられ且つ付着物に当接可能であり、
   前記本体部は、ストリッパープレート部と、コマ押え部とを有し、前記複数のストリッパーコマ部それぞれを独立して可動に支持し、
   前記ストリッパープレート部は、前記複数のストリッパーコマ部を収容するコマ収容エリアを有し、
   前記コマ押え部は、前記コマ収容エリア内に配置されている前記複数のストリッパーコマ部を下方から支持している、
   金型装置。
2. 前記複数のストリッパーコマ部は、相互に別の部材として構成されており、
   前記本体部は、前記複数のストリッパーコマ部の何れとも別の部材として構成されている、
   請求項１に記載の金型装置。

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