JP5058833B2 - 粉末成形プレス機械 - Google Patents

Description

本発明は、ダイ及びパンチを用いた加圧成形によって、焼結部品などの粉末成形品（以下、単に成形品と言う）を製造する粉末成形プレス機械に関する。

近年、成形品に対する高精度・ニアネットシェイプ化の要求が高まる中、成形品の厚さ（高さ）を決定するダイ及びパンチの位置について、サーボ制御の流体圧（気体圧、液体圧）シリンダを用いて制御する粉末成形プレス機械の需要が高まっている。この流体圧シリンダは、プレス時にパンチが受ける負荷荷重を支える受圧シリンダであり、複数のパンチを用いて多段外形の成形品を製造する場合、当該成形品の形状に従って各パンチにかかる負荷荷重が異なるので、パンチごとにそれぞれシリンダが必要である。したがって、成形品の形状が複雑になってパンチ数が増えるに従い、対応するシリンダの数も増えいていく。受圧シリンダ数の増加は粉末成形プレス機械の大型化を招き、成形能力よりも大きな受圧能力が要求される結果となる。一般的に、下３段成形を例にとると、最外殻にダイが１つ、パンチが３本、コアロッドが１本必要であり、受圧シリンダ機構が耐えられる受圧能力の合計は成形能力の１．５〜２倍が要求されるものとなっている。

このような粉末成形プレス機械としては、複数のパンチに対応する受圧シリンダを同軸に直列で配置した構造のものが特許文献１に開示され、また、１つのパンチを２本のシリンダで受ける構造のものが特許文献２に開示されている。

特許文献１に開示の粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを同軸に直列で積層配置した構造であることから、全高が非常に高いものとなる。したがって、軸方向の各構成部品へ伝わる負荷荷重の伝達距離にばらつきが生じるので、各構成部品ごとに異なる撓みや座屈が発生し、プレス機械を組み立てる際に、その撓みや座屈要素等を細かく計算しなければならない。他方、特許文献２に開示の粉末成形プレス機械は、１つのパンチに対して２本の受圧シリンダをプレス機械幅方向に対称に配置する必要があることから、パンチの数を増やす場合、幅方向にプレス機械自体が大型化する。

そこで、多段成形の受圧能力を満たす受圧シリンダ機構を小型化し、粉末成型プレス機械のサイズを縮めること主な目的として、特許文献３に記載の粉末成形プレス機械が提案されている。

特許文献３記載の粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であり、次の構成を有する。すなわち、ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、を備えると共に、コアロッドと連結される中心シリンダ及び該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダをベースプレート上に配設し、そして、その筒状シリンダと少なくともパンチセットの連結ロッドとを連結するようにし、流体圧で中心シリンダ及び筒状シリンダを駆動する構成である。

この粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを筒状にし、往復運動させるパンチに対応する筒状シリンダごとに径を異ならせて中心シリンダを囲繞する構造としている。それまで独立して別個に設けられていた複数のシリンダを同一箇所に集中させて設けたことにより、受圧シリンダ機構を高さ方向に積層することなく低くまとめ且つ幅方向にも小型化を図ることができている。また、このように筒状の受圧シリンダを中央に集中させた構造から、該シリンダを受圧対象のパンチに対して１対１の関係で設けて負荷荷重を中央に集中させることができるので、受圧能力に優れ、バランスの取れたプレス機械を提供することができている。

特公平０７−１１５２３３号公報 特開２００２−１１５００３号公報 特開２００５−２９６９６２号公報

特許文献３に記載された粉末成形プレス機械において、筒状シリンダの設置数は、パンチ数に応じて増加することになるが、当然のことながら、シリンダ数が増えるに従って、シリンダを駆動するために必要な作動流体の流量も増やさなければならない。しかし、駆動に使用する作動流体の流量が増えればその分、ポンプや弁の容量を大きくしなければならず、装置の小型化、コスト低下の点で改善の余地が残されている。

また、筒状シリンダ内の環状ピストンを駆動する作用室の容量が大きいと、受圧能力には優れる反面、ピストンを上下させるスピードは遅くなる。すなわち、パンチの位置決めに要する準備時間に関しても、改善の余地がある。

本発明はこの点に着目したもので、受圧能力は維持しつつ、より小型及び低コスト化を実現可能であり、さらには、パンチの位置決めに必要な時間を短縮することをも可能とした、粉末成形プレス機械を提案するものである。

本発明で提案する粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であり、ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、を備えている。

そのコアロッドは中心シリンダと連結され、そして、該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダが設けられており、これら中心シリンダ及び筒状シリンダは、ベースプレート上に配設されている。筒状シリンダは、少なくともパンチセットの連結ロッドと連結され、このような中心シリンダ及び筒状シリンダを流体圧駆動することで、コアロッド及びパンチを動作させることができる。

この提案に係る粉末成形プレス機械は、第１の態様として、中心シリンダが、ベースプレートに立設された中央の環状壁と、該環状壁内を作用室として駆動されるコアピストンと、を含んで構成されると共に、筒状シリンダが、前記中央の環状壁を囲繞するようにして所定間隔でベースプレートに立設された環状壁と、該環状壁で囲まれた囲繞空間を作用室として駆動される環状ピストンと、を含んで構成され、そして、その環状ピストンの側面にピストン凸条が周設され且つ環状壁の側面にピストン凸条を収容する作用凹部が周設されており、作用室に対する作動流体の注入及び排出と、作用凹部に対する作動流体の注入及び排出と、により環状ピストンを駆動できるようになっていることを特徴とする。

あるいは、第２の態様として、中心シリンダが、ベースプレートに立設された中央の環状壁と、該環状壁内を作用室として駆動されるコアピストンと、を含んで構成されると共に、筒状シリンダが、前記中央の環状壁を囲繞するようにして所定間隔でベースプレートに立設された環状壁と、該環状壁で囲まれた囲繞空間を作用室として駆動される環状ピストンと、を含んで構成され、そして、その環状壁の側面にピストン凸条が周設され且つ環状ピストンの側面にピストン凸条を収容する作用凹部が周設されており、作用室に対する作動流体の注入及び排出と、作用凹部に対する作動流体の注入及び排出と、により前記環状ピストンを駆動できるようになっていることを特徴とする。

上記提案に係る粉末成形プレス機械では、筒状シリンダの側部に設けたピストン凸条及び作用凹部によって、メインのシリンダ（つまり筒状シリンダ自体）に比べて容量の小さいサブシリンダが形成されている。したがって、パンチの位置決め時など、大きな受圧能力が不要でピストンをただ上下させれば済むような作業時には、その容量の小さいサブシリンダを利用して環状ピストンを上下動させることができる。

すなわち、環状ピストンの上下動には容量の小さいサブシリンダを使用し、容量の大きいメインシリンダは、成形時にパンチからかかる負荷荷重を受け止めるために使用する、というように使い分けることができ、ピストンを駆動するときの作動流体流量を減らすことが可能である。したがって、ポンプや弁等の容量を抑えて小型、低コスト化を実現することができる。また、容量の小さいサブシリンダでピストンを上下させるので、容量の大きいメインシリンダで動作させる場合に比べて上下動作のスピードアップを図ることも可能である。

本発明に係る粉末成形プレス機械の実施形態について、３段の段付き外形成形品に対応する下パンチを用いたダイセット及びパンチセットの受圧機構を一例として説明する。この場合、コアロッド１本とパンチ３個が、ダイを最外郭として併置される。当該実施形態の受圧シリンダ機構に係る基本構造は、上述の特許文献３に記載された図１〜図７の粉末成形プレス機械と共通である。

図１の粉末成形プレス機械１は、ダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ及びこのダイプレート２０ａと連結される連結ロッド２１ａからなるダイセット２ａと、第１〜第３パンチ１１，１２，１３を取り付ける第１〜第３パンチプレート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及びこれら第１〜第３パンチプレート２０ｂ〜２０ｄに連結される連結ロッド２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからなるパンチセット２ｂ〜２ｄと、を備えている。その受圧シリンダ機構は、ベースプレート３に設けられた中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ，４ｃ，４ｄを含んで構成され、本例の場合さらに、ベースプレート３の反対側に、ダイプレート２０ａ用の下部シリンダ５が設けられている。

これらシリンダ４ａ〜４ｄ，５は、本例の場合、連結プレート６ａ〜６ｄを介して対応する連結ロッド２１ａ〜２１ｄと連結されている。後述の外段取り、ユニット化という点では、連結プレート６ａ〜６ｄを使用するのが好ましいが、連結プレートを介さずに各シリンダ４ａ〜４ｄ，５と連結ロッド２１ａ〜２１ｄとを連結する構成も可能である。

図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。また、図４は、当該粉末成形プレス機械の概略斜視図（一部破断）である。なお、図２及び図３に示したように、各構成部品は放射状に配置されているので、その構造上、ａ−ａ中心線、ｂ−ｂ中心線上に配置されない構成部品もある。そこで、図１では、本実施形態のプレス機械全体像を掴みやすくするべく、図２、図３のｃ−ｃ線上における各構成部品を中心線であるａ−ａ線に投影し、これを基準にして各構成部品を記載してある。

受圧シリンダ機構としての中心シリンダ４ａ、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５について詳しく説明する。

図１及び図２に示すように、中心シリンダ４ａは、コアロッド１４を接続したコアピストン４１ａと、このコアピストン４１ａを駆動する作用室を形成するようにベースプレート３に立設された中央の環状壁４０ａと、を含んで構成されている。また、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄは、中心シリンダ４ａの環状壁４０ａを囲繞するようにして所定間隔でベースプレート３に立設された環状壁４０ｂ〜４０ｄと、この環状壁４０ｂ〜４０ｄで囲まれた囲繞空間を作用室として駆動される環状ピストン４１ｂ〜４１ｄと、この環状ピストン４１ｂ〜４１ｄに立設されて連結プレート６ａ〜６ｃに連結されるピストンロッド４２ａ〜４２ｃと、を含んで構成される。そして、中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、気密又は液密状態で貫通させ且つ各作用室を密閉する封止蓋４３が備えられている。すなわち、環状壁４０ａ〜４０ｄの上下両端面が、ベースプレート３及び封止蓋４３に気密又は液密固定されることにより、各作用室が形成されている。

環状壁４０ａ〜４０ｄは、ベースプレート３の上に、中心シリンダ４ａの環状壁４０ａを中央にして、該中央環状壁４０ａの次に径の大きな環状壁４０ｂ、該環状壁４０ｂの次に径の大きな環状壁４０ｃ、そして、該環状壁４０ｃの次に径の大きな環状壁４０ｄの順に、すべて同心で配列されている。このように立設された環状壁４０ａ内に形成される作用室に、コアロッド１４を往復運動させるコアピストン４１ａを内蔵し、各環状壁４０ｂ〜４０ｄによって囲まれた囲繞空間である作用室に、第１〜第３パンチ１１〜１３を往復運動させる環状ピストン４１ｂ〜４１ｄを内蔵する。各ピストン４１ａ〜４１ｄにはシール部材４５が設けられてピストン駆動用の作動流体をシールする。このように、中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄを同心配列することで、負荷荷重の合力を受圧中心部に集中させる構成としてある。

環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの各上端面には、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃが接続されている。このピストンロッド４２ａ〜４２ｃは、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの厚みが比較的薄くなることから、これに接続する構造上、太くすることができない。そこで、本実施形態では図２に示したように、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、各環状ピストン４１ｂ〜４１ｄにおいて複数本円周方向に等間隔で隔設することにより、平面視で放射状に配列している。図２では、ピストンロッド４２ａは４本、ピストンロッド４２ｂは８本、ピストンロッド４２ｃは１２本と、径が拡がるほどに本数を多くしている。これらピストンロッド４２ａ〜４２ｃの軸方向長さは、図１に示したように、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄのストロークに対して２倍程度と短くし、加圧成形時に上パンチを介してかかる上部シリンダからの負荷荷重に対して応力変形の少ない構造を実現している。

なお、図示の例に限らず、例えばコアピストン４１ａを、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストン４１ｂ〜４１ｄ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃと同様に、コアピストンとコア用ピストンロッドとに分けた構成にすることもできる。また、ピストンロッドの数、配置、構造はプレス機械の成形能力と受圧能力の関係から適宜設計変更され得る。

封止蓋４３には、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを貫通させる孔が設けられており、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを貫通させた封止蓋４３は、ベースプレート３と共にシリンダ全体を挟み込んで液密状態に密閉し、シリンダ４ａ〜４ｄを構成する。封止蓋４３にはシールハウジング４４ａ〜４４ｄが設けられており、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを摺動可能にしてシールする。

コアピストン４１ａ、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを駆動する作動流体を注入又は排出する配管口４６ａが封止蓋４３に、同じく作動流体の配管口４６ｂがベースプレート３に、それぞれ設けられている。すなわち、コアピストン４１ａ及び各ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを上方へ駆動する場合には、配管口４６ｂから作用室内に作動流体を注入すると共に配管口４６ａから作動流体を排出し、下方へ駆動する場合には、配管口４６ａから作用室内に作動流体を注入すると共に配管口４６ｂから作動流体を排出する。

本実施形態に係る環状ピストン４１ｂ〜４１ｄにおいては、さらに、その側面、図示の例では内周側面の中間部位に、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄがそれぞれ周設されている。そして、このピストン凸条４７ｂ〜４７ｄを収容する作用凹部４８ｂ〜４８ｄが、環状壁４０ａ〜４０ｃの側面、図示の例では外周側面の中間部位に周設されている。ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄの先端にはシール部材４５が設けられてシールが図られており、当該ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄによって作用凹部４８ｂ〜４８ｄは上下に二分されている。すなわち、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄの内部に、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄ及び作用凹部４８ｂ〜４８ｄを含み構成された容量の小さいサブシリンダが形成され、作用凹部４８ｂ〜４８ｄに対して作動流体の注入及び排出を行うことにより、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄを駆動できるようになっている。

作用凹部４８ｂ〜４８ｄに対しては、上記同様に、作動流体を注入又は排出するための図示せぬ配管口が各環状壁４０ａ〜４０ｃの内部を通して設けられている。該配管口により作動流体を、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄの上側へ注入すれば、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄが下降し、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄの下側へ注入すれば、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄが上昇する。このとき、メインシリンダに対する上側の配管口４６ａ及び下側の配管口４６ｂは、互いに連通させておく制御とすることができる。各作用凹部４８ｂ〜４８ｄの容量は、環状壁４０ａ〜４０ｄにより形成される作用室の容量に比べて小さいので、作用凹部４８ｂ〜４８ｄに対する配管口はより小径のものでよく、作動流体の流量も少なくて済むので、ポンプ及び弁等も容量の小さいものとすることできる。

なお、本実施形態では、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄを環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの内周側面に周設し且つ作用凹部４８ｂ〜４８ｄを環状壁４０ａ〜４０ｃの外周側面に周設する例を示しているが、この逆の構成とすることも可能である。すなわち、環状壁４０ａ〜４０ｃの外周側面の中間部位にピストン凸条を周設し且つ環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの内周側面の中間部位に作用凹部を周設する構成も可能である。

また、ピストン凸条４７ｂ〜４７ｄを環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの内周側面に設け且つ作用凹部４８ｂ〜４８ｄを環状壁４０ａ〜４０ｃの外周側面に設けているが、この逆に、ピストン凸条を環状ピストン４１ｂ〜４１ｄの外周側面に設け且つ作用凹部を環状壁４０ａ〜４０ｃの内周側面に設けることもできる。ただし、ピストン凸条を環状ピストンの内周側面に設けた方が、より作用凹部の容量を小さくすることができる。同様のことが、ピストン凸条を環状壁外周側面に設け且つ作用凹部を環状ピストン内周側面に設ける場合と、ピストン凸条を環状壁内周側面に設け且つ作用凹部を環状ピストン外周側面に設ける場合と、にもあてはまる。

下部シリンダ５は、中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄとは別個にベースプレート３の下に設けられて、ダイ１０を駆動する。この下部シリンダ５は、図１に示すように、ベースプレート３の背面に設けられたダイ用シリンダ壁５０、ダイ１０を駆動するダイ用ピストン５１、ダイセット２ａに連結される可動ロッド５２、ダイ用ピストン５１と可動ロッド５２を連結するダイ用ピストンヘッド５３を含んで構成されている。ダイ用ピストン５１にはシール用のシール部材４５が設けられ、また、ベースプレート３及びダイ用シリンダ壁５０に、ダイ用ピストン５１を駆動するための作動流体の配管口４６ｃ，４６ｄがそれぞれ設けられている。

連結プレート６ａ〜６ｄは、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃと可動ロッド５２のそれぞれと接続される。図１〜図３に示すように、各連結プレート６ａ〜６ｄは筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５に対応するように設けられている。すなわち、筒状シリンダ４ｂに対応して連結プレート６ａが、筒状シリンダ４ｃに対応して連結プレート６ｂが、筒状シリンダ４ｄに対応して連結プレート６ｃが、下部シリンダ５に対応して連結プレート６ｄが、それぞれ設けられ、そして、ピストンロッド４２ａと連結プレート６ａが、ピストンロッド４２ｂと連結プレート６ｂが、ピストンロッド４２ｃと連結プレート６ｃが、可動ロッド５２と連結プレート６ｄが、それぞれ接続される。

図３に示すように、連結プレート６ａ〜６ｃは外側に向かう程に径が大きくなる環状であり、最も外側にある連結プレート６ｄは四辺形である。しかし、この形は用途に応じて可変であり、連結プレートの全てを円形や長方形、楕円にしてもよく、これらの組み合わせであってもよい。

連結プレート６ａ〜６ｄの上面には、以下に説明するユニット化したダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄの各連結ロッド２１ａ〜２１ｄを固定する連結凹部６０ａ〜６０ｃ及び連結孔６０ｄが設けられている。連結プレート６ａの中心にはコアピストン４１ａを案内するガイド孔６１が設けられており、連結プレート６ｄの連結孔６０ｄは貫通している。

次に、ダイ１０及び第１〜第３パンチ１１〜１３（下パンチ）を取り付けるダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄについて説明する。図１に示すように、ダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄは、最外殻のダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ、第１パンチ１１を取り付ける第１パンチプレート２０ｂ、第２パンチ１２を取り付ける第２パンチプレート２０ｃ、第３パンチ１３を取り付ける第３パンチプレート２０ｄ、ダイプレート２０ａに接続される連結ロッド２１ａ、第１パンチプレート２０ｂに接続される連結ロッド２１ｂ、第２パンチプレート２０ｃに接続される連結ロッド２１ｃ、第３パンチプレート２０ｄに接続される連結ロッド２１ｄを含んで構成されている。

ダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄは、連結ロッド２１ａ〜２１ｄ及びコアピストン４１ａを案内するガイド孔７ａ〜７ｅを備えたミドルプレート７をベースにして、組み立てられている。すなわち、各プレート２０ａ〜２０ｄに連結ロッド２１ａ〜２１ｄをネジ２２によって接続し、この連結ロッド２１ａ〜２１ｃを第１〜第３パンチプレート２０ｂ〜２０ｄに設けられたガイド孔２３ｂ〜２３ｄに挿通し、さらに、連結ロッド２１ａ〜２１ｄをミドルプレート７のガイド孔７ａ〜７ｄに挿通して、外段取りでユニット化される。ユニット化されると、ダイプレート２ａの連結ロッド２１ａは第１パンチプレート２０ｂのガイド孔２３ｂとミドルプレート７のガイド孔７ａに挿通され、第１パンチプレート２０ｂの連結ロッド２１ｂは第２パンチプレート２０ｃのガイド孔２３ｃとミドルプレート７のガイド孔７ｂに挿通され、第２パンチプレート２０ｃの連結ロッド２１ｃは第３パンチプレート２０ｄのガイド孔２３ｄとミドルプレート７のガイド孔７ｃに挿通され、第３パンチプレートの連結ロッド２１ｄはミドルプレート７のガイド孔７ｄに挿通される。

なお、図１のダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄについては、中心軸線を基準に、図中右側が連結ロッド２１ａ〜２１ｃとガイド孔２３ｂ〜２３ｄの挿通関係を、図中左側が各プレート２０ａ〜２０ｄと連結ロッド２１ａ〜２１ｄのネジ２２による連結関係を示してあるので、左右対称の図として記載していない。しかし、実際には左右対称の構成である。

ミドルプレート７において、ガイド孔７ａは連結プレート６ｄの連結孔６０ｄと、ガイド孔７ｂは連結プレート６ｃの連結凹部６０ｃと、ガイド孔７ｃは連結プレート６ｂの連結凹部６０ｂと、ガイド孔７ｄは連結プレート６ａの連結凹部６０ａと、ガイド孔７ｅは連結プレート６ａの中心に設けられたガイド孔６１と、それぞれ上下方向に対応する位置で設けられている。また、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの連結プレート６ａ〜６ｄと固定される部分には、固定具６２ａ〜６２ｄ（図３参照）を嵌め込む例えば円周溝形状をした固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄが凹設されている。すなわち、固定具６２ａは固定具嵌め込み溝２４ｄに、固定具６２ｂは固定具嵌め込み溝２４ｃに、固定具６２ｃは固定具嵌め込み溝２４ｂに、固定具６２ｄは固定具嵌め込み溝２４ａに、それぞれ嵌め込まれ、これによって連結ロッド２１ａ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｄに固定することになる。

この実施形態のダイ１０、第１〜第３パンチ１１〜１３は、ダイ押え９ａ及びダイホルダ９ｂ、パンチ押え９ｃ及びパンチ受け板９ｄ等の各アダプタによって、ダイプレート２０ａ及び第１〜第３パンチプレート２０ｂ〜２０ｄにセットされる。

外段取りでそれぞれ別個にユニット化した、受圧シリンダ機構としての筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、パンチセット２ｂ〜２ｄ及びダイセット２ａと、の組み立て作業について説明する。まず、外段取りでユニット化したダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄのミドルプレート７をミドルプレート支持台８に載せ、位置決めする。ミドルプレート支持台８は、ミドルプレート７を第３パンチプレート２０ｄと連結プレート６ａ〜６ｄの間に位置させる高さで設けられており、ミドルプレート支持台８の上部には、ミドルプレート７をスライドさせるＬ型形状のスライド部８ａが設けられている。したがって、ミドルプレート７をミドルプレート支持台８に載せる場合には、ミドルプレート支持台８に設けたスライド部８ａまでミドルプレート７を持ち上げてスライドさせることで、設置するようにすれば良い。このようにしてミドルプレート７がミドルプレート支持台８に設置されると、ガイド孔７ａ〜７ｄは、連結プレート６ａ〜６ｄの連結凹部６０ａ〜６ｃ及び連結孔６０ｄに対応した上方位置に位置決めされ、中央のガイド孔７ｅには、中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａが挿通される。

継いで、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄと下部シリンダ５を駆動して連結プレート６ａ〜６ｄを上昇させ、連結ロッド２１ｂ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｃの連結凹部６０ａ〜６０ｃに挿入すると共に連結ロッド２１ａを連結プレート６ｄの連結孔６０ｄに貫挿する。そして、図３に示したように、固定具６２ａ〜６２ｄを、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄに嵌め込み、所定数のボルトで固定する。本実施形態では、固定具６２ａ〜６２ｄを各プレートにつき２個のボルト６３で連結プレート６ａ〜６ｄ上に固定する。コアロッド１４は、コアピストン４１ａの上端に設けられたネジ穴に螺合させる。このときの筒状シリンダ４ｂ〜４ｄの駆動は、作用凹部４８ｂ〜４８ｄにおける流体圧駆動により実行することができる。

固定具６２ａ〜６２ｃは連結プレート６ａ〜６ｃの上面においてボルト６３で固定されているが、固定具６２ｄは連結プレート６ｄの下面においてボルト６３で固定されされている。ダイセット２ａの連結ロッド２１ａは、パンチセット２ｂ〜２ｃの連結ロッド２１ｂ〜２１ｄと同様に、連結プレート６ｄの上面側で固定してもよいが、ダイプレート２０ａの場合、ダイ１０に対する下部シリンダ５の抜き出し力が下方へ大きく働くことから、ダイセット２ａの連結ロッド２１ａについては引張力が発生するので、連結プレート６ｄの下面側で固定した方が良い。そこで、連結プレート６ｄの下面に突き出た部分の連結ロッド２１ａにある固定具嵌め込み溝２４ａに固定具６２ｄを嵌め込み、下面からボルト６３で固定する構成とし、下部シリンダ５による抜き出し力に対する耐力を増してある。

以上のように、ユニット化したダイセット２ａ及びパンチセット２ｂ〜２ｄと、ユニット化した筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、を連結固定するという、従来に比べ簡易な作業で、組み立てを行うことができる。

図５〜図７は、図１の粉末成形プレス機械１による製造過程の各工程を示している。すなわち、図５は充てん工程、図６は加圧工程、図７は抜き出し工程である。

図５の充てん工程では、上部シリンダ（図示せず）によって上パンチ１５を上昇させ、そして、下部シリンダ５、中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄの駆動制御により、ダイ１０、コアロッド１４、第１〜第３パンチ１１〜１３（下パンチ）を、充てん・加工位置まで上昇させ、位置決めを行う。このときの筒状シリンダ４ｂ〜４ｄの駆動は、作用凹部４８ｂ〜４８ｄにおける流体圧駆動により実行できるので、従来に比べてスピーディに行うことができる。

続いて、体積充てん（落とし込み充てんや吸い込み充てん）、オーバフィルシステム、アンダフィルシステムなどの各充てん方式に従って、コアロッド１４及び第１〜第３パンチ１１〜１３によりダイ１０の内側に形成された充てん空間内（つまり成形型）に、粉末１６を充てんする。この場合、ダイや各パンチの位置決めの基準は下パンチのうちの第３パンチ１３である。

図６の加圧工程では、上部シリンダを駆動して上パンチ１５を下降させ、ダイ１０、第１〜第３パンチ１１〜１３及びコアロッド１４によって形成された成形型内の粉末１６を加圧する。ことのとき、第１〜第３パンチ１１〜１３が、上パンチ１５からの負荷荷重を受け止めることになる。したがって、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄは、第１〜第３パンチ１１〜１３にかかる負荷荷重をパンチセット２ｂ〜２ｃ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを介して受け、図６に示した加圧位置で、主にメインのシリンダ内流体圧力（各シリンダ４ａ〜４ｄの作用室内圧力）によって荷重に対抗する。また、上パンチ１５の加圧によって、ダイ１０及びコアロッド１４には下向き成分の側圧が加わるので、下部シリンダ５及びコアピストン４１ａにも下向きの負荷荷重が伝わり、図６に示したようにダイ用ピストン５１及びコアピストン４１ａは、負荷荷重と流体圧力との均衡位置にくる。

図７の抜き出し工程では、上部シリンダを駆動して上パンチ１５を上昇させ、そして下部シリンダ５によってダイ１０を下降させると共に、コアロッド１４を中心シリンダ４ａによって下降させて圧粉体の成形品１７を抜き出す。その際に、第１パンチ１１及び第２パンチ１２は筒状シリンダ４ｃ，４ｄによって下降させる一方、第３パンチ１３は、そのまま抜き出し位置の基準として使用する。この筒状シリンダ４ｃ，４ｄの下降は、作用凹部４８ｃ，４８ｄにおける流体圧駆動により実行することができる。

これら中心シリンダ４ａ、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５の駆動は、サーボ制御（数値制御）によって行われる。そのサーボ制御のための制御機器は、連結プレート６ａ〜６ｄに取り付けてある（図示せず）。

以上説明したピストン凸条及び作用凹部を含んで構成されたサブシリンダ構造は、上記実施形態の粉末成形プレス機械１に限らず、例えば上述の特許文献３に記載されているその他の例の粉末成形プレス機械であっても、適用可能である。

粉末成形プレス機械の実施形態を示した要部断面図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面図。 図１の粉末成形プレス機械の概略斜視図。 充てん工程を説明する粉末成形プレス機械の要部断面図。 加圧工程を説明する粉末成形プレス機械の要部断面図。 抜き出し工程を説明する粉末成形プレス機械の要部断面図。

符号の説明

１ 粉末成形プレス機械
２ａ ダイセット
２ｂ〜２ｄ パンチセット
３ ベースプレート
４ａ 中心シリンダ
４ｂ〜４ｅ 筒状シリンダ
５ 下部シリンダ
６ａ〜６ｄ 連結プレート
７ ミドルプレート
７ａ〜７ｅ ガイド孔
８ ミドルプレート支持台
８ａ スライド部
９ａ ダイ押え
９ｂ ダイホルダ
９ｃ パンチ押え
９ｄ パンチ受け板
１０ ダイ
１１〜１３ 第１〜第３パンチ（下パンチ）
１４ コアロッド
１５ 上パンチ
１６ 粉末
１７ 成形品
２０ａ ダイプレート
２０ｂ〜２０ｄ パンチプレート
２１ａ〜２１ｄ 連結ロッド
２２ ネジ
２３ｂ〜２３ｄ ガイド孔
２４ａ〜２４ｄ 固定具嵌め込み溝
４０ａ〜４０ｅ 環状壁
４１ａ コアピストン
４１ｂ〜４１ｅ 環状ピストン
４２ａ〜４２ｄ ピストンロッド
４３ 封止蓋
４４ａ〜４４ｄ シールハウジング
４５ シール部材
４６ａ〜４６ｄ 配管口
４７ｂ〜４７ｄ ピストン凸条
４８ｂ〜４８ｄ 作用凹部
５０ ダイ用シリンダ壁
５１ ダイ用ピストン
５２ 可動ロッド
５３ ダイ用ピストンヘッド
６０ａ〜６０ｃ 連結凹部
６０ｄ 連結孔
６１ ガイド孔
６２ａ〜６２ｄ 固定具
６３ ボルト

Claims (4)

1. ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械において、
   前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、
   前記パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、
   を備えると共に、
   前記コアロッドと連結される中心シリンダ及び該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダをベースプレート上に配設し、
   前記筒状シリンダと少なくとも前記パンチセットの連結ロッドとを連結して、
   前記中心シリンダ及び前記筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記コアロッド及び前記パンチを動作させるようになっており、
   前記中心シリンダは、前記ベースプレートに立設された中央の環状壁と、該環状壁内を作用室として駆動されるコアピストンと、を含んで構成されると共に、
   前記筒状シリンダは、前記中央の環状壁を囲繞するようにして所定間隔で前記ベースプレートに立設された環状壁と、該環状壁で囲まれた囲繞空間を作用室として駆動される環状ピストンと、を含んで構成され、
   そして、前記環状ピストンの側面にピストン凸条が周設され且つ前記環状壁の側面に前記ピストン凸条を収容する作用凹部が周設されており、
   前記作用室に対する作動流体の注入及び排出と、前記作用凹部に対する作動流体の注入及び排出と、により前記環状ピストンを駆動できるようになっている
   ことを特徴とする粉末成形プレス機械。
2. 前記ピストン凸条が前記環状ピストンの内周側面に周設され且つ前記作用凹部が前記環状壁の外周側面に周設されていることを特徴とする請求項１記載の粉末成形プレス機械。
3. ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械において、
   前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、
   前記パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、
   を備えると共に、
   前記コアロッドと連結される中心シリンダ及び該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダをベースプレート上に配設し、
   前記筒状シリンダと少なくとも前記パンチセットの連結ロッドとを連結して、
   前記中心シリンダ及び前記筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記コアロッド及び前記パンチを動作させるようになっており、
   前記中心シリンダは、前記ベースプレートに立設された中央の環状壁と、該環状壁内を作用室として駆動されるコアピストンと、を含んで構成されると共に、
   前記筒状シリンダは、前記中央の環状壁を囲繞するようにして所定間隔で前記ベースプレートに立設された環状壁と、該環状壁で囲まれた囲繞空間を作用室として駆動される環状ピストンと、を含んで構成され、
   そして、前記環状壁の側面にピストン凸条が周設され且つ前記環状ピストンの側面に前記ピストン凸条を収容する作用凹部が周設されており、
   前記作用室に対する作動流体の注入及び排出と、前記作用凹部に対する作動流体の注入及び排出と、により前記環状ピストンを駆動できるようになっている
   ことを特徴とする粉末成形プレス機械。
4. 前記ピストン凸条が前記環状壁の外周側面に周設され且つ前記作用凹部が前記環状ピストンの内周側面に周設されていることを特徴とする請求項３記載の粉末成形プレス機械。

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