JP5222614B2 - 粉体プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体プレス装置、特に、焼結材料として用いられる、金属等の粉末で成形した圧粉成形体を製造するための粉体プレス装置に関する。

通常、焼結材料として用いられる圧粉成形体は、ロータリープレスなどの、低コストかつ大量に製造できるプレス装置により製造される。ロータリープレスとは、粉体の加圧成形を連続させることで量産化を図ることができるプレス装置である。具体的には、水平回転可能なテーブルに複数の金型を取り付けることが可能で、テーブルを回転させ、その金型が一周回転することにより、粉末の充填→調整→加圧→取り出しという工程を連続して行うことができるプレス装置である。

しかし、複雑な形状及び層構造を有する成形体、例えば、型出し形状を有するバルブシート（バルブと接触し、燃焼室の気密を保つ部品）等の成形体については、前記ロータリープレスを用いた製造が行えないという問題があった。ここで、図１(ａ)は、斜め上方から見た型出し形状のバブルシートの一例であり、図１(ｂ)は、型出し形状のバルブシートの一部の断面であるが、図１(ａ)及び(ｂ)からもわかるように、バルブシートは、型出し形状及び精密さが要求される層構造（図１(ｂ)では、第１層２１０と第２層２２０とからなる層構造）を有しているため、従来のロータリープレスで成形することは困難であった。

そのため、型出し形状を成形するための装置としては、従来、図２に示すように、テーブル１１０に、取付孔１２０を配設し、該取付孔１２０に、合金用粉体が充填されて圧縮成形される成形空間を画定する内型（図示せず）と、前記成形空間内に２種類の異なる合金用粉体である第１及び第２の粉体を積層するように充填して圧粉体を形成するため、下方から上昇させて押圧する下パンチ（図示せず）とを具え、前記テーブル１１０の上方位置に、前記成形空間内に充填される前記第１粉体を供給する第１粉体供給手段１４０と、前記成形空間内に充填された前記第１粉体を押圧する昇降可能な仮押しパンチ１５０と、前記成形空間内前記第２粉体を供給する第２粉体供給手段１６０と、前記成形空間の上方に位置し、前記粉体を圧縮するための、昇降移動可能な成形体を形成する上パンチ１７０とを具え、前記第１粉体供給手段１４０、前記仮押しパンチ１５０及び前記第２粉体供給手段１６０のそれぞれが、前記成形空間の上方へと順番に水平移動することで、第１粉体充填、仮押し、第２粉体充填を行い、その後、上パンチを下降させることによって主圧縮成形工程を行う粉体プレス装置１００が挙げられる。

しかしながら、図２に示すような従来の粉体プレス装置１００は、型出し形状の成形が可能であるものの、一つの装置で一品ずつ圧縮成形しているため、成形効率が悪いという問題があった。
また、前記粉体プレス装置１００は、前記第１粉体供給手段１４０、前記仮押しパンチ１５０及び前記第２粉体供給手段１６０のそれぞれを、前記成形空間の上方へと水平移動させた後、粉体の供給やプレスを行うため、装置の制御が複雑となることから、コストの高騰を招き、装置の故障が多くなるという問題もあった。

本発明の目的は、成形効率がよく、低コストで、型出し形状等の複雑な形状の圧縮成形ができる粉体プレス装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）水平回転可能な回転テーブルに、その周方向に沿って等間隔に少なくとも６個の取付孔を配設し、該取付孔ごとに、前記回転テーブルに固定された両端開口の筒状外型と、該該外型とともに合金用粉体が充填されて圧縮成形される成形空間を画定する昇降移動可能な内型と、前記成形空間内に２種類の異なる合金用粉体である第１及び第２の粉体を積層するように充填して圧粉体を形成するため、下方から上昇させて押圧する昇降移動可能な下パンチとを具え、前記各取付孔に対応する上方位置に、それぞれ、前記下パンチを初期位置に設定する位置決め手段と、前記成形空間内に充填される前記第１粉体を供給する第１粉体供給手段と、前記成形空間に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記成形空間内に充填された前記第１粉体を押圧して第１仮圧縮成形体を形成する仮押しパンチと、前記成形空間内の第１仮圧縮成形体上に充填される前記第２粉体を供給する第２粉体供給手段と、前記成形空間内に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記成形空間内に充填された前記第２粉炭を押圧し、圧縮された該第２粉体の上端面位置を前記成形空間の上端縁位置よりも1〜7mm低くする第２仮圧縮成形体を形成するトランスファーパンチと、前記成形空間に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記下パンチとの連携動作により、前記成形空間内に充填された前記第２仮圧縮成形体を押圧し、主圧縮成形体を形成する上パンチとを具え、前記回転テーブルは、前記取付孔の配設間隔ごとに同一方向に間欠回転移動し、前記仮押しパンチ、前記トランスファーパンチ及び前記上パンチは、いずれも、水平移動を行うことなく昇降移動のみ行い、前記上パンチの圧力が下死点前0.3mmで350〜700MPaの範囲であり、前記回転テーブルが一回転するごとに、二層構造の圧粉成形体を１つ製造することを特徴とする粉体プレス装置。

（２）前記テーブルは、前記下パンチの下方に、該下パンチの落下を防ぐための落下防止ブロックをさらに有する上記（１）記載の粉体プレス装置。

（３）前記下パンチは、昇降移動するための駆動装置及び上下位置を調整するための保持機構を有する上記（１）又は（２）記載の粉体プレス装置。

（４）前記外型の段深さが、5〜25mmの範囲である上記（１）、（２）又は（３）記載の粉体プレス装置。

（５）前記仮押しパンチは、その先端の押圧部が交換可能な部材からなる上記（１）〜（４）のいずれか１項記載の粉体プレス装置。

（６）前記上パンチの圧力は、下死点前0.3mmで350〜700MPaの範囲である上記（１）〜（５）のいずれか１項記載の粉体プレス装置。

この発明によれば、従来の１つずつ圧縮成形する粉体プレス装置と比べて、成形効率がよく、低コストで、型出し形状等の複雑な形状の圧縮成形を、高寸法精度で行える粉体プレス装置を提供することが可能となった。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図３は、本発明に従う粉体プレス装置を構成するテーブルの、取付孔位置がわかるように、上方から見た状態を模式的に示した平面図であり、図４(ａ)及び(ｂ)は、本発明のテーブルの一部について模式的に示した断面図である。

本発明による粉体プレス装置１は、図３に示すように、テーブル１０に、その周方向に沿って等間隔に少なくとも６個の取付孔１１（図では６個の取付孔１１ａ〜１１ｆ）を配設し、これらの取付孔１１ごとに、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、筒状外型１２と、内型１３と、下パンチ１４とを具え、さらに、前記各取付孔１１に対応する上方位置に、それぞれ、位置決め手段２０と、第１粉体供給手段３０と、仮押しパンチ４０と、第２粉体供給手段５０と、トランスファーパンチ６０と、上パンチ７０とを具える。

本発明の粉体プレス装置１の前記回転テーブル１０は、前記取付孔１１の配設間隔ごとに間欠回転移動し、前記仮押しパンチ４０、前記トランスファーパンチ６０及び前記上パンチ７０は、いずれも、水平移動を行うことなく昇降移動のみ行うことを特徴とする。
前記仮押しパンチ４０、前記トランスファーパンチ６０及び前記上パンチ７０を、それぞれ昇降移動のみさせればいいため、特に、各パンチ４０、６０、７０を前記取付孔１１上まで水平移動させる動作や、正確なプレスが行えるようにするための微細な位置調整をすること等の複雑な制御をすることなく、さらに、少なくとも６つの成形体の製造を、順次工程をずらしながら同時に行うことができる結果、従来の粉体プレス装置に比べて、低コストで、かつ効率的に、型出し形状等の複雑な形状の圧縮成形ができるためである。

以下に、本発明の粉体プレス装置１についての詳細を述べる。
（テーブル）
本発明のテーブル１０は、３に示すように、その周方向に沿って等間隔に少なくとも６個の取付孔１１ａ〜１１ｆを配設し、この取付孔１１ａ〜１１ｆごとに、図４ (ｂ)に示すように、前記回転テーブル１０に固定された両端開口の筒状外型１２と、外型１２とともに合金用粉体３１、５１が充填されて圧縮成形される成形空間１５を画定する昇降移動可能な内型１３と、前記成形空間１５内に２種類の異なる合金用粉体である第１粉体３１及び第２粉体５１を積層するように充填して圧粉体７１を形成するため、下方から上昇させて押圧する昇降移動可能な下パンチ１４とを具える。

前記テーブル１０の形状は、特に限定はされないが、効率的に間欠回転が行えるように、図３に示すような円板形状を有することが好ましく、そのサイズについても、製造する成形体のサイズによって種々の大きさを有することができるため、特に限定はされない。

前記テーブル１０に配設される取付孔１１は、前記外型１２や、内型１３などを、テーブル１０の内部に具えることができるように、テーブル１０を貫通するように設けられた孔であり、前記テーブル１０の上方に位置する、前記第１粉体供給手段３０、前記仮押しパンチ４０、前記第２粉体供給手段５０、前記トランスファーパンチ６０及び前記上パンチ７０と、それぞれ対向するように、少なくとも６個設けられる。なお、前記取付孔１１の大きさや形状については、製造する成形体のサイズや形状によるため、特に限定はされない。

また、前記外型１２は、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、前記回転テーブル１０の取付孔１１に固定された両端開口の筒状の型であり、圧縮成形体７１の外面形状を形成することができる。前記外型１２の構成は、所定の圧力に耐え得るように、超硬合金や高速度鋼等の金属などからなることが好ましい。さらに、前記外型の形状は、直径については成形体のサイズによって種々の値をとることができるが、その段深さＤ（成形空間の上縁位置１５ａから外型の段差位置１２ａまでの深さ）が、5〜25mmの範囲であることが好ましい。5mm未満では、深さが十分でないために成形できるサイズが限定されるためであり、25mm超えの場合、前記第１粉体３１を充填した際に、粉体が前記外型の内壁１２ｂ側に偏るため、前記第１粉体３１と前記第２粉体５１との境界に乱れが生じる恐れがあるからである。ここで、図５(ａ)は、段深さＤが12mmの外型１２を有する外型を具えた粉体プレス装置により成形した圧縮成形体７１の断面を示した写真であり、図５(ｂ)は、段深さＤが28mmの外型１２を有する外型を具えた粉体プレス装置により製造した圧縮成形体７１の断面を示した写真であるが、段深さＤが5〜25mmの範囲である外型１２を用いて成形した圧縮成形体７１の断面は、直線状の綺麗な境界を有するのに対して、段深さＤが25mmを超える外型１２を用いて成形した圧縮成形体７１の断面は、中央部で境界の乱れが生じていることがわかる。

前記内型１３は、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、圧縮成形体７１の内面形状を定めることができる昇降移動可能な型であり、駆動装置（図示せず）により上昇することで、前記外型とともに成形空間１５を画定することができる（図４(ｂ)）。前記内型１３の構成は、所定の圧力に耐え得るように、超硬合金や合金工具鋼等の金属などからなることが好ましい。

前記下パンチ１４は、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、前記成形空間１５の下方に位置し、下方から上昇することで、前記成形空間１５内に充填された合金用粉体３１、５１を押圧するための部材である。また、前記下パンチ１４の形状は、前記成形空間１５と緊密嵌合する形状を有し、その先端１４ａは、所定の圧縮成形体７１に応じて任意の形状を有することができる。さらに、前記下パンチ１４は、昇降移動ができるように、モーター等からなる駆動装置（図示せず）を具え、上下移動を調整するための保持機構１８を有することが好ましい。前記圧縮成形体７１は、精密な部品となるため、微細なズレについても抑制できるように調整する必要があるためである。

また、前記テーブル１０は、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、前記下パンチ１４の下方に、該下パンチ１４の落下を防ぐための落下防止ブロック１６をさらに有することが好ましい。前記駆動装置や、前記保持機構１８によっても、前記下パンチ１４の落下を防止できない場合であっても、前記落下防止ブロック１６を設ければ、確実に前記下パンチの落下を防げるためである。なお、前記落下防止ブロック１６は、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように、支柱１７を用いてテーブル１０と一体化させることができ、図４(ｂ)に示すように、前記内型１３が過度に上昇しすぎるのを防げるように、内型のストッパーの役目を果たすことができる形状とすることがより好適である。

（テーブルの上方位置）
本発明の粉体プレス装置１は、図３に示すように、前記テーブル１０の前記各取付孔１１ａ〜１１ｆに対応する上方位置に、それぞれ、前記下パンチ１４を初期位置に設定するための位置決め手段２０と、前記成形空間１５内に充填される前記第１粉体３１を供給する第１粉体供給手段３０と、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状４０ａをもち、昇降移動可能であり、前記成形空間１５内に充填された前記第１粉体３１を押圧して第１仮圧縮成形体３１´を形成する仮押しパンチ４０と、前記成形空間１５内の第１仮圧縮成形体３１´上に充填される前記第２粉体５１を供給する第２粉体供給手段５０と、前記成形空間１５内に緊密嵌合する先端形状６０ａをもち、昇降移動可能であり、前記成形空間１５の上縁面位置１５ａよりも前記成形空間１５内に充填された前記第２粉体５１の上端面５１ａ位置を低くして第２仮圧縮成形体６１を形成するトランスファーパンチ６０と、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状７０ａをもち、昇降移動可能であり、前記下パンチ１４との連携動作により、前記成形空間１５内に充填された前記第２仮圧縮成形体６１を押圧し、主圧縮成形体７１を形成する上パンチ７０とを具える。

本発明の位置決め手段２０は、上述したように、前記下パンチ１４を初期位置に設定するための手段である。ここで、図６(ａ)〜(ｅ)は、前記位置決め手段２０の動きを説明するため、前記テーブル１０及び前記位置決め手段２０の断面を模式的に示した図である。前記位置決め手段２０は、図６(ａ)に示すように、前記下パンチ１４の位置決めを、確認信号を発生し、エアーシリンダー駆動することで行う円筒状の位置決めピン２２と、前記テーブル１０の周方向位置の確認を行う上ラム２１とを有する。

また、前記位置決め手段２０の動きとしては、まず、前記位置決めピン２２を上方から下方へと移動させて、前記下パンチ１４を押し下げながら、前記外型１２内に挿入し、位置を確認するための信号を発生させ（図６(ａ)及び(ｂ)）、その後、前記上ラム２１を上方から下方へと移動させて、前記外型１２内に挿入し、位置ズレがある場合には、前記テーブル１０の周方向に沿って移動することで位置の調整を行った後（図６(ｃ)、前記上ラム２１及び前記位置決めピン２２を、順番に上昇させることにより、前記外型１２から抜き出す（図６(ｃ) 及び(ｄ)）ことにより、前記下パンチ１４を初期位置に調整する。

本発明の第１粉体供給手段３０は、上述したように、前記第１粉体３１を前記成形空間１５内に充填するための手段である。ここで、図７(ａ)〜(ｆ)は、前記第１粉体供給手段３０の動きを説明するため、前記テーブル１０及び第１粉体供給手段３０の断面を模式的に示した図である。前記第１粉体供給手段３０は、図７(ａ)に示すように、第１粉体３１と、該第１粉体３１が充填されており、前記第１粉体３１の供給を行う第１粉箱３２と、該第１粉箱を水平移動させるための移動機構（図示せず）とを有する。

また、前記第１粉体供給手段３０の動きとしては、まず、前記取付孔１１上の中心軸線Ｘ上に前記第１粉体供給手段３０を移動させた後（図７(ａ)から図７(ｂ)へ移動）、前記粉箱３２から第１粉体３１を供給することにより、前記第１粉体３１を前記外型１２の内部へ充填する（図７(ｂ)）。その後、前記内型１３を下方から上方へと移動させ（図７(ｃ)）、さらに、前記下パンチ１４を上方へと移動させることにより（図７(ｄ)）、前記外型１２内に充填された第１粉体３１の一部を前記粉箱３２へと押し戻し、前記成形空間１５内に必要量の前記第１粉体３１が充填された状態にする。その後、前記第１粉体供給手段３０を、初期位置へと戻した後（図７(ｅ)）、前記下パンチ１４を下方へ移動させることにより、前記第２粉体を充填することができるように前記成形空間１５を再度設ける（図７(ｆ)）。

本発明の仮押しパンチ４０は、上述したように、前記成形空間１５内に充填された前記第１粉体３１を押圧して第１仮圧縮成形体３１´を形成するための手段である。ここで、図８(ａ)〜(ｃ)は、前記仮押しパンチ４０の動きを説明するため、前記テーブル１０及び仮押しパンチ４０の断面を模式的に示した図である。前記仮押しパンチ４０は、図８(ａ)に示すように、前記成形空間１５に緊密嵌合し、所定の先端形状４０ａを有し、前記仮押しパンチの昇降移動は、モーター等の動力源により行う。また、前記仮押しパンチは、ある程度の圧力に耐え得るように、その少なくとも先端４０ａが高速度鋼や、合金工具鋼等の金属からなることが好ましい。

また、前記仮押しパンチ４０の動きとしては、前記仮押しパンチを上方から下方へと移動させることにより、所定の圧力、好ましくは2〜20MPaで、前記第１粉体３１を押圧し、前記第１粉末３１を第１仮圧縮成形体３１´とした後（図８(ａ)及び(ｂ)）、前記仮押しパンチ４０を上方へと移動させる（図８(ｃ)）。

さらに、前記仮押しパンチ４０は、その先端形状４０ａが交換可能な部材からなることが好ましい。前記先端形状４０ａが交換可能であれば、１つの装置で複数の種類の圧縮成形体の成形が可能となり、さらに、前記仮押しパンチ４０を装置から取り外すことがないため、前記仮押しパンチ４０と、前記成形空間１５との位置関係の調整等の複雑な調整作業が不要となるためである。

本発明の第２粉体供給手段５０は、上述したように、前記第２粉体５１を前記成形空間１５内の第１仮圧縮成形体３１´上に充填するための手段である。ここで、図９(ａ)〜(ｃ)は、前記第２粉体供給手段５０の動きを説明するため、前記テーブル１０及び第２粉体供給手段５０の断面を模式的に示した図である。前記第２粉体供給手段５０は、図９(ａ)に示すように、第２粉体５１と、該第２粉体５１が充填されており、前記第２粉体５１の供給を行う第２粉箱５２とを有する。

また、前記第２粉体供給手段５０の動きとしては、まず、前記テーブル１０の前記取付孔１１を、前記第２粉体供給手段５０の下へと移動させた後（図９(ａ)）、前記粉箱５２から第２粉体５１を供給することにより、前記第２粉体５１を、前記成形空間１５内の第１仮圧縮成形体３１´上に充填する（図９(ｂ)）。その後、前記テーブル１０を回転させることにより間仕切りを行う（図９(ｃ)）。

本発明のトランスファーパンチ６０は、上述したように、前記成形空間１５の上縁面位置１５ａよりも前記成形空間１５内に充填された前記第２粉体５１の上端面５１ａ位置を低くして第２仮圧縮成形体６１を形成するための手段である。ここで、図１０(ａ)〜(ｃ)は、前記トランスファーパンチ６０の動きを説明するため、前記テーブル１０及びトランスファーパンチ６０の断面を模式的に示した図である。前記トランスファーパンチ６０は、図１０(ａ)に示すように、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状６０ａを有し、トランスファーパンチ６０の昇降移動は、上ラムの昇降移動により行う。また、前記トランスファーパンチ６０は、ある程度の圧力に耐え得るように、その少なくとも先端６０ａが高速度鋼や、合金工具鋼等の金属からなることが好ましい。

また、前記トランスファーパンチ６０の動きとしては、上方から下方へと移動することにより、所定の圧力、好ましくは0.2〜１MPaの範囲で、前記第２粉体５１の上端面５１ａを押圧し、前記第１粉体３１及び前記第２粉体の複合体を、第２仮圧縮成形体６１とした後（図１０(ａ)及び(ｂ)）、前記トランスファーパンチ６０を上方へと移動させる（図１０(ｃ)）。

前記トランスファーパンチ６０により、前記第２粉体５１の上端位置５１ａを、前記成形空間１５の上端位置１５ａよりも下げるのは、次の工程である上パンチによる圧縮成形の際に、前記第２粉体５１が外部に飛散することを防ぐことができるからである。さらに、前記トランスファーパンチ６０は、前記第２粉体５１の上端位置５１ａを1〜7mmの範囲で下げることが好ましい。1mm未満では、前記第２粉体５１の上端面５１ａ位置を十分に低くできていないため、上パンチによる圧縮成形の際に、前記第２粉体５１が外部に飛散する恐れがあるためであり、7mm超えでは、前記第２粉体５１の上端面５１ａ位置が低すぎるため、上パンチによる圧縮成形が十分に行えない恐れがあるからである。

本発明の上パンチ７０は、上述したように、前記成形空間１５内に充填された前記第２仮圧縮成形体６１を押圧し、主圧縮成形体７１を形成するための手段である。ここで、図１１(ａ)〜(ｅ)は、前記上パンチ７０の動きを説明するため、前記テーブル１０及び上パンチ７０の断面を模式的に示した図である。前記上パンチ７０は、図１１(ａ)に示すように、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状７０ａを有し、上パンチ７０の昇降移動は、モーター等の動力源により行う。また、上パンチ７０は、ある程度の圧力に耐え得るように、その少なくとも先端７０ａが高速度鋼や、合金工具鋼等の金属からなることが好ましい。さらに、前記上パンチ７０は、前記主圧縮成形体７１の内径テーパーの成形を行うための、成形テーパーコア７２を具えている。

また、前記上パンチ７０の動きとしては、上方から下方へと移動することにより、所定の圧力、好ましくは下死点前0.3mmで350〜700MPaで、前記第２仮圧縮成形体６１の上端面６１ａを押圧し、主圧縮成形体７１を形成した（図１１(ａ)及び(ｂ)）。その後、前記主圧縮成形体７１を取り出すとき、前記主圧縮成形体７１に成形テーパーコアが嵌合しているとダイから主圧縮成形体を下方から下パンチで押し出すために大きな圧力が必要となるため、前記成形テーパーコア７２を上方へと移動させた（図１１(ｃ)）。その後、前記上パンチ７０により前記主圧縮成形体７１に対して2〜20MPa程度の圧力を加えた状態で、前記下パンチ１４を下方から上方へと移動させることにより、前記主圧縮成形体７１を押し出した（図１１(ｄ)）後、前記上パンチ７０を上方に移動させて元の位置に戻す（図１１(ｅ)）。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、本発明に従う粉体プレス装置を実施し、評価を行った。
（実施例１）
実施例１は、本発明に従う粉体プレス装置１として、図３及び図４に示すように、テーブル１０に、その周方向に沿って等間隔に６個の取付孔１１を配設し、該取付孔１１ごとに、前記回転テーブル１０に固定された両端開口の筒状外型１２と、該外型１２とともに粉体３１、５１が充填されて圧縮成形される成形空間１５を画定する昇降移動可能な内型１３と、前記成形空間１５内に２種類の異なる粉体である第１粉体３１及び第２粉体５１を積層するように充填して圧粉体７１を形成するため、下方から上昇させて押圧する昇降移動可能な下パンチ１４とを具え、図３及び図６〜１１に示すように、前記テーブル１０の前記各取付孔１１に対応する上方位置に、それぞれ、前記下パンチ１４を初期位置にするための位置決め手段２０（図６）と、前記成形空間１５内に充填される前記第１粉体３１を供給する第１粉体供給手段３０（図７）と、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状４０ａをもち、上方から下降移動させることにより、前記成形空間１５内に充填された前記第１粉体３１を押圧して第１仮圧縮成形体３１´を形成する昇降可能な仮押しパンチ４０（図８）と、前記成形空間１５内の第１仮圧縮成形体３１´上に充填される前記第２粉体５１を供給する第２粉体供給手段５０（図９）と、前記成形空間１５内に緊密嵌合する先端形状６０ａをもち、上方から下降移動させることにより、前記成形空間１５の上縁面位置１５ａよりも前記成形空間１５内に充填された前記第２粉体５１の上端面５１ａ位置を３mm低くして第２仮圧縮成形体６１を形成するトランスファーパンチ６０（図１０）と、前記成形空間１５に緊密嵌合する先端形状７０ａをもち、前記下パンチ１４の上昇移動とともに、上方から下降移動させることにより、前記成形空間１５内に充填された前記第２仮圧縮成形体６１を、下死点前0.3mmで600MPaの圧力で押圧し、主圧縮成形体７１を形成する上パンチ７０（図１１）とを具え、前記回転テーブル１０は、前記取付孔１１の配設間隔ごとに間欠回転移動し、前記第１粉体供給手段３０、前記仮押しパンチ４０、前記第２粉体供給手段５０、前記トランスファーパンチ６０及び前記上パンチ７０は、いずれも、水平移動を行うことなく昇降移動のみ行う（小型油圧ユニットを用いた粉体プレス装置１）を用いて、型出し形状の圧縮成形体（主圧縮成形体７１）を得た。
なお、前記テーブル１０は、直径0.26mで、合金工具鋼からなり、落下防止ブロック１６を有する。また、前記取付孔１１の直径は70mmであり、前記外型１２の段深さＤは、１２mmであり、前記下パンチ１４は昇降移動するための駆動装置及び上下位置を保持するための機構１８を有する。さらに、前記第１粉体３１として、鉄粉、炭素粉末、潤滑剤の混合粉を用い、前記第２粉体３２として、鉄粉、硬質粒子、炭素粉末、潤滑剤の混合粉を用いた。

（比較例１）
比較例１は、図２に示すような、テーブル１１０に、取付孔１２０を配設し、該取付孔１２０に、粉体が充填されて圧縮成形される成形空間を画定する内型１３０と、前記成形空間内に２種類の異なる粉体である第１及び第２の粉体を積層するように充填して圧粉体を形成するため、下方から上昇させて押圧する下パンチ（図示せず）とを具え、前記テーブル１１０の上方位置に、前記成形空間内に充填される前記第１粉体を供給する第１粉体供給手段１４０と、前記成形空間内に充填された前記第１粉体を押圧する昇降可能な仮押しパンチ１５０と、前記成形空間内前記第２粉体を供給する第２粉体供給手段１６０と、前記成形空間の上方に位置し、上方から下降移動させることにより、前記粉体を圧縮して成形体を形成する上パンチ１７０とを具え、前記第１粉体供給手段１４０、前記仮押しパンチ１５０及び前記第２粉体供給手段１６０のそれぞれが、前記成形空間の上方へと水平移動することで、第１粉体充填、仮押し、第２粉体充填及び主圧縮成形工程を行う粉体プレス装置１００を用いて型出し形状の圧縮成形体を得た。

上記実施例及び比較例について評価を行った。評価方法を以下に示す。
成形効率について評価を行った。上記実施例及び比較例の粉体プレス装置によって、１時間あたりに得られた圧縮成形体の数を計測し、比較することで評価を行った。

上記の計測結果を表１に示す。

表１の結果から、実施例１の粉体プレス装置は、同様の型出し形状を成形している比較例２の粉体プレス装置に比べて、１時間あたり２倍の成形を行っており、成形効率が大幅に優れることがわかる。

本発明によれば、従来の１つずつ圧縮成形する粉体プレス装置と比べて、成形効率がよく、低コストで、型出し形状等の複雑な形状の圧縮成形、高寸法精度で行える粉体プレス装置を提供することが可能となる。

本発明に従う型出し形状の製品について模式的に示した図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)は拡大した断面図である。 従来の粉体プレス装置について模式的に示した平面図である。 本発明の粉体プレス装置について模式的に示した平面図である。 本発明の粉体プレス装置のテーブルについての断面模式図であり、(ａ)は内型が下がった状態、(ｂ)は内型が上昇した状態を示す。 型出し形状の圧縮成形体の断面を示した写真であり、 (ａ)は、段深さが12mmの外型を用いた粉体プレス装置により成形した圧縮成形体の断面であり、 (ｂ)は、段深さが28mmの外型を用いた本発明の粉体プレス装置により成形した圧縮成形体の断面である。 本発明のテーブル及び位置決め手段の断面模式図であり、前記テーブルと前記位置決め手段との相互作用により、位置決めする動きを説明するための図である。 本発明のテーブル及び第１粉体供給手段の断面模式図であり、前記テーブルと前記第１粉体供給手段との相互作用により、第１粉体を供給する動きを説明するための図である。 本発明のテーブル及び仮押しパンチの断面模式図であり、前記テーブルと前記仮押しパンチとの相互作用により、第１粉体を押圧する動きを説明するための図である。 本発明のテーブル及び第２粉体供給手段の断面模式図であり、前記テーブルと前記第２粉体供給手段との相互作用により、第２粉体を供給する動きを説明するための図である。 本発明のテーブル及びトランスファーパンチの断面模式図であり、前記テーブルと前記トランスファーパンチとの相互作用により、第２粉体の上端面位置を低くする動きを説明するための図である。 本発明のテーブル及び上パンチの断面模式図であり、前記テーブルと前記上パンチとの相互作用により、主圧縮成形体を形成する動きを説明するための図である。

符号の説明

１ 粉体プレス装置
１０ テーブル
１１ 取付孔
１２ 外型
１３ 内型
１４ 下パンチ
１５ 成形空間
１６ 落下防止ブロック
１７ 支柱
１８ 保持機構
２０ 位置決め手段
２１ 上ラム
２２ 前記位置決めピン
３０ 第１粉体供給手段
３１ 第１粉体
３２ 第１粉箱
４０ 仮押しパンチ
５０ 第２粉体供給手段
５１ 第２粉体
５２ 第２粉箱
６０ トランスファーパンチ
７０ 上パンチ
７１ 圧縮成形体
７２ 成形テーパーコア
１００ 粉体プレス装置
１１０ テーブル
１２０ 取付孔
１３０ 内型
１４０ 第１粉体供給手段
１５０ 仮押しパンチ
１６０ 第２粉体供給手段
１７０ 上パンチ
２００ バルブシート
２１０ 第１層
２２０ 第２層

Claims (6)

1. 水平回転可能な回転テーブルに、その周方向に沿って等間隔に少なくとも６個の取付孔を配設し、
   該取付孔ごとに、
   前記回転テーブルに固定された両端開口の筒状外型と、
   該外型とともに合金用粉体が充填されて圧縮成形される成形空間を画定する昇降移動可能な内型と、
   前記成形空間内に２種類の異なる合金用粉体である第１及び第２の粉体を積層するように充填して圧粉体を形成するため、下方から上昇させて押圧する昇降移動可能な下パンチと
   を具え、
   前記各取付孔に対応する上方位置に、それぞれ、
   前記下パンチを初期位置に設定する位置決め手段と、
   前記成形空間内に充填される前記第１粉体を供給する第１粉体供給手段と、
   前記成形空間に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記成形空間内に充填された前記第１粉体を押圧して第１仮圧縮成形体を形成する仮押しパンチと、
   前記成形空間内の第１仮圧縮成形体上に充填される前記第２粉体を供給する第２粉体供給手段と、
   前記成形空間内に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記成形空間内に充填された前記第２粉体を押圧し、圧縮された該第２粉体の上端面位置を前記成形空間の上端縁位置よりも1〜7mm低くする第２仮圧縮成形体を形成するトランスファーパンチと、
   前記成形空間に緊密嵌合する先端形状をもち、昇降移動可能であり、前記下パンチとの連携動作により、前記成形空間内に充填された前記第２仮圧縮成形体を押圧し、主圧縮成形体を形成する上パンチと
   を具え、
   前記回転テーブルは、前記取付孔の配設間隔ごとに同一方向に間欠回転移動し、前記仮押しパンチ、前記トランスファーパンチ及び前記上パンチは、いずれも、水平移動を行うことなく昇降移動のみ行い、前記上パンチの圧力が下死点前0.3mmで350〜700MPaの範囲であり、前記回転テーブルが一回転するごとに、二層構造の圧粉成形体を１つ製造することを特徴とする粉体プレス装置。
2. 前記テーブルは、前記下パンチの下方に、該下パンチの落下を防ぐための落下防止ブロックをさらに有する請求項１記載の粉体プレス装置。
3. 前記下パンチは、昇降移動するための駆動装置及び上下位置を調整するための保持機構を有する請求項１又は２記載の粉体プレス装置。
4. 前記外型の段深さが、5〜25mmの範囲である請求項１、２又は３記載の粉体プレス装置。
5. 前記仮押しパンチは、その先端の押圧部が交換可能な部材からなる請求項１〜４のいずれか１項記載の粉体プレス装置。
6. 前記トランスファーパンチの圧力が、0.2〜1MPaの範囲である請求項１〜５のいずれか１項記載の粉体プレス装置。

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