JP5479445B2 - 金属粉末から成形体を製造するための粉末プレス機 - Google Patents

Description

本発明は、上型構造体と、下型構造体と、金型キャビティを形成する金型構造体とを備え、金属粉末から成形体を製造するための粉末プレス機に関するものである。金型キャビティには金属粉末が充填可能であり、充填後、成形体を成形するために、上型構造体と下型構造体とを制御ユニットによって制御しながら、プレス方向に向けてプレスすることが可能である。下型構造体はプレートを有し、プレートの上部面に既述の金型構造体が設けられ、複数個の横プレス装置が固定される。これらの横プレス装置は、それぞれ駆動ユニットにより直線的に駆動可能な横プレス型を有する。各横プレス型は、前記プレス方向に対してほぼ垂直な横プレス方向において、金型構造体に形成した開口部を通して金型キャビティ内に押し込み、または金型キャビティから引き出すことができる。

上述した構造のプレス機としては、様々な構成のものが既知である。これらのプレス機は、粉末成形体を製造するために使用され、その成形体を後の工程において焼結することにより、多様な成形品を製造可能とし、成形品に対する種々のニーズに最適な形で応えることができるものである。例えば、使用時に大きな負荷が作用する刃先交換式ドリルが上述の方法により製造可能である。タングステンカーバイド等の材料を粉末プレスする場合、プレスは主として一方向のみ、通常は垂直方向のみに行われる。

プレス工程の前にクロスロッドを、プレス方向に対して垂直方向から金型壁に通して金型キャビティ内に挿入する構成の粉末プレス機も既知である。この場合、クロスロッドは通常、下型構造体の型に接触させる。これらのクロスロッドは、直接的な直線駆動手段により、例えば油圧で駆動される。これが可能なのは、上述のクロスロッドがその移動方向において、いかなるプレス力をも吸収する必要がないためである。

本発明の課題は、プレス工程中においても横プレス型により成形体を成形可能とし、プレスに際して生じる力を横プレス方向に吸収可能とするプレス機を製造することにある。

上記の課題は、それぞれの横プレス装置の駆動手段によって解決する：その駆動手段は、横プレス装置のフレームに固定された固定部と、この固定部に対して直線的に可動とした可動部から構成される直線駆動ユニットを含み、該可動部が、第一楔と接続されていることにより、第一楔面が第二楔面に作用し、第一楔の横プレス方向に対して略垂直方向に移動可能とされ、横プレス型のプレス位置を、調節可能なストッパにより固定し、このストッパは、第一楔の移動方向に対して垂直方向に調節できる第三楔により構成される。この第三楔は、フレーム内にて動かされ、かつ、第一楔面と協働する。

本発明に係る上述の構造により、金属粉末から成る成形体に横孔を設けることが可能となるだけでなく、成形体の側面に凹部を設けることも可能となる。これらの凹部は成形体を貫通していないため、横方向プレスに際して生じる力を、横プレス装置により吸収することができる。横プレス型用のチャネルは、環状の金型に設ける切欠き部によって形成することができる。金型構造体の内部は、完全に、または部分的に分割されていてもよく、その場合、横プレス型用のチャネルの切欠き部を形成するために、上述の金型部は相互に離間させる。これにより、横プレス型を環状の金型ホルダに挿入することができる。従って成形体の側面に凹部および／または突起を形成することが可能となる。また、ストッパにより、横プレス型の位置を、他の要素に影響されることなく、常に正確に合わせることができる。また、ストッパを第三楔により構成することにより、一方で極めて正確で微細な調節が可能となり、他方では、ストッパが非常に安定しているため、実質的に変形することがない。

各横プレス装置の駆動ユニットが、横プレス装置のフレームに固定した固定部と、この固定部に対して直線的に可動とした可動部から構成される直線駆動ユニットを含み、その可動部が第一楔と接続し、その第一楔の楔面が第二楔の楔面に作用し、第二楔が横プレス方向に際して第一楔に対してほぼ垂直に可動であるため、直線駆動ユニットを高い負荷に晒すことなく、プレス工程中に横プレス型に作用するプレス力を最適な形で吸収することができる。

好適には、第一楔および第二楔が、横プレス装置のフレーム内に設けた直線ガイド部に沿って可動である。この構成により、横プレス型に作用する力の大部分がフレームに吸収される。

好適には、金型構造体における横プレス型の位置は、測定装置により測定可能であり、かつ、制御ユニットに伝達可能であるため、横プレス型の位置が特定可能であり、ストッパを介して容易に横プレス型のプレス位置を調整することができる。

他の好適な実施形態によれば、それぞれの横プレス型が、対応する横プレス装置のカップリング装置によって支持されている。これにより、横プレス装置を実質的にあらゆる形の成形体におけるプレスに使用できる一方で、横プレス型を容易に交換することができるようになる。

さらに他の好適な実施形態では、各横プレス装置が突出したボルトを備えており、プレートに複数の穿孔が設けられている。このボルトは、横プレス装置をプレート上に載置した際に、上記穿孔の１つに締結され、複数の横プレス装置をプレート上の異なる位置に固定することができる。これにより、横プレス装置の大幅な位置決めが不要となり、予め規定された位置に合わせた横プレス装置を、個別の金型構造体に使用することができる。

好適には、プレートの穿孔に対応するねじ穴が設けられており、クランプねじを締結できるようになっている。これらのクランプねじは、対応する各横プレス装置のフレームに設けられた切欠き部に締結する。これにより、各横プレス装置を容易にプレート上の対応する位置に固定することができる。

クランプねじを締結する切欠き部は、好適には、横プレス装置のフレームにスリット状に形成されるため、プレート上のそれぞれの横プレス装置は、ボルトの周りにおいて、わずかに向きを変えることが可能であり、金型に向けて位置決め可能となる。その後、プレート上の横プレス装置をクランプねじにより固定することができる。

金型構造体と、プレートと、このプレート上に固定した３つの横プレス装置とを備える、下型構造体の斜視図である。 図１に係るプレートと、プレート上に固定した横プレス装置とを備える、金型構造体の平面図である。 プレス位置に調節した、横プレス型を取り除いた横プレス装置の斜視図である。 図３に係るカバープレートを取り除いた横プレス装置の斜視図である。 図３に係る横プレス装置の平面図であり、部分的に断面図を含む図である。 図７のVI‐VI面に沿う横プレス装置の断面図である。 図６のVII‐VII面に沿う横プレス装置の断面図である。 横プレス装置の横プレス型を引き戻した状態の斜視図である。 図８に係る横プレス装置のカバープレートを取り除いた状態の斜視図である。 図８に係る横プレス装置の平面図であり、部分的に断面図を含む図である。 図１２のXI-XI面に沿う横プレス装置の断面図である。 図１１のXII-XII面に沿う横プレス装置の断面図である。 図３に係る横プレス装置を、第二楔を取り除いた状態で示す斜視図である。

図１の概要図には、アダプタとして形成した下型構造体１が示されており、粉末プレス機（図示せず）を既知の態様で下型構造体１に嵌入することができる。下型構造体１上にプレート２が備わっており、プレート２の上部には金型構造体３が固定されている。プレート２上には横プレス装置４が固定されており、各横プレス装置４にはそれぞれ横プレス型５が設けられている。これらの横プレス型５は、以下に詳述する駆動ユニットにより直線的に駆動可能である。横プレス型５は、金型構造体３の金型７に設けた開口部６から、上述の金型構造体３に形成した金型キャビティ８に通じている。金型キャビティ８には金属粉末が充填可能であり、金属粉末はプレス工程に際して既知の態様で所望形状の成形体に形成される。

図１に示されているプレス機の構造に関し、プレート２の上部に３個の横プレス装置４が配置されている。当然のことながら、製造する成形体の種類および対応する金型に応じて、例えば２〜６個の横プレス装置を配置することも可能である。

金型構造体３および横プレス装置４の上部に、既知の態様で充填カバープレート（図示せず）を備えるため、プレート２の上部には支柱９を設ける。上述の充填カバープレート上に、充填カバーを既知の態様で可動的に設けるため、金型キャビティ８が金属粉末によって充填可能となる。

以下に詳述するように、横プレス装置におけるそれぞれの駆動ユニットは、流体シリンダを備えており、これらのシリンダへ流体を供給するために流体管10が設けられている。流体管10は、図示しない既知の態様で粉末プレス機の流体システムと接続しており、かつ、付属のバルブがプレス機の制御ユニットにより制御可能である。

図２は、プレート２の上部に配置した３個の横プレス装置４を示している。これらの横プレス装置４における横プレス型５は、金型７に挿入される。本実施形態における金型７は分割されており、この金型７の各分割部は、金型リング11に嵌入されている。金型７の分割部によって、横プレス型５のために対応する開口部６が形成される。

プレート２には複数の穿孔12が設けてあり、これらの穿孔12は、それぞれの横プレス装置４に備わるボルト13（図７参照）を締結するものである。ボルト13は、横プレス装置４の底面部から突出するため、横プレス装置４をプレート２の上部に載置することが可能となる。プレートに設けたそれぞれの穿孔12に、２個の対応するねじ穴14が設けられ、それらのねじ穴14にクランプねじ15を締結して、横プレス装置４をプレート２の上部に固定可能とする。これらのクランプねじ15用に、横プレス装置４にスリット状に形成した切欠き部16が設けられているため、それぞれの横プレス装置４の向きを穿孔12内にて、ボルト13（図７参照）の周りにおいてわずかに変更することが可能であり、クランプねじを介して対応する位置に固定することができる。従って、図２に係る実施形態の金型７から明らかなように、横プレス型５の位置を完全に金型７の中心に合わせる必要がなく、中心から逸脱していてもよい。この金型７により、刃先交換式ドリルの形状を備える成形体17が製造される。

図３は、横プレス装置４を示すものである。横プレス装置４は、以下に詳述するように、直線駆動ユニットを備えるフレーム18を含む。二重矢印20で示すように、この直線駆動ユニットを介して、第一楔19を一方向に動かすことができる。二重矢印20で更に示すように、第一楔19は、その移動方向に対して平行な直線ガイド部21に沿って可動である。この直線ガイド部21は、ねじによってフレーム18の上部に固定されるカバープレート25に設けられる。

第二楔24の楔面23は、第一楔19の楔面22に当接している。この第二楔24も直線的に可動であり、その移動方向は、二重矢印26で示すように、既述した二重矢印20で示す第一楔19の移動方向に対して垂直である。二重矢印26で示す方向(図３では省略)は、横プレス型５（図１および２を参照）が移動する横プレス方向とも一致する。第一楔19を、直線ガイド部21に沿って移動させることにより、第二楔24が二重矢印26の方向に移動する。その際、第二楔24は、第一楔19と同様に、カバープレート25に設けられた直線ガイド部27に沿って移動する。第二楔24の楔面23とは反対側の端部にカップリング装置28が固定されており、このカップリング装置28(図３では省略)は、横プレス型５（図１および２を参照）を支持することが可能である。これにより、横プレス型５は容易に交換可能である。

図４は、図３に係る横プレス装置４を示しているが、カバープレート25は取り除いた状態にある。この図において明らかなように、第一楔19は、第三楔29と協働しており、第一楔19は、さらなる楔面30を有し、この楔面30が第三楔29の楔面31と当接する。第三楔29は、第一楔19のストッパとして機能し、以下に述べるようにこのストッパは可動である。

図５は、第一楔19、第二楔24および第三楔29の配置を含む、横プレス装置４のフレーム18を示している。第三楔29にはリブ32が備えられており、フレーム18における第一楔19の移動方向（二重矢印20により示されている）に対して直角に可動となるよう支持されている。フレーム18およびカバープレート25には、ねじ穴33が設けられており、その中に調節ねじ34を締結する。調節ねじ34を回動することにより、楔29が、第一楔の移動方向に対して直角に移動し、図５における第一楔19の下端部が固定可能となる。この位置は、第二楔24を完全に延長した位置に相当し、従って横プレス型５を延長した状態にも相当する(図１および２を参照)。この位置が横プレス型のプレス位置に相当するため、第三楔29を移動することによって、横プレス型のプレス位置を極めて正確に合わせることが可能となる。第二楔24の位置およびそれに伴う横プレス型の位置５が、既知の態様で、横プレス装置４のフレーム18に備えられた測定装置35によって検出される。その検出信号は、既知の態様でプレス機の制御装置に伝達される。

図６は駆動ユニット36を示しており、この駆動ユニット36により、第一楔19、第二楔24およびそれに付随する横プレス型５が可動となる。駆動ユニット36は、プレス装置４のフレーム18に配置した流体シリンダ37を含み、流体シリンダ37内に、ピストン38およびこのピストン38に備えるピストンロッド39が可動に配置されている。流体シリンダ37内において、ピストン38に適度な圧力を加えることにより、ピストンロッド39が往復運動する。さらに図６は、スリット状に形成した切欠き部16を示しており、横プレス装置４を固定するために、切欠き部16にクランプねじ15を締結する。

図７も、横プレス装置４のフレーム18内に配置した駆動ユニット36を示している。ピストン38におけるピストンロッド39の反対側の端部に、第一楔19と接続したブラケットが固定されている。これにより、流体シリンダ37内におけるピストン38を運動させて、第一楔19を移動させることが可能となる。図７等に示すように、プレス位置は第三楔29により規定される。

さらに図７はボルト13を示し、横プレス装置４は、このボルト13によってプレート２（図１および２を参照）の上に配置される。

図８は、図３に係る横プレス装置４を示しているが、第二楔24、従って図８に示されていない横プレス型は引き戻した状態にある。これにより、第一楔も同様に引き戻した状態にある。すなわち、第一楔19の側部楔面30が、第三楔29の楔面31と離間している。

図９は、図８における横プレス装置４を、カバープレート25の取り外し状態で示すものである。

図10は、図８および図９に係る横プレス装置４の対応位置を示している。

図11は、上記同様、横プレス型を引き戻した位置を示している。ピストン38は、流体シリンダー37内に引き戻した位置にある。これにより、ピストンロッド39およびこのロッド39に固定したブラケット40も、同様に引き戻し状態にある。

図11で示した状態が図12でも同様に示されているが、ピストン38は引き戻し状態にある。

図13に示すように、第一楔19にはステップ部41が設けてあり、その上部にボルト42が配置されている。第二楔24(図13では省略)は、ステップ部41に対応する切欠き部が設けてあり、この切欠き部に、ボルト42を締結するための溝が形成されている。このような構造により、第二楔24は第一楔19に接続しているため、第一楔19および横プレス型を金型から引き戻す際、第二楔24も必然的に引き戻される。

図３から明らかなように、プレス型がプレス位置にあり、成形体のプレスに際してプレス型の前面に作用する力を吸収する必要がある場合、吸収した力は、軸線方向に第二楔24に伝達され、そこから第二楔24の楔面を介して、第一楔19の対応する楔面22に伝達される。軸線方向に作用する分力は、第一楔19によって、フレーム18の直線ガイド部21に伝達される。楔面22および23の傾斜配置によって生じ、二重矢印20方向に作用する分力は、楔面22および23における比較的小さな傾斜角、およびこれに伴い生じる摩擦により、比較的小さい。従って、駆動ユニット36に作用する残留応力は極めて小さく、駆動ユニットによって容易に受容可能である。

本発明に係る構造により、粉末プレス機に複数の横プレス装置を備えることが可能となる。その際、これらの装置は多様な形および異なる数量で対応するプレート上に備え、固定することができる。従って、本発明における粉末プレス機によって多様な成形体を製造することができる。さらに個々のケースにおいて、容易に装置に変更を加えることができる。

Claims (7)

1. 金属粉末から成形体（17）を製造するための粉末プレス機であって、上型構造体と、下型構造体（１）と、金型キャビティ（８）を形成する金型構造体(３)とを有し、該金型キャビティ（８）に金属粉末が充填可能であり、充填後、前記成形体（17）を成形するために、前記上型構造体と前記下型構造体（１）とを、制御ユニットによって制御しながらプレス方向に向かってプレス可能とし、さらに、前記下型構造体（１）は、前記金型構造体（３）を固定したプレート（２）を備え、該プレート（２）上には、それぞれ１つの横プレス型（５）を備える横プレス装置（４）が固定され、前記横プレス型（５）は、駆動ユニット（36）により直線的に駆動可能とし、前記プレス方向に対して略垂直な横プレス方向において、金型（７）に形成した開口部（６）を介して前記金型キャビティ（８）内に圧入し、または、引き戻すことを可能とした粉末プレス機において、
   前記横プレス装置（４）における前記駆動ユニット（36）が、該横プレス装置（４）のフレーム（18）に固定された固定部位（37）と、該固定部位（37）に対して直線的に可動とした可動部位（38）とを備える直線駆動ユニット（37、38）を含み、該可動部位（38）は第一楔（19）と接続し、該第一楔(19)の楔面（22）は、第二楔（24）における楔面（23）に作用し、かつ、前記第一楔（19）の横プレス方向に対して略垂直方向に可動であり、
   前記横プレス型（５）のプレス位置を、調節可能なストッパ（29）によって固定可能とし、
   前記ストッパ（29）が、前記第一楔（19）の移動方向に対して垂直方向に調節可能とした第三楔（29）により形成されており、該第三楔（29）は前記フレーム（18）内において作動し、かつ、前記第三楔の楔面（31）は第一楔（19）の側部楔面（30）と協働することを特徴とする粉末プレス機。
2. 請求項１に記載の粉末プレス機において、前記第一楔（19）と、前記第二楔（24）とが、前記横プレス装置（４）の前記フレーム（18）に設けられた直線ガイド部（21；27）に沿って可動であることを特徴とするプレス機。
3. 請求項１又は２に記載の粉末プレス機において、前記金型構造体（３）に対する前記横プレス型（５）の位置が、測定装置（35）により検出されて、制御ユニットに伝達可能であることを特徴とするプレス機。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の粉末プレス機において、前記横プレス型（５）が、対応する横プレス装置(４)内のカップリング装置（28）を介して支持されていることを特徴とするプレス機。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の粉末プレス機において、前記横プレス装置（４）にボルト（13）が突出して設けられ、前記プレート（２）に複数の穿孔（12）が設けられており、前記ボルト（13）は、前記プレート（２）上に横プレス装置（４）を載置した際に、前記穿孔（12）の１つにねじ込まれ、これにより複数の横プレス装置（４）が、前記プレート（２）上で異なる位置に固定されることを特徴とするプレス機。
6. 請求項５に記載の粉末プレス機において、前記プレート（２）に前記穿孔（12）に対応するねじ穴（14）が設けられ、クランプねじを該ねじ穴（14）に締結可能とし、かつ、前記横プレス装置（４）の前記フレームに設けられた切欠き部（16）に固定可能としたことを特徴とするプレス機。
7. 請求項６に記載の粉末プレス機において、前記切欠き部（16）が、スリット形状を有することを特徴とするプレス機。

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