JPH07121471B2 - 粉末成形方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、機械式の粉末成形装置を用いた粉末成形方法
及びその装置に関する。

［従来の技術］ 機械式粉末成形装置として、例えばウイズドロアル式粉
末成形プレス装置がある。この装置は第５図に示すよう
になっている。図において、上パンチ51は案内ロッド52
に掛け渡された上パンチプレート53の下端面に装着さ
れ、ダイ54はダイプレート55内に嵌め込まれており、下
パンチ56は固定プレート57上面に装着されている。そし
てこの装置は、モータによってフライホイルを回転させ
て原動軸を慣性回転し、この回転を歯車列からなる減速
歯車で減速してクランク軸に伝達し、該クランク軸の回
転をコネクチングロッドを介して上パンチ51に伝達し、
上パンチ51の下動でプレスを行うものである。上記プレ
スはダイ54を下降させてダイ54内の粉末の密度バランス
を調整しながら行う。

また、下パンチ56は当初その先端を幾分ダイ54内に進入
させてダイ54の下部を閉塞する状態で固定プレート57に
上下移動を拘束されて装着される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのような機械式粉末成形プレスにおいて
は、深物成形をする場合次のような問題点がある。

即ち、粉末成形をする場合はそれだけ粉末の充填量を多
くしなければならないが、充填量が多くなるとパンチ、
及びダイの動きもそれに比例して大きくしなければなら
ず、そうすることによりプレスが大型化しコストが嵩ん
で生産設備として受け入れられない。せいぜい機械式粉
末成形プレスの最高充填深さは160mm程度である。この
充填深さを越えるものについては従来液圧プレスで成形
されているが、このものは設備費としては満足できるが
寸法精度の管理がむずかしいことと、生産性が低い等の
問題点がある。

いずれにしろ機械式プレス及び液圧プレスにおいては深
物成形についての満足のいくものは得られなかった。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、深
物成形において機械駆動特有の寸法精度のよい成形品を
高い生産性を維持して得られる粉末成形方法及びその装
置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の粉末成形方法は、上
パンチと下パンチとによってダイ内の原料粉末を加圧成
形する粉末成形プレスであって、前記下パンチには予備
加圧をおこなうシリンダーが連結され、前記プレスの固
定プレートには、下パンチと固定プレートとの間に介在
して下パンチの位置決めをおこなう加圧ストッパーが横
方向摺動可能に設けられ、ダイの下部が下パンチで閉塞
されて原料粉末が充填されたダイ内に上パンチが進入し
ていく過程で、上パンチが前記ダイ内に進入した直後に
下パンチが前記シリンダーで押し上げられて前記ダイ内
に進入し、上，下パンチにより前記粉末を予備加圧し、
その後前記加圧ストッパーを下パンチと固定プレート間
に移動させて下パンチの移動を固定し、前記ダイを下降
させてダイ内の粉末の密度バランスを調整しながら上パ
ンチをさらに前記ダイ内に進入させて本加圧することを
特徴とする。

また、前記目的を達成するため、本発明の粉末成形装置
は、上パンチと下パンチとによってダイ内の原料粉末を
加圧成形する粉末成形プレスにおいて、前記下パンチに
は予備加圧を行うシリンダーが連結され、前記プレスの
固定プレートには、下パンチと固定プレートとの間に介
在して下パンチの位置決めをおこなう加圧ストッパーが
横方向摺動可能に設けられ、前記シリンダーは、前記固
定プレートに穿設した貫通孔をシリンダーチューブとし
て形成したことを特徴とする。

［作用］ 下パンチは加圧力の小さい予備加圧工程においてはシリ
ンダーで押し上げられてダイ内に進入し予備加圧し、加
圧力の大きい本加圧工程においては加圧ストッパーによ
って位置決め固定されダイの降下と上パンチの進入で本
加圧される。

従って、充填量の増加した分を予備加圧できるので深物
成形に対応できる。

また、下パンチに連結されるシリンダーを、固定プレー
トに穿設した貫通孔をシリンダーチューブとして形成す
ると、装置のコンパクト化が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明を図示した実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図及び第２図は本発明の粉末成形方法を実施する粉
末成形プレス装置の駆動機構部分を除いた縦断面図であ
り、第１図は粉末充填時、第２図は加圧完了時の状態を
それぞれ示す。

粉末成形プレス装置１は上パンチ２と下パンチ３とによ
ってダイ４内の粉末５を加圧成形するようになってい
る。

上パンチ２は従来の粉末成形プレスと同様に上パンチプ
レート６に上パンチクランプリング７にて固定されてお
り、上パンチプレート６は図示しない駆動機構と継手８
を介して連結されている。この駆動機構は従来の粉末成
形プレスに用いられているものと同様なモータ、フライ
ホイル、減速歯車、及びクランク軸やコネクチングロッ
ド等の伝達軸からなる機械式のものである。

上パンチ２は上記駆動機構によて上下動するようになっ
ているが、この上下動は上パンチプレート６の下面に固
着しダイプレート10を貫通するロッド9,9に案内される
ようになっている。下パンチ３はその下部が下パンチク
ランプリング14によって下パンチホルダに固定されてお
り、この下パンチホルダ15の下面にピストン13の上端面
が連設している。ピストン13は下部にフランジ部13aを
形成した断面略逆Ｔ字形に形成されており、このフラン
ジ部13aを固定プレート11に穿設した孔12の孔壁に摺接
させ、かつ上部を前記孔12の上部開口を閉塞するシリン
ダーロッドカバー16を貫通して上下動自在に設けられて
いる。上記孔12は下部開口もシリンダーヘッドカバー17
で閉塞されて密閉空間を形成しており、この密閉空間は
ピストン13のフランジ部13aで上部空間と下部空間とに
分離されている。そして、固定プレート11には前記上部
空間に開口する流体路18が形成されており、シリンダー
ヘッドカバー17には前記下部空間に開口する流体路19が
形成されている。しかしてピストン13は流体路18からの
流体圧を受けて下動し、流体路19からの流体圧を受けて
上動するようになっているとともに、このピストン13の
上下動によって下パンチ３が上下動する。

20は金属製直方体の加圧ストッパーであり、固定プレー
ト11の上面に座板21を介して横方向摺動自在に設けられ
ている。この加圧ストッパー20はその後方に設けられた
シリンダー22によって駆動されるようになっている。そ
してこの加圧ストッパー20はピストン13により上動して
予備加圧を完了した下パンチ３と固定プレート11との間
に介在して（第２図参照）下パンチ３をその予備加圧完
了位置から下降するのを阻止して位置決めを行う。この
加圧ストッパー20の前記した介在状態は上パンチ２の下
動による本加圧の間維持される。それ以外の加圧ストッ
パー20は後方に待機して下パンチ３の上下動に関与しな
いようになっている。

尚、前記においてはピストン13が上下動するシリンダー
を固定プレート11に穿設された貫通孔12にしたが、これ
に限定されるものではなく固定プレート11とは別体のシ
リンダーをプレス内の適所に固定したものでもよい。

このような下パンチ３及び加圧ストッパー20のタイミン
グ作動は例えば第３図の回路図に示す駆動系統によって
行われる。第３図においては31は減圧弁、32は流量調整
付電磁弁、33はアキュームレータ、34は逆止弁、35はリ
リーフ弁、36は温度調節器、37は流体移送ポンプ、38は
流体貯蔵槽、39は電磁弁、40,41は流量調整弁である。

本回路図は油圧ポンプで圧力を発生させているが、プレ
ス本体と関連性をよくするためプレス本体にカムを付
け、このカムの動きでプランジャーを動かし、その圧力
を下パンチ駆動シリンダーは接続してもよい。

ダイ４は従来の粉末形成プレスと同様にダイプレート10
に嵌入されており、ダイプレート10はタイロッド23で押
出プレート24に連結されている。そして押出プレート24
は継手25を介して前述した上パンチ２の駆動機構と同様
の機械式駆動機構に連結されている。従って、ダイ４は
上記駆動機械によって上下動するようなっている。

以上のように構成された粉末形成装置１は機械式粉末成
形プレスに簡単なシリンダー（流体圧）による予備加圧
機構を組み込んだだけのものであるから、装置の大型化
及びコスト高を引き起こすことなく深物形成に充分に対
応できる。特に本例のように固定プレートに穿設した貫
通孔をシリンダーチューブとしてシリンダーを形成する
とそれだけ装置がコンパクトになる。

次にこの装置１を用いた粉末成形方法を第４図に基づい
て説明する。

第４図は装置１の作動線図であり、Ａは上パンチ２の作
動を、Ｂはダイ４の作動を、Ｃは下パンチ３パンチ３の
作動をそれぞれ示す。

まず、下部が下パンチ３で閉塞されたダイ４内に給粉装
置（図示せず）で原料粉末５を充填する。このとき上パ
ンチ２は最上位付近のa₁に、ダイ４は最上位b₁に、下パ
ンチ３は最下位c₁にそれぞれ位置しており、粉末充填深
さはH₀＋αである。この充填深さH₀は従来のプレスのも
のであり、αは増加した充填深さを示す。このときの装
置１は第１図に示す通りである。

次に上パンチ２が下動し、その先端がダイ４内に幾分侵
入した位置a₂に達したとき、下パンチ３は流体圧で上動
するピストン13で押し上げられて上動を開始する。しか
して上パンチ２が位置a₂から位置a₃まで下動する間に下
パンチ３は位置c₁と同一レベルの位置c₂から位置c₃まで
上動し、原料粉末５は上パンチ２と下パンチ３とで予備
加圧される。このときダイ４は当初の位置b₁のレベルに
保持されている。この予備加圧の工程はまだ加圧力が最
高加圧時の50％以下と小さいため下パンチ３は流体圧で
上動するピストン13で充分押し上げることができる。

下パンチ３が定位置c₃に上昇して予備加圧が完了した
後、下パンチ３をその下動を阻止して定位置c₃のレベル
に保持するため下パンチ３を保持する下パンチホルダ15
と固定プレート11との間に加圧ストッパー20を介在させ
る。しかして下パンチ３はピストン13を押し上げる流体
圧が何等関与しない状態で予備加圧完了位置に機械的に
位置決めされる。この状態で上パンチ２は更に下動して
原料粉末を本加圧する。この本加圧工程は上パンチ２が
位置a₃から位置a₄まで下動して完了するが、その巻ダイ
４も位置b₁と同一レベルの位置b₂から位置b₃まで下動し
てダイ４内の密度バランスを調整する。本加圧完了時点
の装置１は第２図に示す通りである。

本加圧完了後は上パンチ２は位置a₄から上動して当初の
位置a₁に捩り、続いてダイ４は押出工程へ入る。この押
出工程はダイ４が位置b₃と同一レベルの位置b₄から位置
b₅まで下動し形成品26をダイ４の外方へ押出して完了す
る。

その後成形品26は適宜次工程へ移動させられるとともに
ダイ４は位置b₅と同一レベルの位置b₆から上動して当初
の位置b₁に戻る。続いて下パンチ３もまた定位置c₃と同
一レベルの位置c₄から下動して当初の位置c₁に戻る。こ
の下パンチ３の下動は加圧ストッパー20をシリンダー22
で後退させた後、流体圧で下動するピストン13によって
行われる。

しかして、上パンチ2,下パンチ3,ダイ４はいずれも当初
の原料粉末の充填可能な位置に戻り、粉末成形の全工程
が完了する。また新たに成形品を得るにはダイ４内に原
料粉末を充填して上記した工程を繰り返せばよい。

以上述べたように本発明の粉末成形方法は当初充填され
た原料粉末の充填深さH₀＋αのうち増加した充填量αは
流体圧で上動する下パンチ３で予備加圧し、充填量H₀は
上パンチ２の機械駆動による下動で本加圧するものであ
るから機械駆動特有の寸法精度のよい成形品が得られ
る。しかも本成形方法はシリンダー（流体圧）による加
圧は増加した充填量αだけを行うものであるからシリン
ダー（流体圧）による予備加圧による生産性の低下もな
い。

［発明の効果］ 以上詳細に説明した通り、本発明の粉末成形方法は、加
圧力の小さい予備加圧工程においては、下パンチはシリ
ンダーで押し上げられてダイ内に進入し予備加圧をおこ
ない、加圧力の大きい本加圧工程においては、下パンチ
は加圧ストッパーによって位置決め固定され、ダイの降
下と上パンチの進入で本加圧されるので、深物成形に対
応できるし、本加圧工程において急激に圧縮力が増すの
で、粉末治金用粉末の圧縮特性のように全圧縮量の終了
近くで急激に圧縮力を必要とするような成形品も寸法精
度よく成形できる。

また、本発明の粉末成形方法は、機械式プレスに充填量
の増加した分を予備加圧する簡単な機構を組み入れる装
置において実施できるため、装置の大型化及びコスト高
をもたらすこともない。しかも、本発明の粉末成形方法
は、深物成形において機械駆動特有の寸法精度のよい成
形品を高い生産性を維持して得ることができる。

さらに、本発明の粉末成形装置によれば、下パンチに連
結されるシリンダーが、固定プレートに穿設した貫通孔
を、シリンダーチューブとしてシリンダーを形成してい
るので、装置をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉末成形方法を実施する粉末成形装置
の原料粉末充填時点の要部断面図、第２図は同上装置の
加圧完了時点の要部断面図、第３図は同上装置のピスト
ン及び加圧ストッパーの流体圧回路図、第４図は同上装
置の上パンチ，下パンチ，及びダイの作動線図、第５図
は従来の粉末成形装置の原料粉末充填時点の要部断面図
である。 １……粉末成形装置、２……上パンチ、３……下パン
チ、 ４……ダイ、５……原料粉末、11……固定プレート、 ４……ダイ、５……原料粉末、11……固定プレート、 12……貫通孔、13……ピストン、18,19……流体路、 26……成形品。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上パンチと下パンチとによってダイ内の原
   料粉末を加圧成形する粉末成形プレスであって、前記下
   パンチには予備加圧をおこなうシリンダーが連結され、
   前記プレスの固定プレートには、下パンチと固定プレー
   トとの間に介在して下パンチの位置決めをおこなう加圧
   ストッパーが横方向摺動可能に設けられ、 ダイの下部が下パンチで閉塞されて原料粉末が充填され
   たダイ内に上パンチが進入していく過程で、上パンチが
   前記ダイ内に進入した直後に下パンチが前記シリンダー
   で押し上げられて前記ダイ内に進入し、上，下パンチに
   より前記粉末を予備加圧し、その後前記加圧ストッパー
   を下パンチと固定プレート間に移動させて下パンチの移
   動を固定し、前記ダイを下降させてダイ内の粉末の密度
   バランスを調整しながら上パンチをさらに前記ダイ内に
   進入させて本加圧することを特徴とする粉末成形方法。
2. 【請求項２】上パンチと下パンチとによってダイ内の原
   料粉末を加圧成形する粉末成形プレスにおいて、 前記下パンチには予備加圧を行うシリンダーが連結さ
   れ、前記プレスの固定プレートには、下パンチと固定プ
   レートと間に介在して下パンチの位置決めをおこなう加
   圧ストッパーが横方向摺動可能に設けられ、 前記シリンダーは、前記固定プレートに穿設した貫通孔
   をシリンダーチューブとして形成したことを特徴とする
   粉末成形装置。