JPH07214396A - 段付成形品の粉末成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】密度のばらつきがなく精密に圧縮でき、しかも
ストッパの解除機構が不要で、かつ搬送性もよい段付成
形品の粉末成形方法および装置を提供する。 【構成】少なくとも一端面が複数の段部４，５を有する
段付き形状の段付成形品１を成形するもので、ダイ孔３
０ａに粉末５０を充填し、次いで、充填粉末を上下パン
チ６Ｕ，６Ｌ；７Ｕ，７Ｌによって、上パンチ側が段付
き形状側となるようにトランスファを行い、その後、各
パンチ組によって挟まれている各粉末部分の密度が圧縮
途中で常に同一であるように各パンチ組の上下パンチに
よって同時に加圧し、上パンチよって段付き形状を成形
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一端面が平坦で他端面
が段付形状の段付成形品の粉末成形方法および粉末成形
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図１１(ａ)，(ｅ)に示すよう
に、一端面が平坦で他端面が段付の成形品１００の成形
は、通常平坦面１０１を上面側に、段付面１０２が下面
側となるように成形するのが一般的である。

【０００３】すなわち、図１１(ａ)，(ｂ)に示すよう
に、ダイ孔１０３に粉末１０４を充填した時点で粉末１
０４の上端面はダイス１０５上面に合致した平坦面なの
で、この充填粉末の上面を平坦面側とし、各段部に対応
して複数の下パンチ１０６，１０７を設け、各下パンチ
１０６，１０７によって段付面１０２を成形していた。

【０００４】図１０ に示すように、上パンチ１０８が
上ラム１０９に固定され、外側の下第１パンチ１０６が
流体圧シリンダ１１２によって移動自在に支持され、内
側の下第２パンチ１０７が固定プレート１１１に固定さ
れている。そして、上ラム１０９によって上パンチ１０
８を下動させて粉末１０４を加圧し、加圧力と流体圧シ
リンダ１１２の支持力とのバランスによって下第１パン
チ１０６を下動させ、最終的な加圧完了時点において下
第１パンチ１０６をストッパ機構１１３によって位置決
めして成形品１００を所定寸法に成形する。

【０００５】ストッパ機構１１３は、下第１パンチ１０
６を支持する下第１パンチプレート１１４下面に沿って
スライド可能に設けられるスライデイングブロック１１
５と、固定プレート１１１に立設され加圧完了時点でス
ライデイングブロック１１５が上方から当接するストッ
パ１１６と、から構成されている。

【０００６】さらに、ダイス１０５を下降させることに
よって成形品１００をダイ孔１０３から抜き出し、抜き
出した成形品１００をダイス１０５上面を滑らせて搬送
し、次の成形のための粉末充填工程に移行する。

【０００７】成形品１００を抜き出すためには、ストッ
パ機構１１３を解除してダイス１０５を下動させる必要
があるので、ダイス１０５の下方への動きによってスラ
イデイングブロック１１５を横方向に移動させるための
ストッパ解除機構１１７が設けられている。ストッパ解
除機構１１７は、下第１パンチプレート１１４に上下動
可能に設けられる解除ピン１１８と、この解除ピン１１
８の下端に設けられ解除ピン１１８の上下動をスライデ
イングブロック１１５の横方向移動に変換するウエッジ
１１９と、ダイプレート１２０に固定されダイプレート
１２０の下動によって解除ピン１１８を押圧するプッシ
ャ１２１と、から構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来技術の場合には、粉末１０４の充填深さを成形品１
００の各段部１０２ａ，１０２ｂの比率を同一にして最
終の成形品が均一な密度に成形されるようにしている
が、下第１パンチ１０６が下降していくと、まず上パン
チ１０８と外側の下第１パンチ１０６の間の粉末部分を
圧縮されるため、中央の下第２パンチ１０７に近い粉末
が移動して下第２パンチの上に落下する。次に上パンチ
１０８と下第１パンチ１０６が同時に同時に下降すると
下第２パンチ１０７の上の粉末が下第１パンチ１０６側
に戻されるというように、圧縮途中において粉末１０４
が移動して均一な密度に加圧されず、焼結時に収縮して
ゆがみを生じたりクラックが発生してしまうという問題
があった（図１１(ｆ)参照）。

【０００９】特に、図１１(ａ)に示すような極めて薄い
成形品の場合には、このような傾向が顕著に現れる。

【００１０】また、加圧完了時に加圧力を支持するため
に、スライデイングブロック１１５とストッパ１１６と
の間にある程度の係合代ｄが必要であるが（図１０(ｂ)
参照）、成形品１００が極く薄いとこの係合代ｄが確保
されないという問題もあった。すなわち、成形品１００
の厚さに対応する抜き出しストロークが、ウエッジ１１
９を介してスライデイングブロック１１５の水平運動に
変換されるので、成形品１００が薄いと係合代ｄを充分
とれない。ところが、加圧力を受けるためにはある程度
の係合代ｄが最低限必要であり、極薄い成形品では係合
代ｄを充分確保できない。

【００１１】ウエッジ１９の角度を代えて水平運動の変
換される割合を大きくとればよいが、プッシャの押圧力
の制約があり、通常ほぼ４５度程度に設定されている。
実例として、１００トンプレスの場合、ウエッジ１１９
の下動ストロークｃ＝１５［ｍｍ］で係合代ｄ＝１４
［ｍｍ］程度必要であるが、ダイの充填量が４［ｍｍ］
程度の場合には、ｃ＝４［ｍｍ］，ｄ＝３［ｍｍ］程度
としかならず、大きな荷重を受けることができない。

【００１２】また、抜き出し後の成形品１００搬送の時
に、たとえば下面側に段部１０２ｂが突出している場合
には、不安定でありこわれやすいので、後の搬送工程で
成形品１００を上下を逆にする必要があり、逆転機構が
必要となり装置構成が複雑になし工程数も増大してしま
う。そのため、成形段階で平坦面１０１が下面側となる
ような成形方法が要請されている。

【００１３】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、密
度のばらつきがなく精密に圧縮でき、しかもストッパの
解除機構が不要で、かつ搬送性もよい段付成形品の粉末
成形方法および装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、少なくとも一端面が複数の段部を有する
段付き形状となっている段付成形品を成形するもので、
成形品の各段部に対応する上下一対のパンチで一組の複
数のパンチ組を準備し、ダイ孔の下方から前記複数のパ
ンチ組の下パンチを挿入し、各下パンチの上端面をそれ
ぞれダイス上面から各段部に対応する所定の深さに位置
させてダイ孔内に粉末を充填し、次いで、粉末が充填さ
れたダイ孔内に上パンチを挿入して充填された粉末を各
パンチ組の上下パンチによって、上パンチ側が段付き形
状側となるように相対移動させ、その後、各パンチ組に
よって加圧されている各粉末部分の密度が圧縮途中で常
に同一であるように、各粉末部分を各パンチ組の上下パ
ンチによって同時に加圧し、上パンチよって段付き形状
を成形することを特徴とする。

【００１５】ダイ孔に充填された粉末を各パンチ組によ
って相対移動した段階で各パンチ組の下パンチの上端面
を所定位置に固定したことを特徴とする。

【００１６】加圧終了時に、各パンチ組の各上下パンチ
に作用する加圧力の圧抜きを行うことを特徴とする。

【００１７】圧抜き後、成形品をダイスより抜き出すこ
とを特徴とする。

【００１８】段付き成形品は一端面が複数の段部を有す
る段付き形状で、他端面が平坦形状であることが好適で
ある。

【００１９】また、粉末成形装置は、粉末充填用のダイ
孔を備えたダイスと、ダイ孔に充填された粉末を圧縮す
る上下一対で一組の複数のパンチ組と、ダイ孔内に成形
品の各段部寸法に対応して粉末充填深さを所定寸法に設
定すべくダイ孔内の下パンチの位置決めをする充填深さ
設定手段と、ダイ孔内に上パンチを挿入して充填された
粉末を各パンチ組の上下パンチによって、上パンチ側が
段付き形状側となるように相対移動させるトランスファ
手段と、トランスファ後の各パンチ組の下パンチの上端
面を所定位置に保持して加圧力を受けるストッパ手段
と、各パンチ組によって圧縮される各粉末部分の密度が
圧縮途中で常に同一となるように上パンチを移動させて
各粉末部分を加圧する加圧手段と、ダイ孔から成形品を
抜き出す抜き出し手段と、を具備して成ることを特徴と
する。

【００２０】加圧終了時に、各パンチ組の各上下パンチ
に作用する加圧力の圧抜きを行う圧抜き手段を有するこ
とを特徴とする。

【００２１】トランスファ手段によって複数のパンチ組
の下パンチ側が平坦形状側ととなるように移動し、スト
ッパ手段によって下パンチの上端面が同一面位置にて位
置決め保持することを特徴とする。

【００２２】

【作用】本発明にあっては、パンチ組の上下パンチによ
って各被圧縮粉末部分の圧縮密度が圧縮途中で常に同一
となるように圧縮しているので、成形途中における各被
圧縮粉末部分間の粉末移動がなく、成形品にクラック等
の発生しない。

【００２３】また、粉末充填後にトランスファを行って
成形品の上端側に段部を形成し、加圧時には下端側の下
パンチを所定位置で固定してしまうので、従来のように
加圧の際に下パンチ側で段部を形成する場合のように抜
き出し時に複数の下パンチを所定位置に位置させるため
にストッパを解除しないで、そのまま抜き出しを行うこ
とができる。

【００２４】特に成形品の下端面を平坦形状とすれば、
搬送を安定してスムーズに行うことができる。凸形状の
段付成形品の場合に特に有効であるが、凹形状の段付成
形品の場合でも、凹部の損傷も防止できる。

【００２５】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００２６】図３は本発明の粉末成形方法によって成形
される段付成形品の一例を示している。この成形品１は
コンピュータの部品に用いられるもので、極く薄い正方
形の薄板形状で、その一端面が平坦面２で、他端面が段
付形状の段付面３となっている。段付面３は、周辺部位
の第１段部４と、第１段部４よりも一段高くなった中央
部位の第２段部５とから構成されている。第２段部５の
平面形状は第１段部４よりも小径の正方形状で、第１段
部４と同心的に配置されており、第２段部５は第１段部
４周囲を取り囲むように構成されている。

【００２７】この成形品１を成形するための上下パンチ
は、図４に示すように、上下一対で一組の２つのパンチ
組によって構成される。すなわち、第１段部４を成形す
る第１のパンチ組６としての上第１パンチ６Ｕおよび下
第１パンチ６Ｌと、第２段部５を成形する第２のパンチ
組７として上第２パンチ７Ｕおよび下第２パンチ７Ｌと
から構成されている。この図４では、構造を理解しやす
くするために内側の上，下第２パンチ７Ｕ，７Ｌを突出
させて記載したものである。

【００２８】上，下第１パンチ６Ｕ，６Ｌは同一形状で
同軸的に配置され、成形品１の第１段部４と同一の断面
形状を有する中空の正四角筒形状に構成されている。ま
た、上，下第２パンチ７Ｕ，７Ｌも同一形状で同軸的に
配置され、成形品１の第２段部５と同一断面形状を有す
る四角柱形状に構成されている。これら上，下第２パン
チ７Ｕ，７Ｌは、それぞれ上，下第１パンチ６Ｕ，６Ｌ
内周に軸方向に摺動自在に嵌合されている。

【００２９】図５には、本発明が適用される粉末成形プ
レスのツールセット部の基本的な構成例を示している。
上第１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕおよび下第１，第２パン
チ６Ｌ，７Ｌの構成は図４に示す構成と同様である。

【００３０】ツールセットは、大きく分けて、プレス本
体８の上ラム９に接続される上パンチユニット１０と、
プレス本体８に固定される下パンチユニット１１とから
構成されている。上ラム９の駆動は、クランク機構やト
グル機構等の機械的加圧機構、油圧，空気圧等の流体圧
を利用した加圧機構、また電動のボールねじ機構等の種
々の駆動機構を採用してもよい。

【００３１】上パンチユニット１０は、上パンチプレー
ト１２と、上パンチプレート１２に取付けられる油圧シ
リンダ等の加圧シリンダ１３と、この加圧シリンダ１３
に固定される上第１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕと、から構
成されている。

【００３２】加圧シリンダ１３は、中央に配置される上
端が上パンチプレート１２下面に固定される円柱状のシ
リンダコア部１４と、このシリンダコア部１４外周に軸
方向に摺動自在に嵌合される環状の可動シリンダ部１５
と、から構成されている。可動シリンダ部１５の内周面
には環状凹所１６が形成されており、一方、シリンダコ
ア部１４外周には前記環状凹所１６内に張り出す環状ピ
ストン部１７が設けられている。環状ピストン部１７外
周は円筒状の環状凹所１６内周壁に油密状態で摺動自在
に密接しており、環状凹所１６を上下２室１８，１９に
区分している。

【００３３】そして、この実施例ではシリンダコア部１
４下端面に上第２パンチ７Ｕが固定され、一方、可動シ
リンダ部１５下端面に上第１パンチ６Ｕが固定されてい
る。したがって、上第２パンチ７Ｕは上ラム９と一体的
に移動し、上第１パンチ６Ｕは上ラム９と共に移動しな
がら、加圧シリンダ１３の動きが重畳されて上第２パン
チ７Ｕに対して相対移動する。

【００３４】上パンチプレート１２は上ラム９に接続さ
れるが、この実施例では上ラム９にクッションシリンダ
２０が設けられており、このクッションシリンダ２０を
介して上ラム９に上パンチプレート１２が接続されてい
る。

【００３５】クッションシリンダ２０は、上ラム９下端
面に凹部２１を形成し、この凹部２１の開口部を蓋体２
２によって閉塞して中空のシリンダ室２３を構成し、こ
のシリンダ室２３内にピストン２４を軸方向に往復移動
自在に挿入してシリンダし、ピストンロッド２５を蓋体
２２のロッド孔２６を介して下方に突出させ、ロッド突
出端に継手ブロック体２７を介して上パンチプレート１
２が接続されている。

【００３６】継手ブロック体２７には軸方向に延びるガ
イドピン２８が取付けられ、上ラム９にシリンダ室２３
と平行に設けられたピン孔２９に摺動自在に挿入され、
軸方向移動の案内をしている。

【００３７】また、上パンチユニット１０は、上端が上
パンチプレート１２に固定されたガイドロッド１０ａを
介して下パンチユニット１１のダイプレート３１に軸方
向に移動自在に支持されている。ガイドロッド１０ａの
下端はダイプレート３１の固定されたブッシュ１０ｂに
摺動自在に挿通されている。

【００３８】また、加圧シリンダ１３の回り止めを図る
ために、加圧シリンダ１３の可動シリンダ部１５に回り
止め用ブラケット１３ａが突設されており、このブラケ
ット１３ａが前記上パンチユニット１０を案内するガイ
ドロッド１０ａに摺動自在に挿通されている。

【００３９】下パンチユニット１１は、ダイス３０が固
定されたダイプレート３１と、ダイプレート３１の下方
に設けられ下第１パンチ６Ｌを支持する可動パンチプレ
ート３２と、可動パンチプレート３２の下方に設けられ
下第２パンチ７Ｌを支持する固定プレート３３と、固定
プレート３３のさらに下方に設けられダイプレート３１
を支持する引き下げプレート３４と、を備えている。こ
の引き下げプレート３４とダイプレート３１とが複数本
の固定ロッド３５を介して連結されており、固定ロッド
３５は、引き下げプレート３４とダイプレート３１の間
に設けられる固定プレート３３および可動パンチプレー
ト３２を貫通し、可動パンチプレート３２の軸方向移動
を案内している。

【００４０】下第１パンチ６Ｌは、中空の下第１パンチ
ホルダ３６を介して下第１パンチプレート３２に固定さ
れている。一方、下第２パンチ７Ｌは下第２パンチホル
ダ３７を介して固定プレート３３に固定されている。下
第２パンチ７Ｌは中空の下第１パンチホルダ３６内部を
通じて下第１パンチ６Ｌ内に挿入され、可動パンチプレ
ート３２に設けられた貫通孔３８を通じて下第２パンチ
ホルダ３７が挿入されている。この下第２パンチホルダ
３７は中実の柱部材で、下端が固定プレート３３に固定
されている。

【００４１】固定プレート３３には可動パンチプレート
３２の下方への移動を規制する複数のストッパ３９が立
設されている。

【００４２】また、可動パンチプレート３２と固定プレ
ート３３との間には、可動パンチプレート３２を保持
し、また自由状態での下第１パンチ７Ｌの位置を位置決
めするエアシリンダ等のパンチ支持シリンダ４０が設け
られている。このパンチ支持シリンダ４０は、ダイ孔３
０内に粉末充填深さを成形品の各段部に対応して設定す
べくダイ孔３０内の下第１，第２パンチ６Ｌ，７Ｌの位
置決めをするもので、充填深さ設定手段を構成する。

【００４３】このパンチ支持シリンダ４０は中空のシリ
ンダチューブ４１と、このシリンダチューブ４１内に摺
動自在に挿入されるピストン部４２と、このピストン部
４２と一体的に設けられるロッド４３と、から構成され
ている。シリンダチューブ４１は、可動パンチプレート
３２の側方に張り出すブラケット４４を介して、可動パ
ンチプレート３２に固定されている。ピストンロッド４
３の下端にはねじ部４５が設けられており、このねじ部
４５が図６に示すような固定プレート３３に設けられた
ギヤボックス４６内の位置調整機構に固定されている。

【００４４】図６(ａ)にはギヤボックス４６内部の位置
調整機構を示している。

【００４５】すなわち、各ピストン４３の下端部に固定
されたウオームホイール４６ａと、このウオームホイー
ル４６ａに噛み合うウオーム４６ｂと、から構成され、
ウオーム４６ｂの回転をピストンロッド４３の上下動に
変換する。また、各ウオーム軸４６ｃ間にはチェーンと
スプロケット，タイミングベルトとプーリー等の伝動機
構４６Ｄを介して同期して駆動されるようになってい
る。図示例では、一方のウオーム軸４６ｃの軸端４６ｅ
をハンドル等で回転して駆動するようになっている。こ
のように、ウオームホイール４６ａを回転させることに
よってピストンロッド４３を上下させ、ピストンロッド
４３と一体的に設けられたピストン部４２の位置を上下
させるようになっている。

【００４６】パンチ支持シリンダ４０のシリンダ上室４
７内に充填されるエア圧によって、シリンダチューブ４
１をピストン部４２に対して上方に押し上げ、ピストン
部４２がシリンダチューブ４１の下端壁４１ａに当接し
た位置で位置決めしている。すなわち、自由状態ではエ
ア圧等の流体圧によってピストン部４２がシリンダチュ
ーブ下端壁４１ａに当接して停止しており、下第１パン
チ６Ｌはこの位置で位置決めされることになる。

【００４７】したがって、ピストン部４２の位置を調整
することによって下第１パンチ６Ｌの位置を調整するこ
とが可能である。パンチ支持シリンダ４０は左右に一対
あり、調整軸４８の回転によって左右のパンチ支持シリ
ンダ４０，４０が連動して上下することになる。

【００４８】一方、このパンチ支持シリンダ４０，４０
に対応して、上ラム９側にはトランスファ手段としての
トランスファシリンダ４９が設けられている。

【００４９】このトランスファシリンダ４９は、ダイ孔
３０ａ内に充填した粉末５０をトランスファするための
もので、上記したパンチ支持シリンダ４０の上方にパン
チ支持シリンダ４０と同軸的に配設されている。このト
ランスファシリンダ４９は、上パンチユニット１０の左
右側方に上ラム９に固定されるプレート５１を介して下
方に向けて取り付けられており、上端がプレート５１に
固定されるシリンダチューブ５２と、シリンダチューブ
５２内に摺動自在に挿入されるピストン５３と、ピスト
ン５３に連結され下端がシリンダチューブ５２の下端壁
５２ａから下方に向かって突出するピストンロッド５４
と、から構成されている。ピストンロッド５４下端部外
周にはねじ部５５が設けられ、このねじ部５５に下方の
パンチ支持シリンダ４０のシリンダチューブ上端壁４１
ｂに設けられた環状凸部４１ｃに当接可能な押圧ブロッ
ク５６が螺合されている。

【００５０】ピストンロッド５４は、自由状態では流体
圧によって下限位置まで突出しており、所定の圧力を加
えると上方に収縮するようになっている。

【００５１】一方、上パンチユニット１０の上パンチプ
レート１２と下パンチユニット１１のダイプレート３１
の間には、上下第２パンチ７Ｕ，７Ｌによる粉末加圧量
を検出するための第１リニアセンサ５８が設けられてい
る。この第１リニアセンサ５８はダイプレート３１に下
端が固定され上方に向かって軸方向に沿って平行に立設
されている。また、上パンチプレート１２下面には下方
に向かって延びるセンサ押え部材５９が設けられ、この
センサ押え部材５９によって作動される。

【００５２】この第１リニアセンサ５８とセンサ押え部
材５９とは加圧開始位置にて接触し、上下第２パンチ７
Ｕ，７Ｌによる粉末の加圧量を検出する。この実施例で
は加圧開始位置はトランスファ完了位置であり、上第２
パンチ７Ｕの下端がダイス３０上面と同一面に達した位
置である。センサ押え部材５９の下端には上下位置を調
整する調整ねじ６０が設けられ、第１リニアセンサ５８
の作動開始位置を調整可能としている。

【００５３】この位置から上下第２パンチ７Ｕ，７Ｌに
よる加圧量、この実施例では下第２パンチ７Ｌが固定な
ので、上第２パンチ７Ｕの下動量が加圧量となる。加圧
開始位置は必ずしもダイス３０上面よりもダイ孔３０ａ
内に入り込んだ位置でもよい。

【００５４】この上第２パンチ７Ｕによる加圧量に対応
して第１リニアセンサ５８からパルスが発生し、このパ
ルス数に所定の係数を掛けて上下第１パンチ６Ｕ，６Ｌ
による加圧量、この実施例では下ダイ１パンチ６Ｌが固
定なので、上ダイ１パンチ６Ｕの移動速度を決定し、加
圧シリンダ１３を制御する。

【００５５】また、上パンチユニット１０には上第１パ
ンチ６Ｕの位置を検出するための第２リニアセンサ６２
が設けられている。この第２リニアセンサは上パンチプ
レート１２に対する上第１パンチ６Ｕの位置を検出する
もので、第２上パンチプレート１２下面に軸方向下方に
向かって突出するように設けられている。一方、上第１
パンチ６Ｕを駆動する加圧シリンダ１３の環状の可動シ
リンダ部１５から側方に検出プレート６３が突設してお
り、この検出プレート６３が前記第２リニアセンサ６２
の検出端に接触するようになっている。

【００５６】図７(ａ)はこの加圧シリンダ１３の制御構
成を示すブロック図である。

【００５７】すなわち、加圧シリンダ１３の流量等を制
御する電磁弁等の制御手段を備えた油圧制御回路と、こ
の油圧制御回路３００に油圧等の流体圧を供給する圧力
供給部３０１と、制御回路３００に制御信号を送出する
コントローラ３０２と、を備えている。

【００５８】このコントローラ３０２には、第１リニア
センサ５８からの上第２パンチ７Ｕの加圧量情報と、第
２リニアセンサ６２からの上第１パンチ６Ｕの位置情報
が入力される。

【００５９】次に、図１，図２，図５および図７に基づ
いて、成形工程について説明する。

【００６０】成形工程は、概略、ダイ孔３０ａに粉末５
０を充填する工程と、充填された粉末５０をトランスフ
ァする工程と、加圧終了後に圧抜きする工程と、圧抜き
後に成形品１を抜き出す工程と、からなっている（図１
参照）。

【００６１】粉末充填工程では、下端が開口する中空の
フィーダ６４を用いるもので、粉末５０を保持したフィ
ーダ６４下端縁をダイス３０上面に接触させ、フィーダ
６４下端縁を滑らせてフィーダ６４開口部をダイ孔３０
ａ上に位置させ、粉末５０を自重によってダイ孔３０ａ
内に落下させてダイ孔３０ａ内に充填する。そして、フ
ィーダ６４の下端縁でダイ孔３０ａ内に充填された粉末
５０をダイス３０上面位置で摺り切ることによって、ダ
イ孔３０ａに充填された粉末５０の上面をダイス３０上
面位置に一致させる（図１(ａ)，(ｂ)，図２(ａ)参
照）。

【００６２】粉末５０の充填量は、ダイス３０上面から
下第１，下第２パンチ６Ｌ，７Ｌの上端面までの充填深
さで決定されるもので、この下第１パンチ６Ｌ上端面に
対応する粉末部分の充填深さと、下第２パンチ７Ｌ上端
面に対応する第２の粉末部分の充填深さとの比率は、成
形品１の第１段部４と第２段部５の厚さの比率と同一比
率に設定しており、成形品１の厚さの２倍程度の充填深
さに設定されている。

【００６３】トランスファ工程では、上ラム９の駆動に
よって上パンチユニット１０を一体的に下方に移動させ
る。トランスファ開始時点では上第１パンチ６Ｕの下端
面がダイス３０上面位置すなわち粉末上端に位置する
（図１(ｂ)参照）。この上第１パンチ６Ｕの下端面は上
第２パンチ７Ｕ下端面よりも下方に所定距離だけ突出す
るような相対位置関係に設定されている。

【００６４】この突出量は下第１パンチ６Ｌの上端面か
ら下第２パンチ７Ｌの上端面までの相対距離に等しい寸
法に設定され、下第１，第２パンチ６Ｌ，７Ｌとは対称
的な位置関係となっている（図１(ｂ)参照）。突出量
は、第２リニアセンサ６２によって上第２パンチ７Ｕに
対する上第１パンチ６Ｕの位置を検出することによって
測定でき、加圧シリンダ１３によって位置調整すること
が可能である。

【００６５】このトランスファ開始時点では、上パンチ
ユニット１０の移動に伴って左右のトランスファシリン
ダ４９，４９も下動しており、その下端の押圧部材５
６，５６下端面が、パンチ支持シリンダ４０，４０のシ
リンダチューブ４１の上端の環状凸部４１ｃに当接して
いる。

【００６６】そして、上ラム９の下動に従って上第１パ
ンチ６Ｕがダイ孔３０ａ内に侵入していく。一方、上ラ
ム９の下動に従って、トランスファシリンダ４９下端の
押圧部材５６によって環状凸部４１ｃ，シリンダチュー
ブ４１および可動パンチプレート３２を介して下第１パ
ンチ６Ｕが前記上第１パンチ６Ｕと同期して押し下げら
れ、下第１パンチ６Ｕの上端面が下第２パンチ７Ｕの上
端面と同一面位置に達した時点で可動パンチプレート３
２がストッパ３９，３９に突き当たり停止する。この位
置がトランスファ終了位置であり、上第２パンチ７Ｕ下
端面がダイス３０の上面位置に達している。したがっ
て、第１パンチ組６によって挟まれる粉末部分は何等圧
縮されることなく、基本的には充填時の密度のままスラ
イドされる。このように、下第１パンチ６Ｌの上端面を
下第２パンチ６Ｌの上端面を同一位置にして成形品１の
平坦面２に対応する連続する一つの平面を構成している
（図１(ｃ)参照）。

【００６７】なお、パンチ支持シリンダ４０よりもトラ
ンスファシリンダ４９の方が力が強くなるように設定し
ている。

【００６８】トランスファが終了した時点で上記第１リ
ニアセンサ５８がセンサ押え部材５９に接触し、加圧開
始の条件信号とする。この加圧開始位置は調整ねじ６０
によって調整することができる。

【００６９】そして、加圧工程では、この第１リニアセ
ンサ５８からの信号に基づいて上第２パンチ７Ｕを駆動
する加圧シリンダ１３が制御され、上記第２リニアセン
サ６２から上第１パンチ６Ｕの位置情報に基づいて加圧
シリンダ１３の制御を補正する。

【００７０】加圧工程では、上，下第１パンチ６Ｕ，６
Ｌをおよび上，下第２パンチ７Ｕ，７Ｌによって対応す
る粉末部分を軸方向に同時に圧縮する。この時に、各粉
末部分の密度が圧縮途中で常に同一となるように圧縮す
る（図１(ｄ)参照）。

【００７１】そのために、本実施例では、上下第１パン
チ６Ｕ，６Ｌによる加圧速度ｖ１と、上下第２パンチ７
Ｕ，７Ｌによる加圧速度ｖ２の比率が、第１段部４と第
２段部５の軸方向寸法の比率αと同一比率となるように
制御する。

【００７２】本実施例では下第１，第２パンチ６Ｌ，７
Ｌは共に固定されているので、上第１，第２パンチ６
Ｕ，７Ｕ側の速度のみを考慮すればよく、この内上第２
パンチ７Ｕが上ラム９によって駆動されるので、この上
ラム９の駆動に対応させて上第１パンチ６Ｕを移動させ
るべく加圧シリンダ１３が制御される。この加圧工程に
おいてはトランスファシリンダ４９，４９がパンチ支持
シリンダ４０，４０上端の環状凸部４１ｃに押されて収
縮する。

【００７３】上ラム９の下動速度をｖとすると、上下第
２パンチ７Ｕ，７Ｌによる圧縮速度に対応する上第２パ
ンチ７Ｕの下降速度ｖ２は上ラムの下動速度ｖに等し
い。

【００７４】一方、上第１パンチ６Ｕは上ラム９によっ
て上第２パンチ７Ｕと共に下動しており、粉末を圧縮す
る際には上第２パンチ７Ｕに対して上に移動させること
になる。

【００７５】第１パンチ６Ｕの速度ｖ１は、上ラム９の
速度ｖから加圧シリンダ１３による上昇速度分ｖｓ分だ
け減じた速度であり、（ｖ１＝ｖ−ｖｓ）で与えられ
る。このｖ１とｖ２の比が成形品１の第１，第２段部
４，５の軸方向寸法の比率αとなるように設定すればよ
いから、加圧シリンダ１３の上昇速度ｖｓは、ｖ（１ー
α）で与えられる。

【００７６】このようにすれば、加圧工程中のどの瞬間
においても、上下第１パンチ６Ｕ，６Ｌによって圧縮さ
れる粉末部分の密度と、上下第２パンチ７Ｕ，７Ｌによ
って圧縮される粉末部分の密度が常に同一となり、均一
な段付き成形品を得ることができる。

【００７７】図７(ａ)の制御ブロック図に対応して説明
すると、第１リニアセンサ５８によって検出された加圧
量情報をパルス信号等によってコントローラ３０２に読
み込み、コントローラ３０２において上記演算を行う。
この演算に必要な成形品のデータや演算ソフト等は予め
コントローラ３０２に予め入力し、記憶されている。

【００７８】そして、コントローラ３０２において加圧
量情報とコントローラ内部のクロックパルスに基づいて
上第２パンチ７Ｕの加圧速度ｖ１が演算され、さらに係
数（１ーα）を掛けて加圧シリンダ１３の上昇速度ｖｓ
が演算され、油圧回路３００に制御信号を送って上第１
パンチ６Ｕが速度ｖ２で下動するように制御する。

【００７９】また、上第１パンチ６Ｕの位置が第２リニ
アセンサ６２によって検出され、この位置情報をフィー
ドバックすることにより、極めて精密に制御することが
できる。

【００８０】加圧方式としては、図示例では下第１，第
２パンチ６Ｌ，７Ｌを固定して上第１，第２パンチ６
Ｕ，７Ｕを下方に押圧する片押し方式であるが、両押し
としてもよいし、また加圧時に上第１，第２パンチ６
Ｕ，７Ｕ、ダイス３０および下第１，第２パンチ６Ｌ，
７Ｌのすべてを下降させ、その速度差によって上，下第
１パンチ６Ｕ，６Ｌ間および上，下第２パンチ７Ｕ，７
Ｌ間の粉末部分を圧縮するウイズドロアル方式を採用し
てもよいし、種々の加圧方式を採用することができる。

【００８１】加圧が完了すると、上ラム９の下死点で加
圧シリンダ１３の作動を中止させ圧抜きを行う。

【００８２】圧抜きとは、加圧終了時点で成形品の各段
部４，５が均等に弾性復帰するように各段部４，５に加
えている加圧力を抜くことである。加圧終了時点におい
て上第１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕを上昇させていく過程
において、成形品１の第１，第２段部４，５のスプリン
グバック量の差と各パンチ６Ｕ，６Ｌ；７Ｕ，７Ｌの弾
性歪量の差によって、第１，第２段部４，５が均等に弾
性復帰しない。たとえば、第１段部４が上第１パンチ６
Ｕによってまだ押さえられている状態で第２段部５側の
加圧力が抜けると、第２段部５の弾性復帰による伸びに
よって第１段部４と第２段部５の境界部にクラックが発
生するおそれがある。

【００８３】特に、本実施例のような強度の弱い極薄の
成形品の場合にはクラックが発生しやすい。

【００８４】そこで、各パンチおよびパンチアダプタ部
の弾性変形量および成形品の各段部のスプリングバック
量を考慮して、上ラム９の上昇量に対応して加圧シリン
ダ１３を上昇あるいは下動させる。これにより、上第
１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕ間の圧が均等に抜けるように
調整する（図２(ｄ´)参照）。等に弾性復帰するように
する。

【００８５】この実施例では、圧抜きと同時にクッショ
ンシリンダ２０を作動させ、クッションシリンダ２０に
よって成形品１を挟みつけておいて、上ラム９が上昇し
ても上第１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕによって成形品１を
所定の力で押圧して圧が急激に抜けるのを規制してい
る。

【００８６】クッションシリンダ２０は、加圧完了時点
まではシリンダ下室２３ｂに流体圧を充填しておいて上
パンチユニット１０全体を上方に持ち上げておき、加圧
完了時点でシリンダ下室２３ｂから流体圧を抜いてシリ
ンダ上室２３ａに流体圧を充填して、上パンチユニット
１０全体を下方に押し出す。もっとも流体圧の切換は加
圧完了前に行ってもよい。

【００８７】その後、成形品１の抜き出しを行う（図１
(ｅ)参照）。

【００８８】この成形品１の抜き出しは、クッションシ
リンダ２０によって上第２パンチ７Ｕ下端面を成形品１
の第２段部５上端面に当接させた状態で上第１パンチ６
Ｕ下端面が上第２パンチ７Ｕ下端面と同一位置となるま
で上昇させる。

【００８９】次いで、上第２パンチ７Ｕと下第１，第２
パンチ６Ｌ，７Ｌによって成形品１を上下に挟んだ状態
で、下ラムを下動させて引き下げプレートおよび固定ロ
ッドを介してダイプレート３１を下降させ、ダイス３０
に対して下第１，第２パンチ６Ｌ，７Ｌを相対的に上昇
させることにより成形品１をダイス３０上面まで押し出
して抜き出しを行うと同時に、上第２パンチ７Ｕを停止
させて上第１パンチ６Ｕを上げる。そして、クッション
シリンダ２０を上昇させ、一連の作動が完了する（図１
(ｅ)参照）。

【００９０】成形品の抜き出しが完了すると、成形品１
をダイス３０上面をすべらせて搬送する。この搬送は次
の成形工程の粉末５０を充填するために前進するフィー
ダ６４によって側方に押し出され、それと同時に次の成
形のための粉末５０がダイ孔３０ａ内に充填される（図
１(ａ)参照）。

【００９１】図６(ｂ)は本発明の第２実施例が示されて
いる。

【００９２】この第２実施例は上記した上第１，第２パ
ンチ６Ｕ，７Ｕと加圧シリンダ１３との接続を逆にした
ものである。

【００９３】すなわち、上第１パンチ６Ｕが固定される
シリンダ部１５１を上パンチプレート１２に固定して上
ラム９と一体的に移動させ、上第２パンチ７Ｕが固定さ
れるシリンダコア部１４１を可動として上第２パンチ７
Ｕを上第１パンチ６Ｕに対して相対移動させるようにし
たものである。

【００９４】図７(ｂ)は上記第２実施例の場合の制御ブ
ロック図を示す。

【００９５】すなわち、この例では、上第１パンチ６Ｕ
が上ラム９と一体的に移動するので、第１リニアセンサ
５８は上第１パンチ６Ｕの移動量を検出することにな
る。第１リニアセンサ５８の作動開始時点はトランスフ
ァ終了位置、すなわち加圧開始位置であり、上第２パン
チ７Ｕがダイス上面に達した時点、上第１パンチ６Ｕが
所定量ダイ孔３１ａ内に入り込んだ位置である。

【００９６】この例では、上第１パンチ６Ｕの加圧量に
基づいて上第２パンチ７Ｕの加圧量を制御するので、上
記実施例とは異なり、上第１，第２パンチ６Ｕ，７Ｕは
共に下方に移動する。すなわち、上第１パンチ６Ｕの速
度ｖ１は上ラム９の速度ｖと同一であり、上第２パンチ
７Ｕの移動速度ｖ２は上ラム９の速度ｖと加圧シリンダ
１３による加圧速度ｖｓとを加えたものであり、この
（ｖ＋ｖｓ）とｖ１との比が段部４，５間の比率αと同
一となるように、加圧シリンダの加圧速度ｖｓが決定さ
れる。すなわち、加圧シリンダｖｓは、（１ー１／α）
ｖで決定される。

【００９７】その他の構成は上記実施例と同一であるの
で、同一の構成部分については同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００９８】図８および図９は本発明の第３実施例を示
している。

【００９９】その成形工程は、第１実施例と同様に、ダ
イ孔３０ａに粉末５０を充填する工程と、充填された粉
末５０をトランスファする工程と、加圧終了後に圧抜き
する工程と、圧抜き後に成形品を抜き出す工程と、から
なっている。

【０１００】この第２実施例も、第１実施例同様は一端
面が平坦面２０２の正方形の薄板形状の成形品である
が、図８(ｇ)に示すように、他端面が第１実施例では凸
状の段付形状であるのに対して、凹状の段付形状の段付
面２０３となっている。すなわち、段付面２０３は、周
辺部位の第１段部２０４と、第１段部２０４よりも一段
低くなった中央部位の第２段部２０５とから構成されて
いる。第２段部２０５の平面形状は第１段部２０４より
も小径の正方形状で、第１段部２０４と同心的に配置さ
れており、第２段部２０５は第１段部２０４周囲を取り
囲むように構成されている。

【０１０１】図９には、本第２実施例の粉末成形プレス
のツールセット部の基本的な構成例を示している。

【０１０２】基本的な構成は、図５に示した第１実施例
と全く同一であるので、同一の構成部分については同一
の符号を付して説明を省略し、異なる点のみを説明する
ものとする。

【０１０３】上パンチユニット２１０に関しては、上第
１，第２パンチ２０６Ｕ，２０７Ｕの長さ関係が、上第
１パンチ２０６Ｕの方が上第２パンチ２０７Ｕよりも短
い点以外は第１実施例と全く同一である。

【０１０４】下パンチユニット２１１に関しては、第１
実施例では、下第１パンチ６Ｌを可動、下第２パンチ７
Ｌを固定としているのに対し、第２実施例では、下第１
パンチ２０６Ｌを固定、下第２パンチ２０７Ｌを可動と
している点が異なり、その他の構成は全く同一である。

【０１０５】すなわち、この第２実施例では、下第２パ
ンチ２０７Ｌを中空の下第２パンチホルダ２３７を介し
て可動のパンチプレート２３２に支持し、下第１パンチ
２０６Ｌを下第１パンチホルダ２３６を介して固定プレ
ート３３に支持したものである。

【０１０６】下第１パンチホルダ２３６は、可動パンチ
プレート２３２の中央孔２３２ａに挿通され、その上端
が中空の下第２パンチホルダ２３７内に挿入される中実
の柱部２３６ａと、この柱部２３６ａ上端面に立設され
中空の下第２パンチホルダ２３７に設けられた孔２３７
ａを通じて上方に延びて下第１パンチ２０６Ｌを支持す
る複数のロッド部２３６ｂと、を備えている。

【０１０７】この第２実施例では、トランスファ工程で
中央の下第２パンチ２０７Ｌを押し下げてストッパ２３
９で位置決めし、上端位置を固定の下第１パンチ２０６
Ｌの上端位置に合致させる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パンチ組の上下パンチによって各被圧縮粉末部分の圧縮
密度が圧縮途中で常に同一となるように圧縮しているの
で、成形途中における各被圧縮粉末部分間の粉末移動が
なく、成形品にクラック等の発生しない。

【０１０９】また、粉末充填後にトランスファを行って
成形品の上端側に段部を形成し、下端側の下パンチを平
坦面で固定してしまうので、従来のように加圧の際に下
パンチ側で段部を形成する場合のように抜き出し時に複
数の下パンチの上端面位置を同一面に位置させるために
ストッパを解除しないで、そのまま抜き出しを行うこと
ができる。

【０１１０】さらに、成形された成形品の下端面が平坦
面であり、搬送を安定してスムーズに行うことができ
る。凸形状の段付成形品の場合に特に有効であるが、凹
形状の段付成形品の場合でも凹部の損傷も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例に係る段付成形品の
粉末成形方法の成形工程を示す工程図である。

【図２】図２(ａ)は図１の成形工程に対応するストロー
ク線図、同図(ｄ)，(ｄ´)および(ｅ)は同図(ａ)中の加
圧完了，圧抜きおよび抜き出し位置における上パンチユ
ニット部の概略説明図である。

【図３】図３(ａ)〜(ｄ)は本発明の成形方法によって成
形される段付成形品を示すもので、同図(ａ)は平面図、
同図(ｂ)は側面図、同図(ｃ)は断面図、同図(ｄ)は斜視
図である。

【図４】図４は加圧パンチの構成例を示す説明図であ
る。

【図５】図５は本発明の第１実施例に係る粉末成形装置
の要部概略構成図である。

【図６】図６(ａ)は図５の装置のギヤボックス部内の機
構を示す図、同図(ｂ)は本発明の第２実施例に係る装置
構成、特に上パンチと加圧シリンダの接続部を示す図で
ある。

【図７】図７(ａ)は図５の第１実施例装置の加圧シリン
ダ制御構成を示すブロック図、同図(ｂ)は図６(ｂ)の第
２実施例装置の加圧シリンダ制御構成を示すブロック図
である。

【図８】図８は本発明の第３実施例に係る段付成形品の
粉末成形方法の成形工程を示す工程図である。

【図９】図９は本発明の第３実施例に係る粉末成形装置
の要部概略構成図である。

【図１０】図１０(ａ)〜(ｃ)は従来の粉末成形装置の各
工程の断面図である。

【図１１】図１１は従来の段付成形品の粉末成形方法の
工程図である。

【符号の説明】

１ 段付成形品 ２ 平坦面 ３ 段付面 ４ 第１段部 ５ 第２段部 ６，７ 第１，第２パンチ組 ６Ｕ，７Ｕ；６Ｌ，７Ｌ 上第１，第２；下第１，第２
パンチ ８ プレス本体 ９ 上ラム １３ 加圧シリンダ ２０ クッションシリンダ ３０ ダイス ３１ ダイプレート ３２ 可動プレート ３３ 固定プレート ３４ 引き下げプレート ３９ ストッパ ４０ パンチ支持シリンダ（充填量設定手段） ４９ トランスファシリンダ（トランスファ手段） ５０ 粉末 ５８ 上第２リニアセンサ ６２ 上第１リニアセンサ ６４ フィーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３０Ｂ 11/02 Ｈ 8824−4Ｅ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも一端面が複数の段部を有する段
   付き形状となっている段付成形品を成形するもので、 成形品の各段部に対応する上下一対のパンチで一組の複
   数のパンチ組を準備し、 ダイ孔の下方から前記複数のパンチ組の下パンチを挿入
   し、各下パンチの上端面をそれぞれダイス上面から各段
   部に対応する所定の深さに位置させてダイ孔内に粉末を
   充填し、 次いで、粉末が充填されたダイ孔内に上パンチを挿入し
   て充填された粉末を各パンチ組の上下パンチによって、
   上パンチ側が段付き形状側となるように相対移動させ、 その後、各パンチ組によって加圧されている各粉末部分
   の密度が圧縮途中で常に同一であるように、各粉末部分
   を各パンチ組の上下パンチによって同時に加圧し、上パ
   ンチよって段付き形状を成形することを特徴とする段付
   成形品の粉末成形方法。
2. 【請求項２】ダイ孔に充填された粉末を各パンチ組によ
   って相対移動した段階で各パンチ組の下パンチの上端面
   を所定位置に固定したことを特徴とする請求項１に記載
   の段付成形品の粉末成形方法。
3. 【請求項３】加圧終了時に、各パンチ組の各上下パンチ
   に作用する加圧力の圧抜きを行うことを特徴とする請求
   項１または２に記載の段付成形品の粉末成形方法。
4. 【請求項４】圧抜き後、成形品をダイスより抜き出すこ
   とを特徴とする請求項１，２または３に記載の段付成形
   品の粉末成形方法。
5. 【請求項５】段付き成形品は一端面が複数の段部を有す
   る段付き形状で、他端面が平坦形状である請求項１，
   ２，３または４に記載の段付成形品の粉末成形方法。
6. 【請求項６】粉末充填用のダイ孔を備えたダイスと、 ダイ孔に充填された粉末を圧縮する上下一対で一組の複
   数のパンチ組と、 ダイ孔内に成形品の各段部寸法に対応して粉末充填深さ
   を所定寸法に設定すべくダイ孔内の下パンチの位置決め
   をする充填深さ設定手段と、 ダイ孔内に上パンチを挿入して充填された粉末を各パン
   チ組の上下パンチによって、上パンチ側が段付き形状側
   となるように相対移動させるトランスファ手段と、 トランスファ後の各パンチ組の下パンチの上端面を所定
   位置に保持して加圧力を受けるストッパ手段と、 各パンチ組によって圧縮される各粉末部分の密度が圧縮
   途中で常に同一となるように上パンチを移動させて各粉
   末部分を加圧する加圧手段と、 ダイ孔から成形品を抜き出す抜き出し手段と、を具備し
   て成ることを特徴とする段付き成形品の粉末成形装置。
7. 【請求項７】加圧終了時に、各パンチ組の各上下パンチ
   に作用する加圧力の圧抜きを行う圧抜き手段を有するこ
   とを特徴とする請求項６に記載の段付成形品の粉末成形
   装置。
8. 【請求項８】トランスファ手段によって複数のパンチ組
   の下パンチ側が平坦形状側ととなるように移動し、スト
   ッパ手段によって下パンチの上端面が同一面位置にて位
   置決め保持する請求項６または７に記載の段付き成形品
   の粉末成形装置。