JPH0810994A - 粉末成形プレスの冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末成形プレスの加圧成形時の発熱による、
アダプタおよびパンチの温度変化すなわち寸法変化を抑
え、安定して製品を加圧成形できる冷却方法を採用した
粉末成形プレスの冷却装置を提供することにある。 【構成】 金型を構成する上パンチと下パンチおよび
前記上下のパンチを支持するアダプタを備えた粉末成形
プレスにおいて、前記上パンチ４と下パンチ１１，１
２，１３及びアダプタ２１，２２，２３の少なくとも一
部材に気体導入孔７１を設けて気体導入管７４を接続
し、冷却気体Ｇを吹きつけて冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉末成形プレスにおけ
る、パンチ及びアダプタの冷却に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の粉末成形プレスとして、
例えば図９に示すものがある。

【０００３】図９は粉末成形プレス１０２の成形加工部
の要部説明図であり、この図に従って粉末成形プロセス
の概略を説明すると、ダイ１０８のダイ孔１１２に成形
する粉末１０３を充填し、複数の上パンチ１０９，１１
０，１１１と複数の下パンチ１０５，１０６，１０７に
より加圧し成形加工を行うものである。加圧成形時には
粉末１０３が圧縮されることにより圧縮熱が発生し、又
隣接する各パンチ同士、上下第１パンチ１０９，１０５
とダイ１０８内側面、さらに圧縮された成形品Ｗ’を抜
出す時に成形品Ｗ’とダイ１０８の金型内側面がが摺接
し摩擦熱が発生する。特にその発生がひどい場合には金
型の寿命を短くしているためダイ１０８の外側部に冷却
パイプを通して冷却する場合もあった。

【０００４】また、最近ではコストダウンのためネット
シェイプ又はニアネットシェィプの要求が強まり、金型
がより複雑でパンチの数も多くなり、また高い精度が必
要なため、はめ合寸法精度も高くなり、その結果成形に
よる発熱量が大きくなり特に内部のパンチに熱がこもり
がちとなっていた。

【０００５】さらに油圧プレスの場合、例えば図９の粉
末成形プレスでは上パンチユニット１１３を成形品の加
工寸法に合わせて各上パンチの動作制御を行うパンチ作
動装置１０１や下パンチ駆動部１１４は油圧駆動手段を
採用しており、該油圧駆動手段が各アダプタの回りを囲
むようにに係接されており、油温上昇による熱がアダプ
タおよびパンチに伝熱されるため、アダプタやパンチ等
の延びが発生して製品寸法に影響し、成形中に再調整が
必要となる場合が多い。

【０００６】しかし、現在は成形品Ｗ’の寸法変化の主
要因は粉末の粒度分布のばらつきや粉末に混在する比重
の異なる他の物質の影響があるために、粉末に要因があ
ると思われがちであるため、製品寸法が許容値をはずれ
た場合には、根本的な対策を施さずにその都度人手又は
自動で寸法の補正を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、寸法変
化の要因を解析していくうちに加圧成形時に発生する熱
がアダプタやパンチの寸法を変化させ、これによる成形
品の寸法変化が大きな要因のひとつであることがわかっ
た。 例えば１ｍの長さの鉄が２５°Ｃ温度上昇すれ
ば、１０００ｍｍ×１１．７×１０^-6×２５°＝０．２
９ｍｍのびる。

【０００８】朝プレスを稼動し、加圧成形を開始すると
アダプタおよびパンチの温度が上昇し、昼休むと下り、
午後再び稼働すると又温度が上り、という具合に変化す
るのであり、アダプタやパンチは概して軸方向に長いた
め、寸法補正の大きな要因の一つとなるのである。

【０００９】アダプタおよびパンチが加圧成形による発
熱で局部的に延びれば成形品Ｗ’のプレス方向寸法は短
くなる。又、気温の変化はプレス全体が変化するので成
形品Ｗ’の寸法変化の影響が非常に少ないこともわかっ
た。

【００１０】従って、製品の寸法変化（特に軸方向の）
を抑えるためには成形時の発熱によるアダプタおよびパ
ンチの温度変化による寸法変化を出来るだけ少なくする
必要がある。

【００１１】又、ダイと同じように水等をアダプタやパ
ンチの中に通して冷却することが考えられるが、アダプ
タやパンチは構造的にその中に水を通すことは困難であ
る。本発明は、上記従来技術の問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、粉末成形プレ
スの加圧成形時の発熱による、アダプタおよびパンチの
温度変化すなわち寸法変化を抑え、安定して製品を加圧
成形できる冷却方法を採用した粉末成形プレスの冷却装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、金型を構成する上パンチと下パン
チおよび前記上下のパンチを支持するアダプタを備えた
粉末成形プレスにおいて、前記上パンチと下パンチ及び
アダプタの少なくとも一部材に気体を吹きつけて冷却す
る。

【００１３】また上パンチの上、下パンチの下に該上下
パンチを支持するアダプタを備え、前記アダプタは前記
アダプタに係着された油圧シリンダで駆動される粉末成
形プレスにおいて、前記上パンチと下パンチ及びアダプ
タの少なくとも一部材に気体を吹きつけて冷却する。

【００１４】また、吹きつけた気体は加圧完了時から抜
き出し完了時までの間に流すようにしてもよい。

【００１５】また、パンチまたはアダプタに温度センサ
を取り付け、規定の温度になると気体を吹きつけること
を特徴とする構成を前記粉末成形プレスの冷却装置に設
けることもでき、さらに、各々のパンチまたはアダプタ
に温度センサを取り付け、各々のアダプタが規定の温度
になった時に別々に気体を吹きつける構成を特徴とす
る。

【００１６】

【作用】上記のように構成された冷却方法を採用した粉
末成形プレスの冷却装置により、金型を構成するパンチ
およびアダプタが冷却される。

【００１７】また、上パンチの上、下パンチの下にアダ
プタと該アダプタに係接される油圧シリンダを有する粉
末成形プレスにおいて、金型を構成する上パンチと下パ
ンチ及びアダプタの少なくとも一部材に気体を吹きつけ
ることにより加圧成形工程で発生する熱及び油圧シリン
ダからの熱が取り除かれ、上下のパンチ及びアダプタが
冷却される。

【００１８】またさらに、吹きつけた気体は加圧完了時
から抜き出し完了時までの間に流すことで成形粉末材料
を吹き飛ばすことなく金型を構成するパンチおよびアダ
プタを冷却する。

【００１９】また、パンチまたはアダプタに温度センサ
を取り付け、規定の温度になると気体を吹きつけること
を特徴とする構成を前記粉末成形プレスの冷却装置に設
けることでパンチ及びアダプタの温度を所定の範囲にコ
ントロール可能である。

【００２０】さらに、各々のパンチまたはアダプタに温
度センサを取り付け、各々のパンチまたはアダプタが規
定の温度になった時に別々に気体を吹きつける構成を特
徴とする粉末成形プレスの冷却装置においてはパンチ及
びアダプタの温度を独立して所定の範囲にコントロール
することができる。

【００２１】

【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。 （第１実施例）図１乃至図３において、本発明の冷却装
置を適用した粉末成形プレスの粉末成形プロセスを説明
する。図１はダイ１のダイ孔２に充填される原料として
の粉末３が充填されており、この粉末３を加圧するため
の上パンチ４と下パンチセット１０は加圧成形前の待機
位置にそれぞれある。図２は加圧成形工程を開始した加
圧状態であり、上パンチ４は上部ラム５に取りつけら
れ、上部ラム５の上下動によってダイ孔２内に挿入さ
れ、粉末３を加圧し、また、下パンチセット１０はコア
ロッド６を中心として同心的に嵌合される筒状の第１，
第２，第３下パンチ１１，１２，１３とから構成され、
粉末３が成形加工品Ｗの形状に加圧成形される位置まで
上パンチ４とダイ１の動きに合わせて第１，第２，第３
下パンチ１１，１２，１３が下方に摺動しつつ成形加工
品Ｗの形状寸法を出すように位置決めされ、対向する上
パンチ４との間隙にある粉末３を加圧し、成形加工品Ｗ
を形成する。加圧成形が完了すると、図３に表されるよ
うに、上パンチ４がダイ１から抜脱しつつ、第１，第２
下パンチ１１，１２は成形加工品Ｗを取り出せるように
ダイ１の上端面まで摺動し、停止する。

【００２２】下パンチセット１０において、このうち最
も外側に位置する第１下パンチ１１は第１パンチアダプ
タ２１を介してダイプレート３０に最も近い可動の第１
下パンチプレート３１に固定されている。

【００２３】さらに外側から２番目の第２下パンチ１２
は第２パンチアダプタ２２を介してダイプレート３０に
２番目に近い第２下パンチプレート３２に固定され、外
側から３番目の第３下パンチ１３は第３パンチアダプタ
２３を介してプレス本体７に固定されるダイプレート３
０からは最も遠い第３パンチプレートとしての下固定プ
レート３３に固定されている。

【００２４】そしてダイプレート３０および引き下げヨ
ーク３４を連結するロッド８が第１、第２パンチプレー
ト３１，３２および固定プレート３３に不図示のブッシ
ュを介して挿し通され、各プレート３１，３２，３３が
互いに平行状態で相対的に往復移動するようになってい
る。

【００２５】第１，第２下パンチ１１，１２は第１，第
２油圧シリンダ４０，５０により作動されるもので、ロ
ッド８を介して直列に配置され、それぞれシリンダチュ
ーブ４１，５１およびピストン４２，５２を主な構成要
素としている。ピストン４２，５２は第１、第２パンチ
プレート３１，３２に接続され、作動油Ｙにより軸方向
に摺動し、第１、第２下パンチアダプタ２１，２２と第
１、第２下パンチアダプタ２１，２２に固定されている
下パンチ１１，１２を同軸的に作動させる。

【００２６】７１は冷却を行うための第１下パンチアダ
プタ２１に設けられた第１の気体導入孔であり、気体導
入管７４と接続され、冷却気体Ｇを第１下パンチアダプ
タ２１の内壁面と第２下パンチ１２の外壁面とを壁面と
する環状円筒形の冷却室８１に導く。この冷却室８１に
おいて第１下パンチアダプタ２１と第２下パンチ１２と
冷却気体Ｇを接触させ、第１下パンチアダプタ２１と第
２下パンチ１２を冷却する。その後冷却気体Ｇは第２下
パンチアダプタ２２の外周と第１下パンチアダプタ２
１，第１パンチプレート３１の内周との隙間９１を通
り、第２下パンチアダプタ２２に設けられた第２の気体
導入孔７２から、冷却気体Ｇを第２下パンチアダプタ２
２の内壁面と第３下パンチ１３の外壁面とを壁面とする
環状円筒形の冷却室８２に導く。また、一部の冷却気体
Ｇは第２下パンチアダプタ２２の外壁面とピストン４２
の内壁面まで続いている隙間９１を通り、第２下パンチ
アダプタ２２の外壁面とピストン４２の内壁面を冷却し
た後、大気へ放出される。

【００２７】同様に、冷却室８２に導かれた冷却気体Ｇ
は第２下パンチアダプタ２２と第３下パンチ１３を冷却
し、その後第３下パンチアダプタ２３の外周と第２下パ
ンチアダプタ２２の内周の隙間９２を通り、第３の気体
導入孔７３から、冷却気体Ｇを第３下パンチアダプタ２
３の内壁面とコアロッド６の外壁面とを壁面とする環状
円筒形の冷却室８３に導かれ、一部の冷却気体Ｇは第３
下パンチアダプタ２３の外壁面と第２下パンチアダプタ
２２，第２パンチプレート３２，ピストン５２の内壁面
まで続いている隙間９２を通り、隙間９２を形成する部
材を冷却した後、大気へ放出される。

【００２８】冷却室８３に導かれた冷却気体Ｇはコアロ
ッド６とコアロッドアダプタ６Ａと第３下パンチアダプ
タ２３の内壁面を冷却し、隙間９３に流入して大気へ放
出される。

【００２９】気体導入孔７２，７３は各第２，第３下パ
ンチアダプタ２２，２３の側壁面または端部に冷却必要
度に応じて複数箇所設けることもできる。

【００３０】前記のように構成された粉末成形プレス
は、冷却気体Ｇを流し続けて冷却することで、最大の冷
却能力を発揮できるが、図１のようにダイ孔２に充填さ
れる原料としての粉末３が充填されており、この粉末３
を加圧するための上パンチ４と下パンチセット１０が加
圧成形前の待機位置にそれぞれある場合には冷却気体Ｇ
の流出を停止し、図２から図３に表される加圧完了時か
ら抜き出し完了時までの間に流すこともできる。

【００３１】また、隙間９１，９２，９３は冷却必要箇
所に応じて、広げたり狭めたりすれば冷却気体Ｇの隙間
９１，９２，９３における流量を変更することになり、
各部材の冷却度をより適正にすることができる。

【００３２】（第２実施例）図４に本発明を適用した第
２の実施例を表す。図４における粉末成形プレスは成形
加工品Ｗを複数の上下のパンチにより加圧し、前記複数
の上下のパンチはそれぞれの上方および下方に位置する
アダプタにより支持されている。

【００３３】当実施例では、第１，第２上パンチ２１
１，２１２は上パンチユニット２０３と加圧装置との間
に設けられている上パンチ作動装置２００に組み込まれ
ている油圧作動のピストン２０１，２０２により独立に
作動可能な構成としている。下側のパンチセットは構成
および作用については上記した第１実施例と同一である
ので同じ同一の構成部分については同一の符号を付して
説明を省略する。

【００３４】２０４は冷却気体Ｇの気体導入孔であり、
気体導入管２０５が接続されている。冷却気体Ｇは気体
導入孔２０４より、第２上パンチ２１０の外壁面と第１
上パンチホルダ２１２の内壁面とを壁面とする環状円筒
形の冷却室２０６に流入され、第２上パンチ２１０の外
壁面と第１上パンチホルダ２１２の内壁面を冷却し、第
２上パンチホルダ２１３に設けられた気体導入孔２０７
から冷却室２０８へ流出する。冷却室２０８にある冷却
気体Ｇは第２上パンチホルダ２１３の内壁面と第３上パ
ンチ２１１の外壁面との間に形成される隙間２１５から
さらに気体導入孔２１６，２１７を通過して大気中に放
出される。

【００３５】上パンチユニット２０３の冷却も成形加工
時の加圧完了時から抜き出し完了時までの間に流すこと
もできる。 （第３実施例）図５は本発明を適用した粉末成形プレス
の成形加工部の第３実施例に関する要部説明図であり、
それぞれの冷却室３０１，３０２，３０３，３０４，３
０５に独立した冷却気体が送られている。この独立した
冷却気体はそれぞれ異なる種類の気体を用いてもよいし
また、温度や流量を冷却必要度に応じて変更することも
できる。

【００３６】例えば冷却室３０２に冷却気体Ｇを流出す
る気体導入管３０７は気体導入孔３１１より第１下パン
チアダプタの内側に挿通され、冷却室３０１において、
パンチアダプタの成形工程に伴う上下動に対し切断され
ないように自在に遊動し、遊びを有して第２下パンチア
ダプタに設けられた気体導入孔３１２へ接続される。同
様に、気体導入管３０６，３０８，３０９，３１０はそ
れぞれ冷却室３０１，３０３，３０４，３０５へ冷却気
体Ｇを流出するよう気体導入孔３１１，３１３，３１
４，３１５へ接続される。

【００３７】（第４実施例）図６は本発明を適用した粉
末成形プレスの成形加工部の第４実施例に関する要部説
明図であり、第３実施例と同様な構成により、それぞれ
の冷却室３０１，３０２，３０３，３０４，３０５に独
立した冷却気体が送られている。各々のアダプタには温
度センサ４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４
０６が気体導入管の挿通方法と同様に粉末成形プレス装
置の外部から各アダプタの温度を計測可能なアダプタの
所定の場所へ取り付けられている。該温度センサは不図
示の温度制御装置に接続されており、各々のアダプタが
規定の温度になったら冷却気体を各々の気体導入管を通
じて別々に流出可能としている。

【００３８】図６において温度センサは各アダプタに一
個づつ設けられているが、アダプタ以外のパンチやダイ
に設けることもできるし、一個のアダプタで温度上昇の
平均を代表して計測し、この温度と規定の温度を比較し
て冷却気体の流量を制御して温度をコントロールするこ
ともできる。

【００３９】（第５実施例）図７および図８は本発明を
適用した粉末成形プレスの成形加工部の第５実施例に関
する要部説明図である。

【００４０】図７の粉末成形プレスは第１下パンチ１１
と第１下パンチアダプタ２１および第２下パンチ１２と
第２下パンチアダプタ２２が一体形状のものであるが、
第１実施例と同様に、第１パンチアダプタ２１の胴体部
に気体導入孔７１を設けこれに接続された気体導入管７
４より冷却気体Ｇを冷却室８１に流出させる。その他は
第１実施例と同一であるので構成および作用については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００４１】図８の粉末成形プレスは下パンチ１１，１
２，１３の位置規制の為にモータを使用する方式のもの
であるが、本発明を適用した冷却方法に関しては第１実
施例と同一であるので、構成および作用については同一
の符号を付してその説明を省略する。

【００４２】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、粉末成形プレスにおいては、金型を構成するパ
ンチおよびアダプタに気体を吹きつけて冷却することに
よりパンチおよびアダプタの熱による寸法変化が抑止さ
れ、成形加工品の寸法が安定し、不良品発生率が少なく
なる。また、寸法変化を抑えるための調整作業の頻度が
少なくできる。

【００４３】また、吹きつけた気体は加圧完了時から抜
き出し完了時までの間に流すことで成形粉末材料を吹き
飛ばすことなく冷却できる。

【００４４】さらに、上パンチの上、下パンチの下にア
ダプタと該アダプタに係接される油圧シリンダを有する
粉末成形プレスにおいて、金型を構成する上パンチと下
パンチ及びアダプタの少なくとも一部材に気体を吹きつ
けることにより加圧成形工程で発生する熱及び油圧シリ
ンダからの熱が取り除かれ、上下のパンチ及びアダプタ
が冷却される。

【００４５】また、アダプタに温度センサを取り付け、
規定の温度になると気体を吹きつけることを特徴とする
構成を前記粉末成形プレスの冷却装置に設けることでパ
ンチ及びアダプタの温度を所定の範囲にコントロールす
ることができる。

【００４６】さらに、各々のアダプタに温度センサを取
り付け、各々のアダプタが規定の温度になった時に各々
のアダプタに別々に気体を吹きつける構成を特徴とする
粉末成形プレスの冷却装置においてはパンチ及びアダプ
タの温度を独立して所定の範囲にコントロールすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例の粉末成形プレス
（加圧成形前）

【図２】図２は本発明の第１実施例の粉末成形プレス
（加圧成形中）

【図３】図３は本発明の第１実施例の粉末成形プレス
（加圧成形後）

【図４】図４は本発明の第２実施例の粉末成形プレス

【図５】図５は本発明の第３実施例の粉末成形プレス

【図６】図６は本発明の第４実施例の粉末成形プレス

【図７】図７は本発明の第５実施例の粉末成形プレス

【図８】図８は本発明の第５実施例の粉末成形プレス

【図９】図９は従来の粉末成形プレス

【符号の説明】

１，１０８ ダイ ２ ダイ孔 ３，１０３ 粉末 ４ 上パンチ ５，１００ 上部ラム ６，１０４ コアロッド ６Ａ コアロッドアダプタ ８ ロッド １０ 下パンチセット １１，１０５ 第１下パンチ １２，１０６ 第２下パンチ １３，１０７ 第３下パンチ ２１ 第１下パンチアダプタ ２２ 第２下パンチアダプタ ２３ 第３下パンチアダプタ ３０ ダイプレート ３１ 第１下パンチプレート ３２ 第２下パンチプレート ３３ 第３下パンチプレート ３４ 引き下げヨーク ４０ 第１油圧シリンダ ５０ 第２油圧シリンダ ４１，５１ シリンダチューブ ４２，５２，２０１，２０２ ピストン ７１，７２，７３，２０４，２０７，２１６，２１７，
３１１，３１２，３１３，３１４，３１５ 気体導入孔 ７４，２０５，３０６，３０７，３０８，３０９，３１
０ 気体導入管 ８１，８２，８３，２０６，２０８，３０１，３０２，
３０３，３０４，３０５ 冷却室 ９１，９２，９３，２１５ 隙間 １１４ 下パンチ駆動部 ２００，１０２ 上パンチ動作装置 ２０３，１０３ 上パンチユニット ２０９，２１０，２１１，１０９，１１０，１１１ 第
１，第２，第３上パンチ ２１２，２１３，２１４ 第１，第２，第３上パンチホ
ルダ ４０１，４０２，４０３，４０４，４０５，４０６ 温
度センサ Ｇ 冷却気体 Ｗ，Ｗ’ 成形加工品

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末成形プレスにおいて、金型を構成す
   る上パンチと下パンチ及びアダプタの少なくとも一部材
   に気体を吹きつけて冷却することを特徴とする粉末成形
   プレスの冷却装置。
2. 【請求項２】 上パンチの上、下パンチの下に該上下パ
   ンチを支持するアダプタを備え、前記アダプタは該アダ
   プタに係着された油圧シリンダで駆動される粉末成形プ
   レスにおいて、前記上パンチと下パンチ及びアダプタの
   少なくとも一部材に気体を吹きつけて冷却することを特
   徴とする粉末成形プレスの冷却装置。
3. 【請求項３】 吹きつけた気体は加圧完了時から抜き出
   し完了時までの間に流される請求項１または２に記載の
   粉末成形プレスの冷却装置。
4. 【請求項４】 パンチまたはアダプタに温度センサを取
   り付け、規定の温度になると気体を吹きつけることを特
   徴とする請求項１，２または３に記載の粉末成形プレス
   の冷却装置。
5. 【請求項５】 各々のパンチまたはアダプタに温度セン
   サを取り付け、各々のパンチまたはアダプタが規定の温
   度になった時に別々に気体を吹きつけることを特徴とす
   る請求項１，２または３に記載の粉末成形プレスの冷却
   装置。