JPH11217601A - 粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フランジ状の薄肉部での圧縮率の低下を防止
し、圧粉体全体の粉末密度を均一化させる。 【解決手段】 上コアロッド3aを上エアシリンダ15を介
して上ラム５で支持すると共に、下コアロッド3bを下エ
アシリンダ18を介して支持部材17で支持し、両エアシリ
ンダ15、18で両コアロッド3a、3bを互いに相手側のコア
ロッドに向けて付勢する。上エアシリンダ15の付勢力は
下エアシリンダ18の付勢力よりも大きく設定する。先
ず、上ラム５を降下させ、上コアロッド3aで下コアロッ
ド3bを押し込んで下コアロッド3bを降下させる。可動パ
ンチ4aをダイス２の成形孔2aの大径部２a1に嵌入して薄
肉部を圧縮成形した後、下コアロッド3bのそれ以上の降
下を規制した状態で、可動パンチ4aの降下に同期してダ
イス２を下方にスライドさせ、充填粉末11を再圧縮す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一端部にフランジ
状の薄肉部を有する焼結用圧粉体を成形するための粉末
成形装置に関する。この種の形状の圧粉体から作られる
機械部品として、例えば自動車エンジンのタイミングベ
ルトのクランクシャフト側に装備されるプーリであっ
て、シグナルロータセンサを一体に組み込んだ状態で使
用されるプーリがある。

【０００２】

【従来の技術】図５に示すように、一端にフランジ状の
薄肉部1aを有する焼結用の圧粉体１を原料粉末から圧縮
成形するに際し、単に金型に段差を設けただけでは、例
えば特開平7-258704号公報でも説明されているように、
同一ストローク量で薄肉部1aと厚肉部1bとが加圧される
ため、厚肉部1bに比べて薄肉部1aの圧縮率が高くなり、
圧粉体の密度が不均質になる。

【０００３】これを防止するため、従来では図６（ａ）
に示す粉末成形装置が使用されている。この装置は、粉
末11の外周部を成形するダイス２と、粉末11の内周部を
成形するコアロッド３と、ダイス２内で粉末11を軸方向
両側から拘束する上下一対のパンチ4a、4bとを有する。

【０００４】ダイス２に設けられた成形孔2aは、上端を
大径部２a1、それ以外の部分を小径部２a2とした段付き
円孔状に形成され、その大径部２a1には上パンチ4aの下
端部が、小径部２a2には下パンチ4bの上端部がそれぞれ
適当なクリアランスを介して挿入される。上パンチ4aは
油圧駆動される上ラム５に固定され、一方、下パンチ4b
は固定台６の上面に固定されている。上ラム５には、初
期圧縮（図６（ｂ））の完了後に、ダイス２を上パンチ
4aと同期させて降下させるための段付き軸状のストッパ
部材７が装着されている。コアロッド３は下パンチ4bの
内径部に挿入され、その下端部は、エアシリンダ等の支
持手段８に支持された昇降台９に固定されている。昇降
台９はコラム10を介してダイス２に連結されている。

【０００５】以上の装置において、粉末11の圧縮は以下
の手順で行われる。

【０００６】先ず、上ラム５を降下させ、図６（ｂ）に
示すように、上パンチ4aの下端を成形孔2aの大径部２a1
に僅かに嵌入させて大径部２a1の粉末11を圧縮し、薄肉
部1a（図５参照）を形成する（初期圧縮）。初期圧縮完
了と同時に、ストッパ部材７の小径部分7aの全体がダイ
ス２に設けられた案内孔2bに挿入され、ストッパ部材７
の段部71がダイス２の上面に係合する。

【０００７】その後、同図（ｃ）に示すように、上ラム
５をさらにｈだけ降下させると、上パンチ4aの降下に伴
って小径部２a2のキャビティ容積が縮小し、粉末11が軸
方向に圧縮される（再圧縮）。この時、ストッパ部材７
の段部71とダイス２上面との係合によって、ダイス２が
上パンチ4aと同期して高さｈだけ降下する。この場合、
大径部２a1の容積に変動はなく、したがって、大径部２
a1（薄肉部1a）の粉末密度は初期圧縮完了後の状態にほ
ぼ保持される。この時、上パンチ4aおよびダイス２の降
下に連動してコアロッド３も降下する。再圧縮の完了
後、型開きを行って成形品を離型すれば、フランジ状の
薄肉部1aを一端に有する圧粉体１（図５）を得ることが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来で
は、先ず圧粉体１の薄肉部1aを形成する初期圧縮を行
い、次に全体を再圧縮して所定寸法に仕上げ、しかも再
圧縮時に上パンチ4aとダイス２とを同期させて大径部の
キャビティ容積を保持することにより、成形品の薄肉部
と厚肉部との間の圧縮率のばらつきを抑えるようにして
いる。

【０００９】しかし、この装置では、何れの圧縮工程で
も粉末の流動方向が下向きに限定されるため、当該圧縮
は下パンチ4b側からのいわゆる片押し圧縮の形態とな
り、成形品の上部、すなわち薄肉部1aの密度が厚肉部1b
に比べて低下する点が問題となる。この密度低下は特に
内径側で大きくなる。

【００１０】そこで、本発明は、フランジ状の薄肉部で
の圧縮率の低下を防止し、圧粉体全体で粉末密度を均一
化させることのできる粉末成形装置の提供を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかる粉末成形装置は、一端部にフランジ
状の薄肉部を有する円筒状の圧粉体を成形するための成
形装置であって、一端側に大径部が設けられた成形孔を
備え、成形孔に充填された粉末の外周部を成形するダイ
スと、前記成形孔に挿入され、充填粉末の内周部を成形
するコアロッドと、成形孔に軸方向両側から挿入され、
充填粉末を軸方向両側から拘束する固定パンチおよび可
動パンチとを有し、成形孔に粉末を充填した後、可動パ
ンチを固定パンチ側に加圧駆動して成形孔の大径部に僅
かに嵌入させることにより、前記薄肉部を圧縮成形し、
その後、可動パンチの加圧動作に同期してダイスを当該
加圧方向と同方向にスライドさせながら充填粉末を再圧
縮するものにおいて、前記再圧縮時に、コアロッドを、
ダイスのスライド方向と反対側に相対移動させるように
したものである。

【００１２】このコアロッドの相対移動は、コアロッド
を同軸配置した第１コアロッドおよび第２コアロッドで
構成し、第１コアロッドを、可動パンチを加圧駆動する
駆動装置で支持すると共に、第２コアロッドを静止位置
にある支持部材で支持し、第１コアロッドと駆動装置と
の間に第１付勢手段、第２コアロッドと支持部材との間
に第２付勢手段をそれぞれ介在させて両付勢手段で両コ
アロッドを互いに相手側のコアロッドに向けて付勢し、
かつ、第１付勢手段の付勢力を第２付勢手段の付勢力よ
りも大きく設定し、前記再圧縮の開始前は、第１コアロ
ッドで第２コアロッドを押圧して第２付勢手段の付勢力
に抗して可動パンチの加圧方向に後退させ、再圧縮の開
始後は下コアロッドの後退を規制することによって実現
することができる。

【００１３】「後退を規制する」とは、後退運動を完全
に停止させる場合の他、後退速度を減速させる場合、す
なわち第２コアロッドをダイスのスライド速度よりも遅
い速度で後退させる場合も含む意である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
乃至図５に基いて説明する。なお、以下の説明では、従
来装置と同等の機能を有する構成要素に同一の参照番号
を付し、その説明を省略する。

【００１５】図１に示すように、本発明装置は、充填粉
末の外径部を成形するダイス２と、充填粉末11の内周部
を成形するコアロッド3a・3bと、ダイス２内で充填粉末
11を軸方向両側から拘束する上下一対の可動パンチ4a
（上パンチ）および固定パンチ4b（下パンチ）とを有す
る。上パンチ4aは油圧駆動される上ラム５（駆動装置）
に駆動されて昇降可能であり、一方、下パンチ4bは固定
台６の上面に固定されて静止位置にある。上ラム５に
は、従来装置（図７）と同様に、段付き軸状のストッパ
部材７が装着され、このストッパ部材７の段部71とダイ
ス２上面との係合によって、初期圧縮完了後のダイス２
と上パンチ4aとの同期降下がなされる。ダイス２は、エ
アシリンダ等の支持手段８に支持された昇降台９にコラ
ム10を介して連結され、支持手段８の伸長・縮退によっ
て昇降可能に支持される。

【００１６】コアロッド3a・3bは、同軸配置された同径
の第１のコアロッド3a（上コアロッド）と第２のコアロ
ッド3b（下コアロッド）とで構成される。図１に示す待
機状態においては、上コアロッド3aは上パンチ4aの内径
孔に、下コアロッド3bはダイス２の成形孔2aおよび下パ
ンチ4bの内径孔にそれぞれ挿入されている。図面では、
下コアロッド3bとして、上方に位置するダミーロッド３
b1（ハッチングを付している）と、下方に位置する支持
ロッド３b2とに分割したものを例示しているが、これら
のロッド３b1、３b2を一体に構成しても構わない。

【００１７】上パンチ4aと上ラム５との間には、第１の
付勢手段となる上エアシリンダ15が介装される。この上
エアシリンダ15は、シリンダヘッドを下方に向けて配置
され、そのシリンダケース15ａのヘッド側およびエンド
側がそれぞれ上パンチ4aの上面および上ラム５の下面に
装着されている。上エアシリンダ15のピストン15ｂに
は、上コアロッド3aの上端が取り付けられており、かか
る構成から上コアロッド3aは、上エアシリンダ15で生じ
る下向きの付勢力によって常時下方（下コアロッド3b
側）に付勢される。

【００１８】固定台６の下面には、連結ロッド16を介し
て支持部材17が静止位置に支持される。この支持部材17
と下コアロッド3bとの間には、第２の付勢手段となる下
エアシリンダ18がシリンダヘッドを下方に向けて配置さ
れ、そのシリンダケース18ａのエンド側が下コアロッド
3bの下端（支持ロッド３b2の下端）に、ピストンロッド
18ｃの先端が支持部材17の上面に固設されたストッパ19
にそれぞれ取り付けられている。下エアシリンダ18はそ
の付勢力によって下コアロッド3bを上方（上コアロッド
3a側）に付勢するが、当該付勢力は、上エアシリンダ15
の付勢力よりも小さく設定される。

【００１９】なお、第１および第２付勢手段15、18とし
ては、上述のエアシリンダの他、油圧シリンダ等の他の
シリンダ、あるいは弾性材料等も使用することができ
る。

【００２０】以下、本発明装置による粉末成形手順を図
１ないし図３に基いて説明する。

【００２１】先ず、図１に示すようにダミーロッド３b1
周囲のキャビティ内に粉末11を充填する。その後、上ラ
ム５を降下させると、やがて上コアロッド3aが下コアロ
ッド3bの上端（ダミーロッド３b1の上端）に当接する。
この時、上述のように上エアシリンダ15の加圧力が下エ
アシリンダ18の加圧力よりも大きく設定されているの
で、その後の上ラム５の降下により、下エアシリンダ18
が縮退して下コアロッド3bが押し下げられ、同時に上コ
アロッド3aがダイス２の成形孔2aに挿入される。

【００２２】さらに上ラム５を降下させると、図２に示
すように、上パンチ4aの下端が成形孔2aの大径部２a1に
僅かに嵌入し、大径部２a1の粉末11が所定の圧縮率で圧
縮されて薄肉部1a（図５参照）が形成される（初期圧
縮）。この時、上コアロッド3aは成形孔2aを貫通し（ダ
ミーロッド３b1は成形孔2a外に押し出される）、その先
端部は下パンチ4bの内径孔上端付近に達している。初期
圧縮の完了と同時に、下エアシリンダ18のピストン18ｂ
が上死点に達し、シリンダケース18ａの底部が支持部材
17に固定されたストッパ19と係合する。そのため、シリ
ンダケース18ｃおよび下コアロッド3bのそれ以上の降下
が規制される。また、初期圧縮の完了と同時にストッパ
部材７の段部71とダイス２の上面とが係合し、以後、上
ラム５の降下動と同期してダイス２が下方にスライドす
る。

【００２３】次いで、図３に示すように上ラム５をさら
にｈだけ降下させると、上パンチ4aの降下に伴って小径
部２a2のキャビティ容積が縮小し、粉末11が軸方向に再
圧縮される。この時、ダイス２が上パンチ4aと同期して
高さｈだけスライド降下するため、大径部２a1の容積に
変動はなく、大径部２a1（薄肉部1a）の粉末密度は初期
圧縮終了時と同程度に維持される（なお、昇降台９も高
さｈだけ降下する）。その一方、上コアロッド3aは、下
コアロッド3bによってそれ以上の降下が規制されるた
め、静止位置にある。この場合、上コアロッド3aは、ダ
イス２と共に一体降下する粉末11に対して上方に相対移
動するので、図４に矢印で示すように粉末11の内径部で
は、上コアロッド3aとの間の摩擦力によって上方への粉
末流動が生じる。そのため、いわゆる片押し圧縮状態を
解消することができ、粉末11の上部、すなわち成形品の
薄肉部1a（図５参照）での密度低下を抑制または防止す
ることができる。この場合、特に成形品の内径側での密
度向上が図れる。

【００２４】その後、上ラム５を上昇させて成形品の内
径部から上コアロッド3aを抜き、さらに支持手段８を縮
退させてダイス２を降下させれば、図５に示す圧粉体１
が離型される。

【００２５】なお、以上の説明では、再圧縮時に下コア
ロッド3bを静止させているが、下コアロッド3bをダイス
２の降下速度よりも遅い速度で降下させても同様の効果
が奏される。

【００２６】

【発明の効果】このように本発明装置によれば、再圧縮
時のいわゆる片押し圧縮状態を解消して成形品の一端側
での密度低下を抑制することができるので、フランジ状
の薄肉部を含めた全体で均一な密度を有する圧粉体を成
形することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる粉末成形装置の断面図である。

【図２】上記粉末成形装置による初期圧縮工程を示す断
面図である。

【図３】上記粉末成形装置による再圧縮工程を示す断面
図である。

【図４】再圧縮時における粉末の流動状態を示す断面図
である。

【図５】圧粉体の斜視図である。

【図６】従来装置による成形工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 圧粉体 1a 薄肉部 ２ ダイス 2a 成形孔 ２a1 大径部 3a 第１コアロッド（上コアロッド） 3b 第２コアロッド（下コアロッド） 4a 可動パンチ（上パンチ） 4b 固定パンチ（下パンチ） ５ 駆動装置（上ラム） ６ 固定台 11 粉末 15 第１付勢手段（上エアシリンダ） 17 支持部材 18 第２付勢手段（下エアシリンダ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部にフランジ状の薄肉部を有する円
   筒状の圧粉体を成形するための成形装置であって、一端
   側に大径部が設けられた成形孔を備え、成形孔に充填さ
   れた粉末の外周部を成形するダイスと、前記成形孔に挿
   入され、充填粉末の内周部を成形するコアロッドと、成
   形孔に軸方向両側から挿入され、充填粉末を軸方向両側
   から拘束する固定パンチおよび可動パンチとを有し、成
   形孔に粉末を充填した後、可動パンチを固定パンチ側に
   加圧駆動して成形孔の大径部に僅かに嵌入させることに
   より、前記薄肉部を圧縮成形し、その後、可動パンチの
   加圧動作に同期してダイスを当該加圧方向と同方向にス
   ライドさせながら充填粉末を再圧縮するものにおいて、 前記再圧縮時に、コアロッドを、ダイスのスライド方向
   と反対側に相対移動させるようにした粉末成形装置。
2. 【請求項２】 コアロッドを同軸配置した第１コアロッ
   ドおよび第２コアロッドで構成し、第１コアロッドを、
   可動パンチを加圧駆動する駆動装置で支持すると共に、
   第２コアロッドを静止位置にある支持部材で支持し、第
   １コアロッドと駆動装置との間に第１付勢手段、第２コ
   アロッドと支持部材との間に第２付勢手段をそれぞれ介
   在させて両付勢手段で両コアロッドを互いに相手側のコ
   アロッドに向けて付勢し、かつ、第１付勢手段の付勢力
   を第２付勢手段の付勢力よりも大きく設定し、前記再圧
   縮の開始前は、第１コアロッドで第２コアロッドを押圧
   して第２付勢手段の付勢力に抗して可動パンチの加圧方
   向に後退させ、再圧縮の開始後は下コアロッドの後退を
   規制するようにした請求項１記載の粉末成形装置。