JPH11323405A - 粉末成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を簡略化して清掃作業やメンテナンス作
業時の作業性の向上を図る。 【解決手段】 先ず、下パンチ５のフロートパンチ5a
を固定パンチ5bよりも上方に突出させてキャビティ３に
粉末を供給する。次に、上パンチ４と下パンチ５とで粉
末を圧縮し、かつその一部過程で上パンチ４とフロート
パンチ5aとを同期移動させて、フロートパンチ5aと固定
パンチ5bの上下方向での位置関係を逆転させる．その
後、ダイス1aを降下させて成形品Ａをダイス1a外に取り
出し、スプリングバックした成形品Ａの外径部をダイス
1aの上面に係合させて支持し、ダイス1aを上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型で粉体を圧縮
して焼結用の圧粉体を成形するための粉末成形方法およ
び成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、粉末成形装置として、図５
（ａ）に示す装置が使用されている。この装置は、ダイ
ス21ａ、コアロッド22、ダイス21ａの内周面とコアロッ
ド22の外周面とで形成されるキャビティ23に上下から挿
入された一対のパンチ24、25を有する。コアロッド22
は、ベース26を摺動自在に貫通し、その下端は、エアシ
リンダ等によって昇降駆動されるヨークプレート27に固
定されている。下パンチ25は、ベース26に固定した固定
パンチ25ａと、固定パンチ25ａの外径側に同軸配置した
フロートパンチ25ｂとからなる分割構造をなし、そのう
ちのフロートパンチ25ｂは、ばね29ｃを有する浮動支持
機構29を介してヨークプレート27に弾性的に支持されて
いる。ヨークプレート27には、図示しないコラムを介し
てダイプレート21ｂが連結されており、エアシリンダで
ヨークプレート27を昇降させると、ダイス21ａおよびコ
アロッド22がその位置関係を保持しながら連動して昇降
する。

【０００３】以上の装置において、粉末の圧縮は以下の
手順で行われる。

【０００４】先ず、図５（ａ）に示すように、キャビテ
ィ23に金属粉末を充填する。次いで、上パンチ24を降下
させてキャビティ23に挿入し、粉末を圧縮する。この過
程において、上パンチ25が所定距離を移動する間は、フ
ロートパンチ25ｂはほとんど動かず、主にキャビティ23
の上端部部分（図４に示す成形品Ａ’のフランジ部分A
1’の粉末が圧縮される。フランジ部分A1’の粉末が十
分に圧密され、これにより、ばね29ｃの弾性力よりも大
きい押し込み力がフロートパンチ25ｂに作用するように
なると、フロートパンチ25ｂが上パンチ24の加圧力で押
し下げられ（この時、フロートパンチ25ｂと上パンチ24
の運動は相対移動のない同期移動となる）、同図（ｂ）
に示すように、固定パンチ25ａの上端とフロートパンチ
25ｂの上端との間の距離が縮まって粉末の全体が圧縮さ
れる。この時、フロートパンチ25ｂの下限位置は、ベー
ス26上に固定したスライドブロック31によって規制され
る。なお、上記のように粉末の圧縮を２段階で行うの
は、成形品Ａ’の厚肉部分と薄肉部分とで圧縮率を均一
にするためである。

【０００５】圧縮完了後、ヨークプレート27を降下させ
ると、これに連動してダイス21ａ、ダイプレート21ｂ、
およびコアロッド22が降下する。ダイス21ａが所定距離
降下すると、ダイプレート21ｂに取り付けられた三角カ
ム32がスライドブロック31のテーパ案内面31ａと接触
し、スライドブロック31を外径側に押圧してフロートパ
ンチ25ｂの直下から退避させる。スライドブロック31の
退避完了後、フロートパンチ25ｂの肩部25b1がダイス21
ａの下面に当接し、その後はダイス21ａ、コアロッド2
2、およびフロートパンチ25ｂが連動して降下する。同
図（ｃ）に示すように、ダイス21ａ、コアロッド22、お
よびフロートパンチ25ｂの各上面レベルが固定パンチ25
ａの上面に一致したところで、適当な排出機構が成形品
Ａ’をダイス21ａ上で滑らせながら水平方向に押し出
し、機外に排出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来装置において、三
角カム32やスライドブロック31を用が必要となるのは、
次の理由による。すなわち、上記成形品の排出工程にお
いては、成形品をダイス上で滑らせながら押し出して排
出することとしているが、その場合、フロートパンチを
圧縮時の位置（図５（ｂ）の位置）のまま待機させる
と、ダイス21ａやコアロッド22の降下させてもフロート
パンチ25ｂの上端が成形品Ａ’の外周面と係合している
ため、押し出し排出が行えない。これを回避するには、
圧縮完了後にフロートパンチを降下させて成形品との係
合状態を解放する必要があるが、その前提としてフロー
トパンチの降下スペースを確保する必要があり、そのた
めに三角カムを用いてスライドブロックを外径側に退避
させているのである。

【０００７】このように従来装置では、三角カムやスラ
イドブロックを必要とするため、構造が複雑化し、金型
周辺の清掃、メンテナンス作業が行いにくくなる欠点が
ある。また、段替え時には、三角カムやスライドブロッ
クを交換する必要があり、段替えに長時間を要すると共
に、これらの部材の破損、摩耗時における交換コストが
高騰するという不具合もあった。

【０００８】そこで、本発明は、三角カムやスライドブ
ラックを省略可能とすることにより、上記不具合を解消
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明にかかる粉末成形方法は、ダイスと、コアロッド
と、ダイスおよびコアロッドで形成されるキャビティに
挿入される上パンチおよび下パンチとを有し、下パンチ
を、ベースに固定した固定パンチと、固定パンチの外径
側に浮動支持されたフロートパンチとを備える分割構造
とした成形装置を用いて円筒状の圧粉体を成形するため
の方法であって、下パンチのフロートパンチを固定パン
チよりも上方に突出させてキャビティに粉末を供給する
粉末供給工程と、上パンチと下パンチとで粉末を圧縮
し、かつその一部過程で上パンチとフロートパンチとを
同期移動させて、フロートパンチと固定パンチの上下方
向での位置関係を逆転させる圧縮工程と、ダイスを降下
させて成形品をダイス外に取り出し、スプリングバック
した成形品の外径部をダイスの上面に係合させて支持す
る離型工程とを含むものである。

【００１０】このようにスプリングバックした成形品の
外径部をダイスの上面に係合させておけば、その後、ダ
イスを上昇させることにより、成形品を持ち上げること
ができ、製品排出時の成形品と固定パンチとの干渉を回
避することができる。

【００１１】上記成形装置は、コアロッドおよびダイス
を、駆動源により昇降駆動されるヨークプレートに連結
すると共に、フロートパンチをヨークプレートで弾性支
持し、かつ上パンチの下面内径部を陥没面としたものと
する。これにより、従来装置による成形品とほぼ同一形
状の成形品を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１な
いし図４に基いて説明する。

【００１３】図１に示すように、本発明にかかる成形装
置は、外型としてのダイス1aおよびダイプレート1bと、
内型としてのコアロッド２と、ダイス1aの内周面および
コアロッド２の外周面とで形成されるキャビティ３に上
下から挿入された一対のパンチ４、５とを有する。コア
ロッド２は、ベース６を摺動自在に貫通し、その下端
は、エアシリンダ等の適当な駆動源（図示省略）によっ
て昇降駆動されるヨークプレート７に固定されている。

【００１４】上パンチ４は、その下面内径部に円形の陥
没面4aを有する断面凹型とされている。

【００１５】下パンチ５は、下端をベース６に固定した
固定パンチ5aと、固定パンチ5aの外径側に同軸配置した
フロートパンチ5bとからなる分割構造をなし、そのうち
のフロートパンチ5bは、浮動支持機構９を介してヨーク
プレート７に弾性的に支持されている。浮動支持機構９
は、上端をフロートパンチ5bに取り付けた垂直部材9a
と、垂直部材9aに取り付けた水平部材9bと、水平部材9b
とヨークプレート７にとの間に圧縮介装された弾性部
材、例えばコイルばね9cと、水平部材9bの両端に取り付
けた係合部材9dとで構成され、水平部材9bはコアロッド
２に対して上下方向に相対移動が可能である。ヨークプ
レート７は、図示しないコラムを介してダイプレート1b
に連結され、従って、エアシリンダでヨークプレート７
を昇降させると、ダイス1aおよびコアロッド２が連動し
て昇降する。

【００１６】ベース６の上面には、フロートパンチ5bの
下限位置を決定するための規制部材11が装着されてい
る。この規制部材11は、段替え時、あるいは破損・摩耗
時の交換作業を考えて、容易に脱着できる取り付け方法
でベース６に固定する。

【００１７】以上の装置において、粉末の圧縮は以下の
手順で行われる。

【００１８】先ず、図１（ａ）に示すように、ダイス1a
の内径部にコアロッド２を挿入し、ダイス1aの内周面と
コアロッド２の外周面とで形成されるキャビティ３に金
属粉末を供給する（粉末供給工程）。この工程では、フ
ロートパンチ5bの上端を固定パンチ5aの上端よりも上方
に位置させておく。この時、フロートパンチ5bは、浮動
支持機構９のコイルバネ9cの弾圧力によって上方に付勢
され、かつ水平部材9b両端に取り付けた係合部材9dのベ
ース６下面への当接により、定位置（上限位置）に位置
決め保持される。

【００１９】次いで、上パンチ４を降下させてキャビテ
ィ３に挿入し、粉末を圧縮する（粉末圧縮工程）。この
過程において、上パンチ４が所定距離を降下するまでの
間は、フロートパンチ5bはほとんど動かず、主にキャビ
ティ３の上端部分の粉末が圧縮される。当該粉末が十分
に圧密され、ばね9cの弾性力よりも大きい押し込み力が
フロートパンチ5bに作用するようになると、上パンチ４
に加圧されたフロートパンチ5bが上パンチ４と同期して
降下し、キャビティ３内で粉末移動が生じる。図１
（ｂ）に示すように、フロートパンチ5bの下面が規制部
材11に当接すると、上パンチ４のさらなる降下により粉
末の全体が所定形状に圧縮される。この時、フロートパ
ンチ5bの上端は、固定パンチ5aの上端よりも下方に位置
させ、両者の位置関係を図１（ａ）の状態から逆転させ
る。

【００２０】圧縮完了後、上パンチ４を上昇させる。そ
の後、ヨークプレート７を降下させると、これに連動し
てダイス1a、ダイプレート1b、およびコアロッド２が降
下するが、フロートパンチ5bは規制部材11によって下か
ら支持されているため、降下することなく静止してい
る。図１（ｃ）の左側に示すように、成形品Ａ全体がダ
イス1a外に取り出されたところで、すなわちダイス1aと
コアロッド２の上面がフロートパンチ5bの上面レベルに
一致するか、若しくは当該上面レベルよりも低くなった
ところで、ヨークプレート７の降下を停止させる（離型
工程）。成形品Ａは、ダイス1a外に取り出されると同時
にスプリングバックし、その内周面や外周面が拡径す
る。

【００２１】その後、ヨークプレート７を上昇させ、同
図右側に示すように、ダイス1a、ダイプレート1b、コア
ロッド２、およびフロートパンチ5bを初期位置（図１
（ａ）の位置）に復帰させる。この時、図２に示すよう
に、成形品Ａの外周面は、スプリングバック量分（δ）
だけ拡径しており、拡径部分がダイス1aの上面と係合す
るので、成形品Ａは、ダイス1aの内径孔に脱落すること
なく、ダイス1aに支持されて上昇する。ダイス1aの上昇
により、固定コアロッド２の上端が成形品Ａ下面の陥没
部A2から抜け出たところで、従来と同様の排出機構（図
示せず）により、成形品Ａをダイス1a上で滑らせながら
水平方向に押し出し、機外に排出する。この排出は、固
定コアロッド２の上端が成形品Ａ下面の陥没部A2から脱
出した後、ダイス1aが初期位置に至るまでの何れかの位
置で、あるいはダイス1aが初期位置に達したところで行
うことができる。

【００２２】このようにして成形された成形品Ａは、図
３に示すように、一端部にフランジ部A1を有しており、
フランジ部A1の端面に陥没部A2を有する以外は、図４に
示す従来装置の成形品Ａ’と実質的に同一形状となる。
従って、両成形品ＡとＡ’との間に互換性を持たせるこ
とができる。

【００２３】なお、この成形品Ａの用途としては、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が挙げられる。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明方法によれば、従
来装置で必須であった三角カムやスライドブロックを省
略することができる。従って、構造を簡略化して清掃作
業やメンテナンス作業時の作業性を向上させることがで
きる。また、これらの省略により、段替え時の作業労力
を軽減させることができ、かつ破損や摩耗時の交換作業
も低コストにかつ能率的に行うことができる。成形品も
従来装置による成形品と実質的に同一とすることがで
き、しかも排出機構等の既存設備も改良することなくそ
のまま転用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の工程を示す断面図である。

【図２】離型工程を示す拡大断面図である。

【図３】本発明方法で成形された成形品の斜視図であ
る。

【図４】従来方法で成形された成形品の斜視図である。

【図５】従来方法の工程を示す断面図である。

【符号の説明】

1a ダイス ２ コアロッド ３ キャビティ ４ 上パンチ 4a 陥没面 ５ 下パンチ 5a 固定パンチ 5b フロートパンチ ６ ベース ７ ヨークプレート ９ 浮動支持機構 11 規制部材 A 成形品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイスと、コアロッドと、ダイスおよび
   コアロッドで形成されるキャビティに挿入される上パン
   チおよび下パンチとを有し、下パンチを、ベースに固定
   した固定パンチと、固定パンチの外径側に浮動支持され
   たフロートパンチとを備える分割構造とした成形装置を
   用いて円筒状の圧粉体を成形するための方法であって、 下パンチのフロートパンチを固定パンチよりも上方に突
   出させてキャビティに粉末を供給する粉末供給工程と、 上パンチと下パンチとで粉末を圧縮し、かつその一部過
   程で上パンチとフロートパンチとを同期移動させて、フ
   ロートパンチと固定パンチの上下方向での位置関係を逆
   転させる圧縮工程と、 ダイスを降下させて成形品をダイス外に取り出し、スプ
   リングバックした成形品の外径部をダイスの上面に係合
   させて支持する離型工程とを含む粉末成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の成形装置が、コアロッド
   およびダイスを、駆動源により昇降駆動されるヨークプ
   レートに連結すると共に、フロートパンチをヨークプレ
   ートで弾性支持したものであり、かつ上パンチの下面内
   径部が陥没面になっている粉末成形装置。