JPS5913960B2 - 粉末冶金用のプレス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉末冶金用のプレスに、更に詳しくは、金属粉
末を圧縮して凸形及び凹形の製品を製造するためのプレ
スに関する。

現用されている全ての粉末冶金用プレスおよびダイにお
いては、１つの位置から別の位置への変位の間ダイの諸
要素の運動およびそうした運動に対する相対的な反作用
を制御および調節できない。

そのため一定の能力のプレスにおいて、粉末冶金技術に
より理論的には全ての製品が成形できるが粉末冶金用プ
レスおよびダイにより全ての製品が製造できるとは言え
ない。

そのためにはプレスの能力を著しく高くするか、粗製品
を成形してから機械的な後加工により製品の最終形状を
実現する方策に頼らなければならない。

一例として、前回に製造した製品の形状（例えば凸面形
状）と異なる形状（例えば凹面形状）の製品を粉末冶金
法により製造するには、従来のプレスの場合には、多く
の時間をかけてプレスの組立て形式を根本的に変更する
か又はプレス自身を取換える必要がある。

第１，２Ａ、２Ｂ、２Ｃ図には既知の典型的なプレスが
図示されている。

このプレスは第１図に示すように、中空ダイ、少なくと
も１つの下側ポンチＰ、少なくとも１つの中子Ａ及び少
なくとも１つの上側ポンチＳを備えている。

下側ポンチＰと中子Ａとは第２Ａ図に示すように粉末材
料が充てんされるキャビティを形成し、上側ポンチＳは
下側ポンチＰと共働して粉末材料を圧縮し、完成製品と
する。

この形式のプレスは一例として米国特許第３６１１４９
８号に開示されている。

今日知られているプレスによっては、第３Ａ図に示す形
状の製品は製造できない。

一般には第３Ｂ図に示すように既知のプレスにより半製
品を先ず製造した後、第３Ｃ図に示すように部分子を機
械的に除去することにより完成した製品とする。

同様に、第４Ａ図に示す凸面形状の製品の選造から第４
Ｂ図に示す凹面形状の製品の製造に移る必要がある場合
には、ダイ・ポンチの構成を根本的に変更するか又はプ
レスの形式を変えることが必要になる。

更に従来のプレスは、ポンチ及び中子が−の位置から別
の位置に移動する間のポンチ及び中子の運動及びこれら
の運動に対する反作用の両者を制御し調節するための適
切な手段を備えていない。

そのため前述したように、従来のプレスによっては、機
械的加工により粗製品を仕上げしない限り、成る特別の
形状をもった製品は得られない。

よって本発明の目的は、前述した欠陥がなく、実質的に
凸形又は凹形の形状を有し得る正確に仕上げされた製品
が機械加工工程を要せずに得られるようにしたプレスを
提供することにある。

本発明の更に別の目的は、プレス製品の形状を変える場
合にプレスの部品を交換するのに必要な停止時間をなく
したプレスを提供することにある。

本発明の更に別の目的は次のことを可能にするプレス・
ダイホルダー組合わせ装置を実現することにある。

（イ）圧縮操作の間ダイの諸要素の運動を制御および調
節すること。

（ロ）ダイキャビティにより成形された製品の取出し操
作の間諸要素の運動を制御および調節すること。

（ハ）充てん位置への復行操作の間諸要素の運動を制御
および調節すること。

に）プレスの公称能力を増加することなく、粉末冶金技
術により技術的に実現しうるすべての寸法および形状の
製品を成形すること。

（ホ）ダイ組立て形式の高価な根本的変更を行うことな
く、大体において凸形あるいは大体において凹形の製品
を同一のプラントにおいて製造できるようにすること。

（へ）機器を小形化し組立て時間を少なくすること。

本発明のこれらの目的は、プレス枠、母型保持板、複数
の上側及び下側のポンチ、該上側及び下側のポンチの支
持手段、並びに該上側及び下側のポンチの移動を制御す
るための制御手段を備えたプレスであって、上記母型保
持板の移動を制御するための第１のピストン・シリンダ
一手段と、上記プレス枠に固着され上記母型保持板を支
持する第２のピストン・シリンダ一手段と、上記母型保
持板の上方に配設され、上記プレス枠に枢着された一端
を備えたレバ一手段と、該レバ一手段の他端上において
摺動自在とし上記母型保持板に当接させたスライダ一手
段とを更に備えて成るプレスにより達成される。

上記第１のピストン・シリンダ一手段は、上記レバ一手
段の上記他端に作用して、上記レバ一手段の上記他端か
らの上記スライダ一手段の距離に依存する圧力を上記他
端に及ぼすようになっている。

上記下側のポンチの各々に対する支持手段があり、この
支持手段はプレス枠に固着したピストン・シリンダ一手
段により制御される。

母型支持板及び第１の支持手段の移動範囲は調節可能な
止め要素により制限される。

上側ポンチはこれらの上側ポンチの移動を制御するため
の制御手段を備えた支持手段により支持される。

同心的に配設した上側ポンチと下側ポンチとの内部に中
子が可動に配設され、中子保持棒により支持され、中子
保持棒はそれの下側に配設した支持手段により担持され
ている。

中子保持棒支持手段の移動はピストン・シリンダ一手段
により制御され、中子保持棒の移動範囲を制限するため
に調節可能な止め要素が設けられている。

本発明によるプレスは、流体圧式にも機械式にもするこ
とができ、本質的に、次の３つの運動を行う。

（イ）上部グループ（ヘッド）の制御運動。

（ロ）下部グループ（製品取出し）の制御運動。

（ハ）粉末充てんホッパーの制御運動。

このプレスは、それ自体として公知の浮動母型の原理に
従って作動するダイの使用を可能にする。

浮動母型原理とは、粉末圧縮過程における母型の下行、
及び成形された製品の取出し過程における下側ポンチの
上行による、母型と下側ポンチとの間の相関された運動
を意味する。

本明細書において、トン数で表わしたプレスの公称能力
はＰにより示され、一例として製品取出しの制御運動に
使用される力は０．２〜０．６Ｐの範囲にある。

次に図面に示した実施例について詳細に説明する。

第１図に示したダイは一般に中空母型により形成される
。

母型は柱状のパターンを有し、１または複数の区分Ｍ１
，１または複数の下側ポンチＰｉ 、Ｐ２．１または複
数の中子ＡＩ 、Ａ２および１または複数の上側ポンチ
Ｓ１ 、Ｓ２を備えている。

これらのダイ要素は、プレスと一体の部分あるいは別部
材であってよいダイホルダ上に組立てられた後に、プレ
ス上に取付けられ、それにより圧縮に必要ないろいろの
運動および力が確保される。

ダイ・プレス組合わせ装置により普通に実行される機能
は次の３つである。

（イ）ダイキャビティＣが粉末充てん物を受けいれる充
てん位置（第２Ａ図）の規定。

（ロ）製品Ｐの成形が完成する圧縮終了位置（第２Ｂ図
）の規定。

（ハ）成形された製品Ｐをダイキャビティから取出す取
出し終了位置（第２Ｃ図）の規定。

現用されているプレスにおいては、先に述へたように、
製品の精密な形状の実現という点に難点がある。

第３Ａ図において製品Ｐは、製造すべき製品の設計を表
わし、第３Ｂ図の製品Ｐ３は現在普通に製造されている
粗製品の設計を表わし、第３Ｃ図の製品Ｐ４の斜線内の
点線で区画した領域Ｔは、製品Ｐを得るために普通の機
械加工により除去する必要がある材料部分を表わしてい
る。

形状の異なる製品を成型する場合、ダイの組立て形態を
根本的に変更したり、時にはプレスの種類も変更したり
しなげればならないので、機械の作業時間が無駄になり
、プラントをフルに稼働させることができない。

これは例えば実質的に凸形の製品の製造（第４Ａ図）か
ら実質的に凹形の製品の製造（第４Ｂ）に移行する場合
に起こる。

第５図には本発明によるダイホルダーが図示されている
。

プレスはプレス枠４０を有し、プレス４０の内部におい
て、上側第１ポンチＵＰＩ及び上側第２ポンチＵＰ２の
ための支持体４１がプレ４４０に固着されている。

上側第１ポンチ及ヒ第２ポンチＵＰＩ、ＵＰ２は支持体
４１に固着した上部ポンチ保持機構６中に設けられてい
る。

上側第１ポンチＵＰＩ及び第２ポンチＵＰ２の移動は、
上部ポンチ保持機構６中に設けた複動シリンダー１３．
１４により制御される。

プレス枠４０中には垂直に突出する剛性ロッド３０を備
えた固定した台４が設けられている。

第５図において１は母型保持板、２，３は下側ポンチ保
持板、４はプレス構造に固定した台、５は中子保持棒、
６は上側ポンチ保持機構である。

レバー７およびスライダー８は母型保持板１に制御され
た変位を行わせるための機械的液圧作動装置を形成して
いる。

９は母型保持板１と連動させた複動シリンダー、１０は
下側ポンチ保持板２と連動させたシリンダー、１１は下
側ポンチ保持板３と連動させた製品取出し運動制御機構
、１２は中子保持棒５を連動させた複動シリンダー、１
３及び１４は上側ポンチ保持機構６と連動させた複動シ
リンダー、１５は母型保持板１に制御された運動を行わ
せるための機械的液圧作動装置と連動させたシリンダー
、２３は製品取出し運動の制御用の制御レバーである。

母型保持板１は、複動シリンダー９により支持されて摺
動自在に取付けられ、複動シリンダー９はプレス枠４０
に固着されていて、母型保持板１の移動を制御する。

この移動は台４上に設けた下側ストッパー１１及び母型
保持板１上に設けた上側ストッパー１６により制限され
る。

母型保持板１の上方には２個のレバー７が配設してあり
、各々のレバー７の一端はプレス枠４０に枢着され、他
端は上側ストッパー１６上に、レバー７に摺動自在に配
設したスライダー８を介し自由に当接している。

レバー７及びスライダー８は、ダイ３２を支持するため
の中心開口を備えた母型保持板１の移動を制御するため
の機構−液圧装置を、複動シリンダー９と共に形成して
いる。

母型保持板１の下方には、第１の下側ポンチＬＰＩを支
持する第１ポンチ保持板２と、第２の下側ポンチＬＰ２
を支持する第２ポンチ保持板３とが配設してあり、第１
ポンチ保持板２はコンド３０上において摺動自在であり
、第２ポンチ保持板３は台４上に着座している。

下側第１ポンチＬＰ１及び下側第２ポンチＬＰ２ ・
をそれぞれ支持するポンチ保持板２，３は、プレス枠４
０に固着したシリンダー１０によって制御され、ポンチ
ＬＰ１．ＬＰ２は互に同心的に位置している。

製品取出しレバー２３は、下側ポンチの上動により母型
保持板１から完成製品を取出すために、ポンチ保持板３
に連動され、下側ポンチの上動は管状要素３５上に摺動
自在に配設された環状の製品取出し運動制御機構１１に
よりひき起こされ、制御機構１１上にはシリンダー１０
が下側第１ポンチＬＰＩを移動させるために板３６を介
し作用する（第６Ａ、６Ｂ図参照）。

第５図の実施例においてシリンダー９は２つの運動の圧
力を調節可能とした複動型である。

母型保持板１の下行運動に対する反作用は最大圧力調節
弁により調節できる。

この反作用の最大値はＯ〜０．ＩＰ（Ｐはトン数で表わ
したプレスの公称能力）の範囲に保たれる。

母型保持板１の上方位置への復元力も、例えば圧力調整
器により調節できる。

この復元力の最大値はＯ〜０．０５Ｐの範囲にある。

シリンダー１０も複動型であり、その１つの作用は、下
側第１ポンチＬＰ１及び下側第２ポンチＬＰ２に連動さ
せた下側ポンチ保持板２の下行に対する反作用であり、
最大圧力弁により調節できる。

この反作用の最大値はＯ〜０．ＩＰ（Ｐは前述したよう
にトン数で表わしたプレスの公称能力）の範囲に含まれ
る。

下側第２ポンチ保持板２を上方位置に復帰させるために
シリンダー１０により及ぼされる力も調節でき、その最
大値はＯ〜０．０５Ｐの範囲内にある。

上述した液圧あるいは空圧式の連動機構と同様の連動機
構を各々の下側のポンチ保持板２，３についてプレスに
設けなげればならない。

この実施例では２つの下側のポンチ保持板２，３のみが
用いられているが、それらの保持板２，３について１個
の液圧連動機構としてシリンダー１０が用いられている
。

中子ホルダー（中子保持棒５）は可調節の反作用に抗し
て複動シリンダー１２により下行できる。

この反作用の最大値はＯ〜０．３Ｐの範囲にある。

上方位置への復帰力も調節でき、その値はＯ〜０．０３
Ｐの範囲に含まれる。

複動シリンダー１３．１４は上側第１ポンチＵＰＩ及び
第２ポンチＵＰ２の運動を検査および／または制御する
機能を有する。

両方の運動の作用力は調節でき、その最大値も調節でき
、その最犬値はＯ〜０．０５Ｐの範囲にある。

管状要素３５中には、下側第１ポンチＬＰＩ、下側第２
ポンチ、ダイ要素３２（母型）、上側第１ポンチＵＰＩ
及び上側第２ポンチＵＰ２を通℃て延びる中子３３を担
持した中子保持棒５が配設されている。

中子保持棒５はその下端に作用する複動シリンダー１２
により制御される。

複動シリンダー１２は中子保持棒５の下行運動に対して
、調節可能な反作用を及ぼし、この反作用の最大値は、
中子保持棒５をその上方位置に保持する力の最大値と同
様に、０〜０．３Ｐの範囲にある。

下側第１ポンチＬＰ１及び下側第２ポンチＬＰ２の移動
は、台４の下方に設けた上側ストッパー１９及び台４の
内部に設けた下側ストッパー１８により制限される。

中子保持棒５の移動は、保持棒５の下端に固着した上側
ストッパー２０及び台４の中心孔に配設した下側ストッ
パー２１により制限される。

ストッパー２２は下側第１ポンチＬＰＩの上行運動を制
限するために設けられている。

最大圧力弁により受動的な反作用を調節できるようにす
ることができ、その反作用の最大値は０〜０．ＩＰの範
囲にある。

図示の実施例において上側第１及び第２ポンチＵＰＩ、
ＵＦ４は相互に無関係にシリンダー１３，１４に連動さ
れている。

これらのシリンダー１３，１４０数を増減することもで
きる。

シリンダー１５は母型保持板１の加圧装置の作動を制御
する機能を有する。

既述のようにレバー７の一端はプレス枠４０に枢着され
、他端は自由端となっており、自由端側は、上方から下
方に延びるシリンダー１５により下方に押圧される。

母型保持板１の上方で水平方向に配設されたこのレバー
７には、スライダー８がレバー７の長手方向に摺動自在
に取付けられ、スライダー８は第６Ａ。

６Ｂ図に示すように枢着端側の位置（点線で示す）と自
由端側の位置（実線で示す）との間の任意の位置に変位
し、場合によっては自由端側より取外すことができる。

スライダー８の下端は、母型保持板１に当接するので自
由端がシリンダー１５で押圧されたとき、レバー７はて
こ部材として、枢着点が支点として作用し、スライダー
８が力点として作用し、母型保持板１が押圧される。

従って、スライダー８が自由端側にあるときは、母型は
プレスヘッドと同じ速度で下行し、レバー７の中央にあ
るとき母型はプレ哀ヘッドの半分の速度で下行し、スラ
イダー８が枢着端側にあるときは、母型はほとんど下行
しない。

換言すればレバーＴ上のスライダー８を長手方向に変位
させることにより母型とプレスヘッドの下行速度の比を
Ｏ〜１の範囲で変化させることができる。

この装置に対する加圧力は最大圧力弁により調節できる
力を伝達するシリンダー１５を介して与えられる。

この力の最大値は０〜０．ＩＰの範囲にある。

いずれにしても母型保持板１の下行行程のどの点でもこ
の力を消去できる。

この制御装置の代りに同様の作用を与える他のどんな装
置を用いてもよい。

図において１６は母型保持板１の上側ストッパー、１７
は母型保持板１の下側ストッパー、１８は下側のポンチ
保持板２の下側ストッパー、１９は下側のポンチ保持板
２の上側ストッパー、２０は中子ホルダー５の上側スト
ッパー、２１は中子ホルダー５の圧縮終端部のストッパ
ー、２２は下側のポンチ保持板２の取出し終端のストッ
パーである。

ストッパー１６〜２２によってすみやかな組立ておよび
ダイの合理的な利用が可能になる。

本発明によるプレス・ダイホルダー組合わせ装置の機能
は次の通りである。

（イ）母型保持板１、下側ポンチ保持板２、中子保持棒
５、上側ポンチ保持機構６および液圧作動装置などのダ
イを形成する諸要素の運動を、それらの要素に連動させ
たシリンダーｓ、ｉｏ。

１２．１３，１４，１５の反作用力を調節することによ
って、圧縮操作の間制御および調節する。

（ロ）母型保持板１、下側ポンチ保持板２、中子保持棒
５、上側ポンチ保持機構６などのダイを形成する要素の
運動を、それらの要素に連動させたシリンダー９，１０
，１２，１３，１４の調節によって、取出し操作の間制
御および調節ができる。

（ハ）母型保持板１、下側ポンチ保持板２、中子保持棒
５、上側ポンチ保持機構６などのダイを形成する諸要素
の運動を、それらの要素に連動させた複動シリンダー９
，１０，１２，１３，１４の作用力を調節することによ
って、充てん位置への復行過程の間制御および調節がで
きる。

に）プレスの公称能力の制限を除いて、粉末冶金技術に
おいて理論上実現可能なすべての形状および寸法の製品
が得られる。

シリンダー９，１０゜１２ 、１３ 、１４ 、１５お
よび取出し運動制御機構１１の能動的および受動的な力
は上述した範囲に含まれる。

（ホ）実質上凸形あるいは実質上凹形の形状の製品を根
本的あるいは高価な変更なしに同一のプレスにより製造
できる。

実質上凸形の製品についての組立て例を示した第６Ａ図
および実質上凹形の製品についての組立て例を示した第
６Ｂ図のように保持板２，３０機能を逆にするだけで十
分である。

（へ）プレス制御盤に設けた位置指示器の助けを借りて
プレスおよびダイホルダーのすべての調節可能ストッパ
ーを利用することにより組立ておよび取付は時間を減少
できる。

本発明は上述した実施例のみに限定されず、当業者にと
って自明なその各種の変形も本発明の範囲に包含される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の形式のダイを示す略断面図、第２Ａ、２
Ｂ 、２Ｃ図は従来のダイを充てん位置、圧縮終了位置
および製品取出し位置においてそれぞれ示す説明図、第
３Ａｊ ３Ｂ 、３Ｃ図は従来の粉末冶金技術および後
の機械的仕上げ加工においての製品の製造工程を示す説
明図、第４Ａ、４Ｂ図はそれぞれ凸形および凹形の製品
例を示す説明図、第５図は本発明によるプレスの一部断
面により表わした立面図、第６Ａ、６Ｂ図は第５図のプ
レスにおいてそれぞれ凸形および凹形の製品を製造する
ようにダイ及びポンチを構成した第５図と同様の立面図
である。 部品の説明、１・・・・・・母型保持板、２・・・・・
・第１ポンチ保持板（下側のポンチの支持手段）、３・
・・・・・第２ポンチ保持板（下側のポンチの支持手段
）、５・・・・・・中子保持棒、６・・・・・・上部ポ
ンチ保持機構（上側のポンチの支持手段）、７・・・・
・・レバー（レバ一手段）、８・・・・・・スライダー
（スライダ一手段）、１０・・・・・・シリンター（第
３のピストン・シリンダ一手段）、１２・・・・・・シ
リンダー（第４のピストン・シリンダ一手段）、１３，
１４・・・・・・シリンダー（第２のピストン・シリン
ダ一手段）、１５・・・・・・シリンダー（第１のピス
トン・シリンダ一手段）、１６．１７・・・・・・スト
ッパー（止め要素）、２０゜２１・・・・・・ストッパ
ー（止め要素）、３３・・・・・・中子、４０・・・・
・・プレス枠、ＵＰＩ・・・・・・上側第１ポンチ、Ｕ
Ｆ４・・・・・・上側第２ポンチ、ＬＰｌ・・・・・・
下側第１ポンチ、ＬＰ２・・・・・・下側第２ポンチ。 −２３９− ２４０− ２４１− ２４２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プレス枠、母型保持板、該保持板内の母型に向って
   互いに異なる方向に移動自在にプレス枠内に設けられ、
   母型の間に粉末材料を収容する空間を形成する複数の上
   側及び下側のポンチ、該上側及び下側のポンチの支持手
   段、並びに該上側及び下側のポンチの移動を制御するた
   めの制御手段を備えた、粉末材料を圧縮して凸形又は凹
   形の製品とするためのプレスであって、上記母型保持板
   の移動を制御するための第１のピストン・シリンダ一手
   段と、上記プレス枠に固着され上記母型保持板を支持す
   る第２のピストン・シリンダ一手段と、上記母型保持板
   の上方に配設されていて、上記プレス枠に枢着された一
   端及び他端を備えた、レバ、一手段と、該レバ一手段に
   沿って摺動自在とし上記母型保持板に当接させたスライ
   ダ一手段とを有し、上記第１のピストン゛シリンダ一手
   段は上記レバ一手段の上記他端に作用して、上記レバ一
   手段の上記他端からの上記スライダ一手段の距離に依存
   する圧力を上記他端に及ぼすようになっており、更に、
   上記下側のポンチの各々に対する第１支持手段と、該第
   １支持手段を制御するために上記プレス枠に固着された
   第３のピストン・シリンダ一手段と、上記第１支持手段
   及び上記母型保持板の移動範囲を制御するための調節可
   能な止め要素と、上側のポンチの移動を制御するために
   操作され、第２の支持手段中に配設された上側ポンチ制
   御手段を支持するための、該第２の支持手段とを有し、
   上記上側及び下側のポンチは互いに同心的に配設されて
   おり、 更に、上記上側及び下側のポンチの内部に配設された可
   動の中子と、該中子を支持するための中子保持棒と、該
   中子保持棒のための第３の支持手段と、該第３の支持手
   段の移動を制御するための、上記中子保持棒に下端が連
   結された第４のピストン・シリンダ一手段と、上記中子
   保持棒の移動範囲を制限するための調節可能な止め要素
   とを有することを特徴とするプレス。 ２ 第１１第２及び第３のピストン°シリンダ一手段が
   、流体により作動され、上動行程及び下動行程において
   の反作用を調節するための制御弁を有するようにした特
   許請求の範囲第１項記載のプレス。 ３ 上記フレームに台が固定され、該台より上方に複数
   の垂直固定ロッドが突出し、母型保持板は中心孔を有し
   て上記垂直固定ロッドに摺動自在に配設され、垂直ロン
   ドは母型保持板の移動範囲を決定する上側及び下側スト
   ッパーを有し、下側ポンチは第１及び第２下側ポンチか
   ら成り、上記母型保持板の下方において中心開口を有す
   る第１下側ポンチ保持板は上記固定ロッド上に摺動自在
   に配設されると共に制御手段により運動が制御され、上
   記第１下側ポンチは上記母型保持板の中心開口中に突入
   し、上記第１下側ポンチ保持板の中心開口中に一端が固
   着され、第２下側ポンチは上記第１下側ポンチ保持板の
   運動を制御するために上記制御手段中に配設され、上記
   台の中心孔中に配設された第２下側ポンチ保持板により
   支持され、上記ポンチ及び中子により形成された製品を
   取出すために上記第１及び第２下側ポンチに製品取出し
   用レバ一手段が連動されている特許請求の範囲第１項記
   載のプレス。 ４ 上記ピストン・シリンダ一手段が流体により作動さ
   れ、上動行程及び下動行程における反作用を調節するた
   めの制御弁を有するようにした特許請求の範囲第３項記
   載のプレス。