(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ（５）と、
該ダイの外周部をなすアーマチュア（１５）と、
内部で部品（１２）のプレスを行う中央ハウジング（８）を形成する可撓管（１６）と、
該可撓管と前記アーマチュアとの間に配置され、機構（２１）により動かされる可動式のインサート（１７）と、
を含むプレス治具であって、前記インサートは、前記管に沿って摺動するとともに、プレスした前記部品が前記ハウジングから取り出される、前記管の一端部まで延び、また、前記インサートは、別の位置で、前記アーマチュアから間隔をおいて離隔する前記端部を解放することを特徴とするプレス治具。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス治具において、前記管を、前記アーマチュアの、取り出し位置とは反対側の一端側で、スカート（１８）によって前記アーマチュアに連結し、該アーマチュアは、前記スカートによって部分的に形成される凹部（１９）を取り囲み、前記インサートは、前記凹部の対向壁上で停止位置間の凹部内に、移動凸部（２０）を含むことを特徴とするプレス治具。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、プレス治具である。
【背景技術】
【０００２】
粉体をプレスして小型ブランクを得た後にフリッティングする（fritting）ことによる機械部品の製造には、粉体の投入されるハウジングと、ハウジング内に嵌め込まれて粉体の圧縮を行うパンチ、又は変形例として、ハウジングの、相互に反対方向を向く両端部のそれぞれに、反対方向に嵌め込まれる一対のパンチとから成るダイを含む一軸圧縮機（uniaxial compression）を使用することがある。これらのプレスは、比較的高速で作動する。これらには多くの用途があり、歯車等の金属又はセラミック機械部品、磁石、核燃料ペレット等を対象とすることができる。
【０００３】
しかしながら、このタイプの方法には欠点がある。最も重要な欠点の一つは、パンチの軸方向押動を用いて圧縮部品をハウジングから徐々に取り出すことによって、圧縮部品を離型する際に見られる。圧縮により部品には、半径方向の応力がかかっており、ハウジングから部品を取り出す際には、そのような応力が解放されて、半径方向の膨張が生じる。亀裂又は破壊による部品への損傷のリスクは、ハウジングの開口部の内側で、今もなお応力を受けている部分と、急激に解放された部分との間に起こることが多く、これらの部品の間で応力集中が生じる。部品の品質を改善するため、様々な方法が用いられてきた。粉体内での潤滑添加剤若しくはバインダの使用、又はパンチによる特定の圧縮順序の選択を挙げることができるが、添加剤は、揮発性物質であって汚染を生じる可能性があることからフリッティングを損なわせ、また、第二の方法では、生産速度が大幅に低下する。これら二組の方法は、圧縮後の材料の不十分な凝集等の、他の欠陥をある程度改善もする。
【０００４】
他の方法は、ダイのハウジングの開口部に面取り部又は接続アール部を設けて、モールドからの取り出しに際する、部品の応力状態と解放状態との間の急激な移行を防止することにあるが、この方法は、各種部品に固有の、明確に決まった開口部形状が存在する場合にしか効果的ではないので、実施することが困難である。
【０００５】
さらに他の方法では、モールドからの取り外しを容易なものとして、その後犠牲になる、ゴム材料その他の可撓性材料からなるダイ管を組み込むことがあるが、これも費用がかかる。
【０００６】
最後に、例えば特許文献１に記載された別のタイプの方法は、ダイをセクタに分割し、セクタを圧縮段階で組み立ててその後分離することにより、残留圧縮応力を部品全体で同時に解放させることにある。このような方法の具体的態様は、多くの場合、ダイを一旦緩めた後にはダイセクタを保持する手段を一切含まないため、自動化に適さない。他の方法は、セクタの移動を制御することによって方法の自動化を可能にする機構を含むが、こうした方法は、セクタのアクチュエータを使用することもあって複雑であり、また、粉体投入時にセクタが十分に連続しているという、満足のいく製造に必要な因子を確実に保証するものではない。
【０００７】
この設計の変形例は、ばね、外部圧力その他の、プレス時にダイの直径を縮小させる任意の手段を用いて、ダイを締め付けることにあり、このことは、特許文献２、特許文献３、及び非特許文献１に記載されている。プレス後に締め付けを停止させることで、ダイを拡張させることができるので、成形部品の取り出し摩擦を低減させ、それ故に、離型が容易となる。技術的問題は若干異なり、これらの方法は、ダイの除去時の、モールドから取り出した部分と、未だにダイに収容されたままの部分との間での応力の移行を改善するのには役立たない。これらの例では、ダイの中心部のみに求心的圧力が作用する一方で、縁部は、装置内に強固に保持されることから可撓性がないことにも注目すべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７１２８５４７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１６０２４７３号明細書
【特許文献３】米国特許第５６９４６４０号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Holownia著、「金属粉圧縮成形のためのバランスダイス法（Balanced die method for metal powder compaction）」、粉末冶金（Powder Metallurgy）、３９巻３号、マネーパブリッシング（Money Publishing）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、これらの欠点を取り除いて、高速での部品の自動的且つ確実な圧縮を可能にしつつ、離型時の損傷のリスクと、その後の形状及び寸法の欠陥を軽減することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明は、一般的な形態において、ダイと、ダイの外周部をなすアーマチュアと、内部で部品のプレスを行う中央ハウジングを形成する可撓管と、可撓管とアーマチュアとの間に配置され、機構により動かされる可動式のインサートとを含むプレス治具であって、インサートは、可撓管に沿って摺動するとともに、プレスした前記部品が前記ハウジングから取り出される、可撓管の一端部まで延び、また、インサートは、別の位置で、アーマチュアから間隔をおいて離隔する上記端部を解放することを特徴とするものに関する。
【００１２】
この構成の効果は、管が、離型開口部付近での拡張時に曲がって、部品の内部圧縮応力によって部分的に撓むことを可能にすることにある。このような内部応力は、離型開口部に近付くにつれて、離型前に部分的に解放されるため、部品を取り出す際の、取り出した部分と、ハウジング内にまだ存在している部分との間での応力の移行が大幅に小さくなって、部品の、これら２つの状態間の境界で従来見られていた応力集中は極端に低減するか、又は消失さえもし得る。
【００１３】
可撓管は、ハウジングの上部における面取り部又は従来のアール部よりも優れている。これは、可撓管が離型方向の内部応力の分布に応じて曲がり、その結果、可撓管がそれ自身で、応力集中を大幅に低減することができる形状になるからである。また、可撓管は、セグメント式ダイよりも単純な設計の、ハウジングが十分に閉じないというリスクのないダイを得るのに役立つ。
【００１４】
本発明の好適な実施形態では、管を、アーマチュアの、取り出し位置とは反対側の一端側で、スカートによってアーマチュアに連結し、アーマチュアは、スカートにより部分的に形成される凹部を取り囲み、また、インサートは、凹部の対向壁上で、停止位置間の凹部内に、移動凸部を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】治具を装着したプレスを示す。
【図２】発生する現象を示す。
【図３】ダイを示す。
【図４】ダイの他の状態を示す。
【図５】離型工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、以下の図を参照して本発明を説明する。
図１は、制御システム１と、上パンチ２と、下パンチ３と、ダイ５を含む本発明に特有の治具４とを含むプレスを示す。上パンチ２及び下パンチ３は、互いに向かい合うロッド６及び７を含む。ダイ５は、ロッド６及び７と一直線上に配列したハウジング８を含み、それらのロッド６及び７は、ハウジング８の、対向する開口部９と１０との間に進入可能なものである。下ピストン３及びそのロッド７は、それの内部を摺動するニードル３７を含み、上ピストン２のロッド６は、ニードル３７に対向するハウジング１１を含み、このニードル３７は、ハウジング１１に進入することができる。この構成は、環状の中空部品を圧縮することを可能にする。本発明は、この状況に限定されず、ニードルを備えないプレス、また場合によっては単一のパンチを備えるプレスにも関する。その場合、ハウジングは、単一の開口部を備えることになり、その反対側にベースを含むことになる。制御システム１は、パンチ２及び３の移動ならびに、ニードル３７の移動を制御する。
【００１７】
下ピストン３が離型を行う場合の、離型の過程で生じる問題を図２に示し、部品の参照符号を１２とする。部品がハウジング８の開口部１３を通過するにつれて、半径方向の内部応力の解放により角状の膨張部１４が形成されるが、これは大きな応力集中を招くものであり、本発明はこれを防止することを試みる。
【００１８】
図３を参照されたい。ダイ５は、それの主要部分をなすアーマチュア１５と、間隔をおいてアーマチュア１５によって取り囲まれて、ハウジング８を形成する可撓管１６と、摺動調整移動により上記２つの要素の間に導入される円筒状インサート１７とから成る。管１６を、（下パンチ３側において）下スカート１８でアーマチュア１５に連結し、下スカート１８は、アーマチュア１５と共に凹部１９を形成する。インサート１７は、凹部１９内に存在する半径方向凸部２０を含み、その凸部２０は、凹部１９内で、凹部１９に面する表面に突き当たって停止するまで垂直方向に移動することができる。制御機構２１は、インサート１７が、上述の２つの停止位置間で垂直方向に移動するべく制御することができる。これは、アーマチュア１５の通路２２に入るとともに、凸部２０に取り付けたロッドとすることができる。ロッドは、アーマチュア１５に接続したジャッキ等の手段により制御する。
【００１９】
製造工程の大半の間は、図３の状態にある。すなわち、インサートを管１６と同じ高さになるまで上昇させて、該インサートを、ハウジングの開口部１３と同一の平面に位置させ、このとき、凸部２０は、凹部１９の上面に突き当たって停止することになる。そして離型の開始時には、インサート１７を、凹部１９の下面に突き当たって停止するまで下降させる。この状態を図４に示す。管の上部とアーマチュア１５との間には、隙間２３が生じる。図５に示す離型時に、隙間２３の前に位置決めした管１６の上部は、部品１２がそれと同じ高さになると拡張することができ、続いて離型が行われることで、ハウジング８の開口部１３での応力集中が低減される。
【００２０】
管１６の本質的特性は、拡張することができる十分な可撓性を有さなければならないことであり、そして、この可撓性はその肉厚により決まる。したがって、これは、例えば、十分な耐摩耗性および耐久性を有する炭化タングステン製の場合は０．５ｍｍ〜１ｍｍの厚みを有する程度に、薄くする必要がある。一般にインサート１７はそれよりも厚いことが多いが、その寸法は重要ではなく、インサート１７は、厚みが２ｍｍ〜１０ｍｍの鋼管から成るものとすることができる。最後に、アーマチュア１５は、厚みが１０ｍｍ〜１５ｍｍの円筒スリーブの形状を有するものとすることができ、これもまた鋼製とすることができる。
【００２１】
本発明の発展形態によれば、作動時に、インサートの、管との接触を完全になくすことができ、それにより、離型時の摩擦力を除去することができる。その場合は、これら２つの要素を互いから解放するに十分な大きさの摺動領域を設けるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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