(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイと、
このダイ内に挿入され、粉末が充填されるキャビティをダイとともに形成する圧縮パンチと、
前記ダイを前記圧縮パンチによる粉末の圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態に支持するダイ支持手段と、
前記キャビティに粉末を充填する粉末充填手段と、
先端部に周溝を有し、前記ダイに、前記圧縮方向と直交する方向に沿って前記キャビティに対し進退自在に設けられ、その進出時に、キャビティに充填された粉末を貫通する横パンチと、
この横パンチの前記周溝に係合する前記圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して横パンチに連結され、該横パンチを進退させるアクチュエータと、
前記横パンチの進出によりキャビティから放出された粉末を受けるとともに前記粉末充填手段に導く粉末リターン経路とを備えることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
ダイと、
このダイ内に挿入され、粉末が充填されるキャビティをダイとともに形成する圧縮パンチと、
前記ダイを前記圧縮パンチによる粉末の圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態に支持するダイ支持手段と、
前記キャビティに粉末を充填する粉末充填手段と、
先端部に周溝を有し、前記ダイに、前記圧縮方向と直交する方向に沿って前記キャビティに対し進退自在に設けられ、その進出時に、キャビティに充填された粉末を貫通する横パンチと、
この横パンチの前記周溝に係合する前記圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して横パンチに連結され、該横パンチを進退させるアクチュエータと、
前記横パンチの進出によりキャビティから放出された粉末を受けるリターン室と、
先端部に周溝を有し、前記ダイに、前記圧縮方向と直交する方向に沿って前記リターン室に対し進退自在に設けられ、その進出時に、リターン室内の粉末を前記キャビティに押し込んで戻す粉末リターンプッシャと、
この粉末リターンプッシャの前記周溝に係合する前記圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して粉末リターンプッシャに連結され、該粉末リターンプッシャを進退させるアクチュエータとを備えることを特徴とする粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末冶金等の分野において、圧縮方向に直交して貫通する横孔を有するような形態の圧粉体を成形するに際して好適な粉末成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような圧粉体を成形する方法としては、特開平４−３２７３９８号公報…（１）や特開平１０−１１８７９５号公報…（２）に示されるように、横孔形成用の棒状部材をを予めダイにセットしてダイのキャビティに粉末を充填し、粉末を圧縮する方法が知られている。これら成形方法では、キャビティを横断する横ロッドの下方にも粉末が十分充填されて均一な充填密度が得られるように、棒状部材を回転させたり、下パンチを下降させて粉末を吸い込んだり、あるいはダイや下パンチを振動させたりしている。
【０００３】
一方、実公昭５１−４６４１５号公報…（３）には、キャビティに充填した粉末に横孔形成用の棒状部材を貫通させてから圧粉体を圧縮する装置が開示されている。また、実公平２−１６８７９号公報…（４）や実公平３−２００７１号公報…（５）には、キャビティに充填した粉末を圧縮してから、その圧粉体に横孔形成用の棒状部材を貫通させる装置が開示されている。すなわち、これらの場合はキャビティへの粉末の充填もしくは充填後の圧縮を終えてから横孔を形成しており、キャビティへの粉末の充填に関しては著しい問題は生じないといった点で、上記のような横孔形成用の棒状部材を粉末充填前に予めダイにセットする方法よりは有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報（１）〜（３）のように、横孔形成用の棒状部材が貫通された粉末を圧縮すると、この棒状部材はダイに挿入されているので圧縮の負荷を受け、変形もしくは折損したり、圧粉体の密度が上下方向に不均一になったりするおそれがあった。このような不具合は、粉末のニュートラルゾーンに棒状部材が的確に配されていれば回避されるであろうが、実際にはその制御が困難であり実用化の可能性は低いと想定される。そこで、上記公報（４）、（５）のように、粉末を圧縮した後の圧粉体に棒状部材を貫通させる技術の方が実用的ではあるが、この場合、粉末の圧縮は棒状部材から離れた位置で行い、この後に圧粉体を移動させて棒状部材を圧粉体に貫通させている。このため、横孔の形成位置すなわち圧粉体と棒状部材との相対的な位置関係を高精度に決定することが難しく、また、工程の増加も伴うので操業が繁雑化するといった問題があった。
【０００５】
さらに、上記公報（３）〜（５）のように、粉末に棒状部材を貫通させた後はその部分の粉末が放出されるが、その放出された粉末に関しては、回収して再使用する旨の記載はあるものの、再使用のための具体的構成は開示されていない。
【０００６】
したがって本発明は、粉末に貫通させた横孔形成用の棒状部材に圧縮時の負荷がかからず、かつ圧粉体の密度が均一化され、さらに工程の簡素化ならびに放出された粉末の再使用化を容易に図ることができる粉末成形装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の粉末成形装置は、ダイと、このダイ内に挿入され、粉末が充填されるキャビティをダイとともに形成する圧縮パンチと、ダイを圧縮パンチによる粉末の圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態に支持するダイ支持手段と、キャビティに粉末を充填する粉末充填手段と、先端部に周溝を有し、ダイに、圧縮方向と直交する方向に沿ってキャビティに対し進退自在に設けられ、その進出時に、キャビティに充填された粉末を貫通する横パンチと、この横パンチの周溝に係合する圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して横パンチに連結され、該横パンチを進退させるアクチュエータと、横パンチの進出によりキャビティから放出された粉末を受けるとともに粉末充填手段に導く粉末リターン経路とを備えることを特徴としている。
上記粉末成形装置によれば、きわめて好適に次の工程１〜５にしたがって粉末を圧粉体に成形していくことができる。
「工程１」ダイと、このダイ内に挿入される圧縮パンチとにより形成されるキャビティに、粉末充填手段により粉末を充填する。
「工程２」前記キャビティに充填した粉末に、前記圧縮パンチによる粉末の圧縮方向と直交する方向に横パンチを貫通させるとともに、この貫通操作でキャビティから放出された粉末を、ダイから前記粉末充填手段にわたって設けた粉末リターン経路に導く。
「工程３」前記ダイを、前記圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態として、圧縮パンチにより粉末を所定の成形圧力で圧縮して圧粉体を成形する。
「工程４」前記圧縮パンチによる粉末の圧縮操作を解除し、前記横パンチを前記圧粉体から抜く。
「工程５」前記ダイから前記圧粉体を取り出す。
【０００８】
図１（ａ）〜（ｃ）を参照して上記本発明の装置による粉末成形方法を具体的に説明する。同図で符合１はダイ、２、３は圧縮パンチを構成する上下のパンチである。まず、「工程１」では、図１（ａ）に示すように、ダイ１と下パンチ３とにより形成されるキャビティ１ａに、粉末フィーダ等の図示せぬ粉末充填手段を用いて粉末Ｐを充填する。次いで、「工程２」では、図１（ｂ）に示すように、水平方向にダイ１を貫通する横パンチ（横孔形成用の棒状部材）４を待機位置から進出させ、粉末Ｐに貫通させる。これにより粉末Ｐには横孔５が形成され、横パンチ４で打ち抜かれた粉末Ｐ１はダイ１に隣接して設けられたリターン室６内に放出される。粉末Ｐに対する横パンチ４の貫通速度を比較的速くすることにより、粉末Ｐに崩れが生じずシャープな横孔５を形成することができる。リターン室６内の粉末Ｐ１は、図示せぬ粉末リターンプッシャによって粉末充填手段に戻され、再使用される。
【０００９】
次の「工程３」で、ダイ１を粉末Ｐの圧縮方向（上下方向）に任意に移動可能な浮動状態とするが、横パンチ４もダイ１と一体に浮動状態となる。この状態から、図１（ｃ）に示すように上下のパンチ２、３により粉末Ｐを圧縮し、圧粉体Ｐ２とする。この際、横パンチ４の上下部分のいずれか一方に偏った負荷がかかろうとしても、ダイ１がその負荷方向に移動して緩衝される。このため、横パンチ４の変形あるいは折損が防止されるとともに、圧粉体の密度を均一化させることができる。次いで、「工程４」で上下のパンチ２、３による圧縮操作を解除してから、横パンチ４を後退させて圧粉体Ｐ２から引き抜く。圧縮操作を解除すると、圧粉体においては圧縮による応力が開放されてスプリングバッグが生じ、このため、横パンチ４を圧粉体Ｐ２から引き抜くことができる。この後、「工程５」で、下パンチ３により圧粉体Ｐ２をダイ１から上に押し出すなどして、圧粉体Ｐ２を取り出す。
【００１０】
本発明の粉末成形装置による粉末成形方法においては、「工程１」でキャビティに粉末を充填した後、この粉末を、圧縮パンチにより、「工程３」での成形圧力よりも低い圧力で予備圧縮してもよい。この予備圧縮のときにも、ダイを粉末の圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態としておく。したがって、「工程２」では、このように予備圧縮された粉末に対して横パンチを貫通させることになり、したがって、粉末の崩れがより抑えられる。
【００１１】
図２（ａ）〜（ｄ）はその方法を図示しており、まず、「工程１」で、図２（ａ）に示すようにキャビティ１ａに粉末Ｐを充填した後、図２（ｂ）に示すように上下のパンチ２、３で粉末Ｐを予備圧縮する。次いで、「工程２」で横パンチ４を粉末Ｐに貫通させ（図２（ｃ））、「工程３」で上下のパンチ２、３により粉末Ｐを所定の成形圧力で圧縮し、圧粉体Ｐ２とする（図２（ｄ））。この後は、上記と同様にして圧粉体Ｐ２をダイ１から取り出す。
【００１２】
予備圧縮で粉末にかける圧力は、横パンチの貫通により放出される粉末が圧粉体の状態になりにくく粉末化が容易なように、予備圧縮による粉末の密度が、見掛け密度の１．６倍以下の密度になるよう設定されていることが、放出された粉末を再使用する上で好ましい。例えば、見掛け密度が３．０ｇ／ｃｍ３の鉄粉の場合は４．８ｇ／ｃｍ３以下の圧力で、また、見掛け密度が２．５ｇ／ｃｍ３の銅粉の場合は４．０ｇ／ｃｍ３以下の圧力で、それぞれ予備圧縮することになる。本発明では、キャビティへの粉末充填から予備圧縮、横孔形成、本圧縮を、粉末を移動させることなく一連の動作で行うことができるので、工程の簡素化が図られる。
【００１３】
ここで、本発明の粉末成形装置においては、横パンチの進退動作を、横パンチにガイドを介して連結されたアクチュエータで駆動する構成としている。ガイドは、粉末の圧縮方向に延びる切欠きを有し、この切欠きを、横パンチの先端部に設けられた周溝に係合することにより、横パンチはアクチュエータの動作に連動して進退する。ガイドの切欠きは圧縮方向に延びているので、横パンチはアクチュエータに規制されず、このアクチュエータに対して圧縮方向に相対的に移動自在とされ、したがって横パンチはダイと一体に圧縮方向に移動可能となっている。
【００１４】
上記粉末充填手段の具体例としては、ホッパ等から随時供給される粉末を貯留し、キャビティ上に進出することにより内部の粉末をキャビティに落下させて充填するような底無し箱状の粉末フィーダが挙げられる。また、粉末リターン経路の具体例としては、ダイから粉末充填手段わたって配管されたパイプやホース等が挙げられる。
【００１５】
上記粉末成形装置では、横孔形成により放出された粉末を粉末充填手段に戻して再使用する構成としているが、これとは異なる粉末の再使用手段を備えた次の粉末成形装置も本発明としている。すなわち、その粉末成形装置は、ダイと、このダイ内に挿入され、粉末が充填されるキャビティをダイとともに形成する圧縮パンチと、ダイを圧縮パンチによる粉末の圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態に支持するダイ支持手段と、キャビティに粉末を充填する粉末充填手段と、先端部に周溝を有し、ダイに、圧縮方向と直交する方向に沿ってキャビティに対し進退自在に設けられ、その進出時に、キャビティに充填された粉末を貫通する横パンチと、この横パンチの周溝に係合する圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して横パンチに連結され、該横パンチを進退させるアクチュエータと、横パンチの進出によりキャビティから放出された粉末を受けるリターン室と、先端部に周溝を有し、ダイに、圧縮方向と直交する方向に沿ってリターン室に対し進退自在に設けられ、その進出時に、リターン室内の粉末をキャビティに押し込んで戻す粉末リターンプッシャと、この粉末リターンプッシャの周溝に係合する圧縮方向に延びる切欠きを有するガイドを介して粉末リターンプッシャに連結され、該粉末リターンプッシャを進退させるアクチュエータとを備えることを特徴としている。
上記粉末成形装置によれば、きわめて好適に次の工程１〜６にしたがって粉末を圧粉体に成形していくことができる。
「工程１」ダイと、このダイ内に挿入される圧縮パンチとにより形成されるキャビティに粉末を充填する。
「工程２」前記キャビティに充填した粉末に、前記圧縮パンチによる粉末の圧縮方向と直交する方向に横パンチを貫通させる。
「工程３」前記ダイを、前記圧縮方向に任意に移動可能な浮動状態として、圧縮パンチにより粉末を所定圧力で圧縮して圧粉体を成形する。
「工程４」前記圧縮パンチによる粉末の圧縮操作を解除し、前記横パンチを前記圧粉体から抜く。
「工程５」前記ダイから前記圧粉体を取り出す。
「工程６」前記「工程２」において前記横パンチの粉末に対する貫通操作により前記キャビティから放出された粉末を、粉末リターンプッシャによってキャビティに戻す。
【００１６】
この粉末成形装置では、横孔形成により放出された粉末を、「工程６」においてキャビティに直接戻し、次の成形でキャビティに充填される新たな粉末と混合させることにより再使用を図る点を特徴している。なお、本方法においても先の方法のように、「工程１」でキャビティに粉末を充填した後、この粉末を、圧縮パンチにより、「工程３」での成形圧力よりも低い圧力で予備圧縮してもよい点は全く同様である。
【００１７】
この発明の粉末成形装置においては、先の発明の粉末成形装置と同様に横パンチ、ガイドおよびアクチュエータを備え、さらに、これらと同様の構成の粉末リターンプッシャ、ガイドおよびアクチュエータを備えている。すなわち、粉末リターンプッシャの進退動作がアクチュエータによってなされ、これらは、粉末リターンプッシャの先端部に設けられた周溝に、ガイドの切欠きが係合することにより、このガイドを介して互いに連結されている。ガイドの切欠きは圧縮方向に延びているので、粉末リターンプッシャはアクチュエータに規制されず、このアクチュエータに対して圧縮方向に相対的に移動自在とされ、したがって粉末リターンプッシャはダイと一体に圧縮方向に移動可能となっている。粉末リターンプッシャとガイドおよびアクチュエータは、先の発明の横パンチ、ガイドおよびアクチュエータと同一の構成で、しかも、キャビティを挟んで左右対称の状態に設けることができる。
【００１８】
本装置によれば、横パンチにより放出される粉末は、一旦リターン室内に置かれ、粉末の圧縮、取り出しが行われた後、粉末リターンプッシャの動作によりキャビティに押し込まれて戻され、次の成形でキャビティに充填される新たな粉末と混合されることにより再使用される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１の実施形態
図３〜図６は、第１の実施形態に係る粉末成形装置により、粉末を圧縮して圧粉体を得る工程を示している。この場合の圧粉体は、例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すような、粉末の圧縮方向（矢印Ｂ）に直交する横孔５が貫通形成されているものとされる。なお、図７（ａ）の圧粉体における圧縮方向に延びる縦孔７は横孔５とは連通しておらず、縦孔７は図３〜図６には図示しないコアロッドにより形成される。
【００２０】
図３〜図６において、符合１１は基台となるボルスタ、１２はボルスタ１１のピット１１ａを覆ってボルスタ１１上に固定されたベースプレートである。ボルスタ１１のピット１１ａ内には、油圧シリンダのピストン１３によって上下動するヨークプレート１４が配されている。ベースプレート１２の上方には、ダイプレート１５およびこのダイプレート１５内に支持されたダイ１が配されている。ダイプレート１５は、ベースプレート１２を貫通して上下に延びる複数のガイドロッド１６を介してヨークプレート１４に連結されており、したがってダイ１およびダイプレート１５はヨークプレート１４と一体に上下動する。また、ベースプレート１２上には、ダイ１とともにキャビティ１ａを形成する下パンチ（圧縮パンチ）３が挿入され、さらにキャビティ１ａの上方には、図５に示すように上パンチ（圧縮パンチ）２が配されている。
【００２１】
符合１７は、底無し箱状の粉末フィーダ（粉末充填手段）である。この粉末フィーダ１７内には図示せぬホッパから粉末が随時供給され、粉末が貯留される。粉末フィーダ１７は、ダイプレート１５上におけるキャビティ１ａの図３で右側が待機位置とされ、この待機位置からキャビティ１ａ上に前進することにより、内部の粉末をキャビティ１ａに落下させて充填する。そして、待機位置に後退する過程で、その下端縁により粉末が擦り切られキャビティ１ａへの粉末Ｐの充填量が一定とされる。
【００２２】
ダイ１は、ダイプレート１５内に形成されたシリンダ室１８により、所定範囲の上下動が可能となっている。ダイ１は、ダイプレート１５の下面に設けられた流体出入口１８ａから、シリンダ室１８におけるダイ１の下方部分に流体（油、空気等）が供給されることにより、上下動可能な浮動状態に支持される。この場合、シリンダ室１８と流体とにより、ダイ支持手段が構成される。シリンダ室１８に供給された流体の圧力によりダイ１が上限まで上昇すると、ダイ１の上面はダイプレート１５のそれと面一になる。
【００２３】
ダイ１には、キャビティ１ａを挟んで直線的に対向する２つの水平孔２１、６が形成されており、一方（図３で左側）の水平孔２１には、横パンチ４がキャビティ１ａに対し進退自在に挿入されている。この横パンチ４は、ダイ１の側方に設けられたアクチュエータ４Ａにより駆動され、もっとも進出すると、図４に示すように、キャビティ１ａを横断し、かつ先端部が他方の水平孔（以下、リターン室と称する）６に挿入させられる。
【００２４】
図８に示すように、横パンチ４のアクチュエータ４Ａ側の端部には、周溝２２ａにより係合部２２が形成され、この係合部２２が、アクチュエータ４Ａの先端部に設けられたガイド２３内に係合されている。係合部２２がガイド２３内に係合され、周溝２２ａがガイド２３に形成された上下に延びる切欠き２３ａを通ることにより、横パンチ４は、アクチュエータ４Ａの動作に連動し、かつ、上下方向にはアクチュエータ４Ａに規制されず移動自在である。したがって、横パンチ４はダイ１およびダイプレート１５と一体に上下動可能となっている。
【００２５】
図３に示すように、前記リターン室６には、ダイプレート１５に挿入されたリターンパイプ（粉末リターン経路）２４の一端が接続されている。このリターンパイプ２４の材質は屈曲自在なフレキシブル素材であり、その他端は前記粉末フィーダ１７に接続されている。後述するように、横パンチ４によりリターン室６に打ち抜かれた粉末Ｐ１（図４参照）は、後続の粉末により順次押され、リターンパイプ２４を経て粉末フィーダ１７に戻され、再使用される。
【００２６】
次に、上記の第１の実施形態に係る粉末成形装置の動作を工程を追って説明する。なお、この工程は、自動制御装置等により連続的に繰り返し行うことが可能である。
「工程１」
図３に示すように、ダイプレート１５のシリンダ室１８に流体を供給することによりダイ１を上限まで上昇させ、横パンチ４を、その先端面がキャビティ１ａを形成するダイ１の内周壁に一致する位置まで後退させる。さらに、横パンチ４がキャビティ１ａの上下方向の中央、すなわち粉末Ｐの充填深さの中央（ニュートラルゾーン）に位置するようにダイプレート１５を移動させ、これを初期状態として保持する。次いで、粉末フィーダ１７を前進させてキャビティ１ａに粉末Ｐを充填する。
【００２７】
「工程２」
図４に示すように、アクチュエータ４Ａにより、横パンチ４を進出させて粉末Ｐに貫通させ、横孔５を形成する。横パンチ４で打ち抜かれた粉末Ｐ１は、リターン室６に押し込まれる。
【００２８】
「工程３」
図５に示すように、上パンチ２を下降させて粉末Ｐの圧縮を開始する。この圧縮操作では、圧縮される粉末Ｐとダイ１の内周壁との間に生じる摩擦力がしだいに増し、それにつれてダイ１はシリンダ室１８の流体を圧縮しつつ下降する。これによって粉末Ｐは上下のパンチ２、３から均等な圧力を受けることになる。すなわち、横パンチ４の上部に上パンチ２による偏った負荷がかかることなく、その負荷が生じようとしてもダイ１が下降することにより緩衝される。このため、横パンチ４の変形あるいは折損が防止されるとともに、圧粉体の密度を均一化させることができる。
【００２９】
「工程４」
所定の成形圧力をかけて粉末Ｐを圧縮し終えたら、上パンチ２を上昇させてダイ１から抜き、さらにダイプレート１５を若干上昇させ、上下のパンチ２、３による圧縮操作を解除する。次いで、アクチュエータ４Ａにより横パンチ４を後退させて圧粉体Ｐ２から引き抜く。上下のパンチ２、３による圧縮操作を解除すると、圧粉体Ｐ２においては圧縮による応力が開放されてスプリングバッグが生じ、このため、横パンチ４を圧粉体Ｐ２から引き抜くことができる。
【００３０】
「工程５」
図６に示すように、ダイプレート１５を下降させ、下パンチ３により圧粉体Ｐ２をダイ１から相対的に上に押し出し、その圧粉体Ｐ２を取り出す。
【００３１】
上記「工程１」〜「工程５」を繰り返すことにより圧粉体Ｐ２を連続して得るが、その過程で、キャビティ１ａ内の粉末Ｐが横パンチ４により打ち抜かれてリターン室６に放出された粉末Ｐ１は、後続の粉末により順次押され、リターンパイプ２４を経て粉末フィーダ１７に戻され再使用される。
【００３２】
（２）第２の実施形態
次に、図９〜図１４を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
図９〜図１４は、第２の実施形態に係る粉末成形装置により、上記第１の実施形態と同様の図７（ａ）、（ｂ）に示すような圧粉体を成形する工程を示している。なお、これら図９〜図１４で上記第１の実施形態で参照した図３〜図６と同一の構成要素には同一の符合を付し、その説明を省略する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、粉末を再使用するための構成にあり、したがって、前記リターンパイプ２４は設けられていない。
【００３３】
さて、第２の実施形態においては、キャビティ１ａを挟んで、前記横パンチ４およびアクチュエータ４Ａと同様の、粉末リターンプッシャ（以下、プッシャと略称する）３１およびアクチュエータ３１Ａが、略左右対称の状態で設けられている。すなわち、前記リターン室６にはプッシャ３１が摺動自在に挿入され、このプッシャ３１は、アクチュエータ３１Ａによりリターン室６内をキャビティ１ａに対して進退するよう構成されている。プッシャ３１とアクチュエータ３１Ａとの連結構造は、図８に示した横パンチ４とアクチュエータ４Ａとの連結構造と同一である。
【００３４】
次に、上記の第２の本発明に係る粉末成形装置の動作を工程を追って説明する。
「工程１」
図９に示すように、第１の実施形態で説明した初期状態とし、さらに、プッシャ３１を、その先端面がダイ１の内周壁に一致する位置まで後退させ、この状態から、粉末フィーダ１７によりキャビティ１ａに粉末Ｐを充填する。次いで、図１０に示すように、上パンチ２を下降させて粉末Ｐを予備圧縮する。予備圧縮は、予備圧縮による粉末Ｐの密度が、キャビティ１ａに充填された粉末Ｐの見掛け密度の１．６倍以下の密度になるような圧力で行う。この予備圧縮でも、上記第１の実施形態における圧縮工程と同様に、粉末Ｐとダイ１の内周壁との間に生じる摩擦力によりダイ１はシリンダ室１８の流体を圧縮しつつ下降し、その作用で粉末Ｐは上下のパンチ２、３から均等な圧力を受ける。
【００３５】
「工程２」
図１１に示すように、アクチュエータ３１Ａによりプッシャ３１を後退させてから、横パンチ４を進出させて予備圧縮した粉末Ｐに貫通させ、横孔５を形成する。あるいは、プッシャ３１の後退速度を横パンチ４の進出速度よりも速くすることにより、横パンチ４とプッシャ３１をほぼ同時に作動させてもよい。横パンチ４で打ち抜かれた粉末Ｐ１は、リターン室６に押し込まれる。
【００３６】
「工程３」
図１２に示すように、上パンチ２を下降させて予備圧縮した粉末Ｐの圧縮（本圧縮）を開始し、圧粉体Ｐ２を成形する。この圧縮操作により、横パンチ４の変形あるいは折損が防止されるとともに、圧粉体Ｐ２の密度を均一化させることができるといった効果を、上記第１の実施形態と同様に得ることができる。
【００３７】
「工程４」
所定の成形圧力をかけて粉末Ｐを圧縮し終えたら、上パンチ２を上昇させてダイ１から抜き、さらにダイプレート１５を若干上昇させ、上下のパンチ２、３による粉末Ｐの圧縮操作を解除する。次いで、アクチュエータ４Ａにより横パンチ４を後退させて圧粉体Ｐ２から引き抜く。
【００３８】
「工程５」
図１３に示すように、ダイプレート１５を下降させ、下パンチ３により圧粉体Ｐ２をダイ１から相対的に上に押し出し、その圧粉体Ｐ２を取り出す。
【００３９】
「工程６」
図１４に示すように、アクチュエータ３１Ａによりプッシャ３１をダイ１の内周壁に一致するまで前進させる。すると、リターン室６に放出された粉末Ｐ１はキャビティ１ａに戻される。キャビティ１ａに戻された粉末Ｐ１は、次の成形でキャビティ１ａに充填される新たな粉末と混合されることにより再使用される。なお、プッシャ３１でキャビティ１ａに戻される粉末Ｐ１は、新たに充填される粉末と混合されればよいので、粉末フィーダ１７が前進して新たな粉末がキャビティ１ａに充填されている最中にプッシャ３１を作動させてもよい。また、予備圧縮された粉末Ｐは、その密度が見掛け密度の１．６倍以下と適宜に低くされているので、プッシャ３１によりリターン室６からキャビティ１ａに送り込まれると容易に粉末化し、圧縮されたことによって次の成形体に影響を及ぼすことはない。
【００４０】
（３）第３の実施形態
次に、図１５〜図１９を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
図１５〜図１９は、第３の実施形態に係る粉末成形装置により、例えば、図７（ｃ）に示すような圧粉体を成形する工程を示している。図７（ｃ）の圧粉体は、長方形状の枠体であって、枠体内の角孔８はコアロッドにより形成され、さらに枠体には圧縮方向（矢印Ｂ）に直交して角孔８に連通する２つの横孔５が、互いに対向して貫通形成されている。
【００４１】
図１５〜図１９において、符合１１はボルスタ、１２はボルスタ１１のピット１１ａを覆ってボルスタ１１上に固定されたベースプレート、１４は油圧シリンダのピストン１３によって上下動するヨークプレート、１６はガイドロッドであり、これら構成要素は上記第１の実施形態と同様のものである。ベースプレート１２の上方には、ダイプレート１５と一体構造のダイ１が配されている。ベースプレート１２上には、ダイ１とともにキャビティ１ａを形成する円筒状の下パンチ３が挿入され、さらにキャビティ１ａの上方には上パンチ２が配されている。下パンチ３の内部には、前記角孔８を形成するためのコアロッド４１が摺動自在に挿入されている。
【００４２】
このコアロッド４１は、鍔部４１ｂが形成された下端部が、ヨークプレート１４上の中央に固定されたケース４５内に収納されており、ベースプレート１２を貫通して上端部が下パンチ３の内部に挿入されている。ケース４５は、ケース本体４５ａおよびリング４５ｂとからなり、コアロッド４１の鍔部４１ｂがリング４５ｂに対し離接可能とされている。コアロッド４１は、ヨークプレート１４の上昇に伴いリング４５ｂに持ち上げられて上昇し、ヨークプレート１４の下降に伴いケース本体４５ａに押し付けられて下降する。また、鍔部４１ｂがケース４５内を上下動する範囲において、コアロッド４１はヨークプレート１４に対し相対的に上下動可能となっている。
【００４３】
ダイプレート１５は、ボルスタ１１に立設された複数のガイドロッド４２に沿って上下動可能となっている。このガイドロッド４２と下パンチ３には、ダイ１をダイプレート１５とともに上下動可能な浮動状態として支持するコイルスプリング（ダイ支持手段）４２ａ、３ａがそれぞれ巻装されている。ガイドロッド１６の上端には、ダイプレート１５に係合する上下のフランジ４３ａ、４３ｂが連結部４３ｃを介して結合されてなるダンベル状のブロック４３が固定されている。このブロック４３は、連結部４３ｃがダイプレート１５を貫通し、上下のフランジ４３ａ、４３ｂがダイプレート１５を挟む状態に組み込まれている。上下のフランジ４３ａ、４３ｂ間は、一方のフランジ４３ａ（４３ｂ）がダイプレート１５に当たると、他方のフランジ４３ｂ（４３ａ）がダイプレート１５から十分離れるような間隔が確保されている。したがって、ブロック４３は、ダイ１およびダイプレート１５と相対的に上下動可能となっている。
【００４４】
ダイ１およびダイプレート１５は、ヨークプレート１４の上昇に伴いブロック４３の下フランジ４３ｂに持ち上げられて支持される。図１５はその状態を示しており、ここからヨークプレート１４を下降させると、やがて、図１７に示すように、下フランジ４３ｂがダイプレート１５から離れるとともに、ダイ１およびダイプレート１５が各スプリング３ａ、４２ａによって上下動可能な浮動状態に支持される。さらにヨークプレート１４が下降すると、図１８に示すように、上フランジ４３ａが各スプリング３ａ、４２ａの弾発力に抗してダイプレート１５を押し付け、ダイ１およびダイプレート１５は下降する。
【００４５】
ダイ１には、上記第２の実施形態と同様に、水平孔２１およびリターン室６が形成されており、水平孔２１にはアクチュエータ４Ａにより駆動させられる横パンチ４が、また、リターン室６にはアクチュエータ３１で駆動させられるプッシャ３１Ａが、それぞれ挿入されている。この場合、横パンチ４とアクチュエータ４Ａ、プッシャ３１とアクチュエータ３１Ａとは、相対的な上下動が不可能なように一体的に連結されている。各アクチュエータ４Ａ、３１Ａは、ダイプレート１５に固定されたカバー４４に固定されており、ダイ１およびダイプレート１５と一体に上下動が可能とされている。なお、前記コアロッド４１には、横パンチ４の進出を許容する貫通孔４１ａが形成されている。また、本実施形態では、上記第１、第２の実施形態と同様の粉末フィーダ１７が、カバー４４上にセットされている。このカバー４４およびダイ１の上面は、粉末フィーダ１７の進退を妨げないよう互いに面一となっている。
【００４６】
次に、上記第３の実施形態の粉末成形装置の動作を工程を追って説明する。
「工程１」
図１５に示すように、横パンチ４およびプッシャ３１を、その先端面がダイ１の内周壁に一致する位置まで後退させるとともに、ヨークプレート１４を上昇させてダイプレート１５をブロック４３の下フランジ４３ｂで支持し、横パンチ４がキャビティ１ａに対してニュートラルゾーンに位置する初期状態を保持する。この初期状態で、コアロッド４１の貫通孔４１ａは横パンチ４の進出軌道に一致するようになっている。ここから、まず粉末フィーダ１７を前進させてキャビティ１ａに粉末Ｐを充填する。
【００４７】
「工程２」
図１６に示すように、プッシャ３１を後退させてから、横パンチ４を進出させてキャビティ１ａ内の粉末Ｐに貫通させ、横孔５を形成する。あるいは、プッシャ３１の後退速度を横パンチ４の進出速度よりも速くすることにより、横パンチ４とプッシャ３１をほぼ同時に作動させてもよい。横パンチ４で打ち抜かれた粉末Ｐ１は、リターン室６に押し込まれる。
【００４８】
「工程３」
図１７に示すように、ダイプレート１５に対するブロック４３の係合が外れ、各スプリング３ａ、４２ａによってダイ１およびダイプレート１５が浮動状態に支持されるまでヨークプレート１４を下降させてから、上パンチ２を下降させて粉末Ｐの圧縮を開始する。この圧縮操作では、粉末Ｐとダイ１の内周壁との間に生じる摩擦力がしだいに増し、それにつれてダイ１およびダイプレート１５は各スプリング３ａ、４２ａを圧縮しつつ下降する。これによって粉末Ｐは上下のパンチ２、３から均等な圧力を受けることになり、横パンチ４の変形あるいは折損の防止ならびに圧粉体の密度の均一化といった効果を、上記第１、第２の実施形態と同様に得ることができる。
【００４９】
「工程４」
所定の成形圧力をかけて粉末Ｐを圧縮し終えたら、上パンチ２を上昇させてダイ１から抜き、さらにダイプレート１５を若干上昇させ、上下のパンチ２、３による粉末Ｐの圧縮操作を解除する。次いで、横パンチ４を後退させて圧粉体Ｐ２から引き抜く。
【００５０】
「工程５」
図１８に示すように、ダイ１およびダイプレート１５を下降させ、下パンチ３により圧粉体Ｐ２をダイ１から相対的に上に押し出し、その圧粉体Ｐ２を取り出す。
【００５１】
「工程６」
図１９に示すように、アクチュエータ３１Ａによりプッシャ３１をダイ１の内周壁に一致するまで前進させ、リターン室６に放出された粉末Ｐ１をキャビティ１ａに戻し、再使用に充てる。この動作は、粉末フィーダ１７が前進して新たな粉末がキャビティ１ａに充填されている最中に行ってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダイを浮動状態として横孔形成用の横パンチが貫通された粉末を圧縮し、さらに、横パンチにより放出された粉末を粉末充填手段に戻すか、もしくは直接キャビティに戻すことにより、横パンチに圧縮時の負荷がかからず、かつ圧粉体の密度が均一化され、さらに工程の簡素化ならびに放出された粉末の再使用化を容易に図ることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉末成形装置による粉末成形方法の一工程例を（ａ）〜（ｃ）の順にしたがって概念的に示す断面図である。
【図２】本発明の粉末成形装置による粉末成形方法の他の工程例を（ａ）〜（ｄ）の順にしたがって概念的に示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程１を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程２を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程３を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程５を示す断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明の第１、第２の実施形態を適用して成形される圧粉体の斜視図、（ｃ）は本発明の第３の実施形態を適用して成形される圧粉体の斜視図である。
【図８】本発明の第１、第２の実施形態の粉末成形装置における横パンチとアクチュエータの連結構造を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程１（粉末充填）を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程１（粉末予備圧縮）を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程２を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程３を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程５を示す断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程６を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程１を示す断面図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程２を示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程３を示す断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程５を示す断面図である。
【図１９】本発明の第３の実施形態の粉末成形装置による粉末成形方法の工程６を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ダイ、１ａ…キャビティ、２…上パンチ（圧縮パンチ）、
３…下パンチ（圧縮パンチ）、３ａ…スプリング（ダイ支持手段）、
４Ａ，３１Ａ…アクチュエータ、４…横パンチ、６…リターン室、
１７…粉末フィーダ（粉末充填手段）、１８…シリンダ室（ダイ支持手段）、
２２ａ…周溝、２３…ガイド、２３ａ、切欠き、
２４…リターンパイプ（粉末リターン経路）、
３１…粉末リターンプッシャ、Ｐ…粉末、
Ｐ１…放出された粉末、Ｐ２…圧粉体。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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