(57)【要約】【課題】  成形品質が確保されると共に低コストで実施することが可能な粉末成形装置及び粉末成形方法を提供する。【解決手段】  下パンチ４が、分割面Ｐによって成形部７と支持部８とに上下に２分割して構成されて、成形加圧時には、成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着されて、成形品抜出し時には、第１の圧縮コイルばね１７のばね力によって、成形部７が上昇されることにより、分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間に空隙１９が形成される過程で発生する負圧によって、オイル供給路２０を介して空隙１９にオイルが供給される。したがって、ダイス２の内壁面１０に、必要最低限の量のオイルが均一に塗布されるため、成形品質が確保される。また、オイルを供給するためのポンプが不要であるため、設備コストが低減される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスと上パンチと下パンチとを含んで構成される粉末成形金型のキャビティに充填された粉末が加圧成形される粉末成形装置であって、
前記下パンチは、成形ヘッドが前記キャビティに臨む成形部と、基台上の所定位置に載置されて成形加圧時に前記成形ヘッドを介して成形圧力を受圧する支持部と、に２分割して構成されて、前記成形部は、前記成形ヘッドから延出して前記支持部を貫通する被案内部が前記支持部によって上下方向へ移動可能に案内されて、
前記基台に設けられて、前記成形部を前記基台に対する初期位置に弾性支持する弾性支持手段と、前記支持部に設けられて、前記成形部と前記支持部との分割面に連通されるオイル供給路と、を具備しており、オイルが前記ダイスの内壁面に塗布されるように構成されることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
前記ダイスに、前記支持部を吊持可能な吊持手段が設けられて、粉末充填時には、該吊持手段によって前記支持部が吊持されて前記基台に対して浮上されることにより、前記初期位置にある前記成形部の分割面と前記支持部の分割面とが密着されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
ダイスと上パンチと下パンチとを含んで構成される粉末成形金型のキャビティに充填された粉末が加圧成形される粉末成形方法であって、
前記下パンチを、前記キャビティに臨む成形部と、基台上の所定位置に載置されて成形加圧時に前記成形部を介して成形圧力を受圧する支持部と、に２分割して構成すると共に、前記基台に、前記成形部を初期位置に弾性支持する弾性支持手段を設けておいて、
成形加圧時における、前記成形部が成形加圧力によって前記弾性支持手段の弾性力に抗して前記基台に対して下方へ押込まれて、該成形部が前記支持部との分割面を介して前記基台によって支持されるステップと、
成形品抜出し時における、前記ダイスが前記下パンチに対して下方へ相対移動されて該ダイスによる成形品に対する拘束力が解放されることにより、前記成形部が前記弾性支持手段の弾性力によって前記支持部に対して上方へ移動されて、前記成形部の分割面と前記支持部の分割面との間に空隙が形成されると共に、該空隙が形成される過程で生じる負圧によって該空隙にオイル供給路を介してオイルが供給されるステップと、
成形品抜出し完了直後の充填作動時における、前記ダイスが前記下パンチに対して上方へ相対移動される過程で、前記空隙に供給されたオイルが前記ダイスの内壁面に塗布されるステップと、の各ステップが順次繰返されることを特徴とする粉末成形方法。
【請求項４】
粉末の充填時には、前記支持部を前記基台に対して浮上させて前記成形部と前記支持部との双方の分割面を密着させることを特徴とする請求項３に記載の粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形装置及び粉末成形方法に関するもので、特に、ダイスと上パンチと下パンチとを以て形成される粉末成形金型のキャビティに充填された粉末が加圧成形される粉末成形装置及び粉末成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ダイスと上パンチと下パンチとを以て形成される粉末成形金型のキャビティにセラミックス等の粉末が充填されて、該キャビティに充填された粉末が加圧成形されることにより成形品（焼結品）が得られる粉末成形装置が知られている。このような粉末成形装置では、成形品の強度低下を防ぐために、原料（粉末）に添加される潤滑剤が低減される傾向にある。その代償措置として、ダイス内壁面にオイルを直接塗布して当該金型の潤滑が確保される。例えば、従来、スプレーガンによってダイス内壁面にオイルを塗布することが行われている。しかしながら、スプレーガンによる塗布では、連続する成形工程を中断してオイルを塗布する必要があり、生産性が著しく低下する。また、ダイス内壁面の必要部位全てに均一にオイルを塗布するためには、当該スプレーガンをロボットアーム等を以て移動させる必要があり、生産性の低下に加えて設備コストが増大する。さらに、スプレーガンによってオイルを塗布する場合には、ダイス上面、下パンチ成形面等の塗布が不必要である部位にもオイルが塗布されるため、オイルの消費量が多く、さらに霧状のオイルが浮遊して作業環境が悪化される。
【０００３】
また、スプレーガンによってオイルを塗布する場合には、ダイス内壁面に余剰塗布されたオイルを除去するための金型加熱用ヒータや、オイルを圧送するためのポンプが必要になり、設備コストが増大すると共に、段替え時における工数が増大して生産性が著しく低下する。そこで、特許文献１に記載の粉末成形装置は、ダイス内周面と摺動接触する下パンチ外周面に、潤滑剤を供給するための潤滑面が設けられると共に、該潤滑面に、当該粉末成形装置とは別個に設けた潤滑剤供給装置を以て潤滑剤が供給されて、成形品を抜出す際に下パンチが上昇されることにより、該潤滑面を介してダイス内周面に潤滑剤が塗布されるように構成される。しかしながら、特許文献１の粉末成形装置では、潤滑面に供給される潤滑剤がポンプによって圧送されるため、設備コストが増大されると共に潤滑剤の供給過多により潤滑剤がキャビティ（キャビティ）へ漏れ出して成形品質に悪影響を及ぼす虞がある。また、下パンチが薄肉である場合には、当該下パンチの潤滑溝が形成される部位の肉厚が薄くなり、下パンチの必要強度を確保することが困難である。
【特許文献１】実開平７−２６０９４号公報（段落番号００１７、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、第１の目的は、成形品質が確保されると共に低コストで実施することが可能な粉末成形装置を提供することにある。
また、第２の目的は、成形品質が確保されると共に低コストで実施することが可能な粉末成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記第１の目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ダイスと上パンチと下パンチとを含んで構成される粉末成形金型のキャビティに充填された粉末が加圧成形される粉末成形装置であって、下パンチは、成形ヘッドがキャビティに臨む成形部と、基台上の所定位置に載置されて成形加圧時に成形ヘッドを介して成形圧力を受圧する支持部と、に２分割して構成されて、成形部は、成形ヘッドから延出して支持部を貫通する被案内部が支持部によって上下方向へ移動可能に案内されて、基台に設けられて、成形部を基台に対する初期位置に弾性支持する弾性支持手段と、支持部に設けられて、成形部と支持部との分割面に連通されるオイル供給路と、を具備し、オイルをダイスの内壁面に塗布することを特徴とする粉末成形装置である。係る粉末成形装置では、成形加圧時には、成形部が成形加圧力によって弾性支持手段の弾性力に抗して基台に対して下方へ押込まれて、該成形部が支持部との分割面を介して基台によって支持されて、成形品抜出し時には、ダイスが下パンチに対して下方へ相対移動されて該ダイスによる成形品に対する拘束力が解放されることにより、成形部が弾性支持手段の弾性力によって支持部に対して上方へ移動されて、成形部の分割面と支持部の分割面との間に空隙が形成されると共に、該空隙が形成される過程で生じる負圧によって該空隙にオイル供給路を介してオイルが供給されて、成形品抜出し完了直後の充填作動時には、ダイスが下パンチに対して上方へ相対移動される過程で、空隙に供給されたオイルがダイスの内壁面に塗布されるように構成される。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粉末成形装置において、ダイスに、支持部を吊持可能な吊持手段が設けられて、粉末充填時には、該吊持手段によって支持部が吊持されて基台に対して浮上されることにより、初期位置にある成形部の分割面と支持部の分割面とが密着されるように構成されることを特徴とする。
【０００７】
上記第２の目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、ダイスと上パンチと下パンチとを含んで構成される粉末成形金型のキャビティに充填された粉末が加圧成形される粉末成形方法であって、下パンチを、キャビティに臨む成形部と、基台上の所定位置に載置されて成形加圧時に成形部を介して成形圧力を受圧する支持部と、に２分割して構成すると共に、基台に、成形部を初期位置に弾性支持する弾性支持手段を設けておいて、成形加圧時における、成形部が成形加圧力によって弾性支持手段の弾性力に抗して基台に対して下方へ押込まれて、該成形部が支持部との分割面を介して基台によって支持されるステップと、成形品抜出し時における、ダイスが下パンチに対して下方へ相対移動されて該ダイスによる成形品に対する拘束力が解放されることにより、成形部が弾性支持手段の弾性力によって支持部に対して上方へ移動されて、成形部の分割面と支持部の分割面との間に空隙が形成されると共に、該空隙が形成される過程で生じる負圧によって該空隙にオイル供給路を介してオイルが供給されるステップと、成形品抜出し完了直後の充填作動時における、ダイスが下パンチに対して上方へ相対移動される過程で、空隙に供給されたオイルがダイスの内壁面に塗布されるステップと、の各ステップが順次繰返されることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の粉末成形方法において、粉末の充填時には、支持部を基台に対して浮上させて成形部と支持部との双方の分割面を密着させることを特徴とする。
【０００９】
したがって、請求項１及び３に記載の発明では、下パンチにおける成形部の分割面と支持部の分割面との間に空隙が形成される過程で発生する負圧によって、当該空隙に、オイル供給路を介してオイルが供給されて、ダイスと下パンチとが相対移動されることにより、成形部の分割面と支持部の分割面との間の空隙に供給されたオイルが、ダイスの内壁面に塗布される。
請求項２及び４に記載の発明では、粉末供給時には、下パンチにおける成形部の分割面と支持部の分割面とが事前に密着されるため、キャビティに充填された粉末が、ダイスと下パンチとのクリアランスを介して成形部と支持部との分割面に侵入することがない。
【発明の効果】
【００１０】
成形品質が確保されると共に低コストで実施することが可能な粉末成形装置及び粉末成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。本粉末成形装置は、ダイス２と上パンチ３と下パンチ４とを含んで構成される粉末成形金型１を備えて、該粉末成形金型１の基台５が当該粉末成形装置のテーブル上に固定される。上記下パンチ４は、分割面Ｐによって、上記粉末成形金型１のキャビティ６に臨む成形部７と、上記基台５上の所定位置に載置される支持部８と、に上下（図１における上下方向）に２分割されて構成される。上記成形部７は、成形面９が賦与されると共に側面が上記ダイス２の内壁面１０に摺接される成形ヘッド１１と、該成形ヘッド１１の背面中央から下方へ延びるシャフト１２（被案内部）とを含んで構成される。また、上記成形部７は、上記シャフト１２が上記支持部８の案内孔１３によって軸心方向（図１における上下方向）へ移動可能に案内される。さらに、上記成形部７は、上記支持部８を貫通させたシャフト１２の端部にＴ字状に形成された係合部１４が設けられており、該係合部１４が上記基台５に設けられたＴ溝１５に係合される。
【００１２】
そして、上記成形部７は、係合部１４が上記Ｔ溝１５に収容された弾性支持手段としての第１の圧縮コイルばね１７（弾性体）によって上方へ押圧されることにより、該係合部１４がＴ溝１５の上面に当接された状態（押付けられた状態、図２〜図４参照。）で、当該第１の圧縮コイルばね１７を以て弾性支持される構造になっている。なお、以下、上記係合部１４が上記Ｔ溝１５の上面に当接された状態における成形部７の基台５に対する位置を、成形部７の基台５に対する初期位置と称する。上記下パンチ４は、上記成形部７が初期位置に位置されると共に支持部８の底面１８が上記基台５に当接された状態で、図２及び図３に示されるように、成形部７側の分割面Ｐ７と支持部８側の分割面Ｐ８との間に、軸心方向（図２及び図３における上下方向）に距離Ｌを有する空隙１９が形成される構造になっている。また、上記支持部８には、一端が上記空隙１９（分割面Ｐ８）に連通されると共に他端がオイルタンクに連通されるオイル供給路２０が設けられる。
【００１３】
そして、本粉末成形装置では、図１に示される成形加圧時における状態、即ち、下パンチ４の支持部８が基台５に当接されると共に成形部７が第１の圧縮コイルばね１７のばね力に抗して基台５に対して距離Ｌだけ下方へ移動されて成形部７側の分割面Ｐ７と支持部８側の分割面Ｐ８とが密着された状態から、図２に示される成形品抜出し時における状態に移行されて、成形部７が上記第１の圧縮コイルばね１７のばね力によって基台５及び支持部８に対して距離Ｌだけ上方（図２における上方向）へ移動されて初期位置に復帰される。これにより、分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間に距離Ｌを有する空隙１９が形成されて、該空隙１９が形成される過程で発生する負圧によって、該空隙１９に上記オイル供給路２０を介してオイルが供給される構造になっている。上記ダイス２は、本粉末成形装置の駆動機構によって図１〜４における上下方向へ駆動されて、内壁面１０には、上記下パンチ４の外周面が摺動可能に嵌合される構造になっている。
【００１４】
また、上記ダイス２は、図１〜図４における左右両側にシリンダ２１（吊持手段）が配設されており、各シリンダ２１にはロッド先端部が上記下パンチ４の支持部８に接続されたピストンロッド２２（吊持手段）が組付けられる。さらに、各シリンダ２１には、各ピストン２３とシリンダカバー２４との間に、第２の圧縮コイルばね２５（吊持手段）が配設されて、図４に示される粉末充填時には、上記下パンチ４の支持部８が、ピストンロッド２２、及び第２の圧縮コイルばね２５を介して充填位置に位置する上記ダイス２に吊持される構造になっている。これにより、本粉末成形装置は、上記支持部８が上記基台５に対して浮上されて、上記下パンチ４における成形部７側の分割面Ｐ７と支持部８側の分割面Ｐ８とが密着される構造になっている。
【００１５】
次に、本粉末成形装置の作用を説明する。まず、図４に示される粉末充填時においては、下パンチ４の成形部７が第１の圧縮コイルばね１７（弾性支持手段）によって初期位置で弾性支持されると共に、下パンチ４の支持部８が、各ピストンロッド２２及び各第２の圧縮コイルばね２５（吊持手段）を介してダイス２によって基台５に対して距離Ｌだけ浮上された状態で吊持される。これにより、支持部８が、圧縮された各第２の圧縮コイルばね２５の反発力を以て成形部７に押付けられて、該成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着される。この状態で、上方が開放されたキャビティ６に原料としての粉末が供給される。次に、図１に示される成形加圧時においては、成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着したままの状態で、下パンチ４が、上パンチ３の成形加圧力によって第１の圧縮コイルばね１７及び各第２の圧縮コイルばね２５のばね力に抗して距離Ｌだけ下方（図１における下方向）へ移動されて、支持部８の底面１８が基台５の上面に当接される。
【００１６】
次に、図２に示される成形品抜出し時においては、ダイス２による成形品への拘束力が解放されて、成形部７が第１の圧縮コイルばね１７のばね力によって基台５及び支持部８に対して距離Ｌだけ上方（図２における上方向）へ移動されて初期位置に復帰されることにより、分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間に距離Ｌを有する空隙１９が形成される。これにより、該空隙１９が形成される過程で負圧が発生して、該負圧によって、空隙１９にオイル供給路２０を介してオイルが供給される。次に、図３に示される充填作動時においては、成形品が抜出された後、ダイス２が下パンチ４及び基台５に対して充填位置（図４に示されるダイス２の位置）に向けて上方へ移動される。このダイス２が上昇される過程で、当該ダイス２が下パンチ４に対して摺動（相対移動）されることにより、分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間の空隙１９に供給されたオイルが、ダイス２の内壁面１０に必要最低限の量で均一に塗布される。
【００１７】
そして、ダイス２が充填位置に到達して、図４に示される粉末充填時の状態に復帰されると、下パンチ４の成形部７が第１の圧縮コイルばね１７（弾性支持手段）によって初期位置で弾性支持されると共に、下パンチ４の支持部８が、各ピストンロッド２２及び各第２の圧縮コイルばね２５（吊持手段）を介してダイス２によって基台５に対して距離Ｌだけ浮上された状態で吊持されて、支持部８が、圧縮された各第２の圧縮コイルばね２５の反発力を以て成形部７に押付けられて、該成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着される。
【００１８】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
本粉末成形装置は、下パンチ４が、分割面Ｐによって成形部７と支持部８とに上下に２分割して構成されて、成形加圧時には、成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着されて、成形品抜出し時には、第１の圧縮コイルばね１７（弾性支持手段）のばね力によって、成形部７が支持部８に対して距離Ｌだけ上方へ移動されることにより分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間に距離Ｌを有する空隙１９が形成されて、該空隙１９が形成される過程で発生する負圧によって、支持部８に設けられたオイル供給路２０を介して当該空隙１９にオイルが供給される。そして、充填作動時に、ダイス２と下パンチ４とが摺動（相対移動）されることにより、空隙１９に供給されたオイルが、ダイス２の内壁面１０に塗布される。
【００１９】
したがって、本粉末成形装置では、ダイス２の内壁面１０に、必要最低限の量のオイルが均一に塗布されるため、従来の粉末成形装置で問題となっていた、余剰なオイルがキャビティ６に侵入することによる成形品質の低下を防止することができ、成形品質が確保される。また、オイルを供給するためのポンプが不要であるため、設備コストが低減されると共に、段替え及びメンテナンスが容易になり、生産性が向上する。
【００２０】
また、本粉末成形装置では、粉末充填時に、各ピストンロッド２２（吊持手段）を介してダイス２によって下パンチ４の支持部８が吊持されることにより、成形部７の分割面Ｐ７と支持部８の分割面Ｐ８とが密着されるため、分割面Ｐ７と分割面Ｐ８との間に原料の粉末が侵入されることがなく、成形品質（成形品の精度）が確保されると共に、粉末混入によるオイルの変質を防ぐことができる。さらに、本粉末成形装置では、ダイス２と各ピストンロッド２２との間に各第２の圧縮コイルばね２５（吊持手段）を介在させたことにより、充填作動時における、空隙１９の体積変化（縮小）をダイス２の上昇速度に対して緩やかにすることができ、ダイス２の内壁面１０と下パンチ４の外周面とのクリアランスからのオイル漏れが防がれる。
【００２１】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本粉末成形装置では、成形品抜出し時及び充填作動時に、ダイス２が上下方向へ移動（下パンチ４を固定）されることにより当該ダイス２と下パンチ４とが相対移動されるが、下パンチ４及び基台５が上下方向へ移動（ダイス２を固定）されることによりダイス２と下パンチ４とが相対移動されるように粉末成形装置を構成してもよい。
充填作動時において、ダイス２を上昇させて空隙１９を閉じる場合に、該空隙１９に充填されたオイルを、オイル排出時のみに作動されるポンプによって吸引して強制排出させるように構成してもよい。この場合、空隙１９に充填されたオイルが効率的に排出されるため、サイクルタイムが削減されて生産性が高められる。
オイル供給路２０とは別個に、空隙１９に連通されるオイル排出路を設けておいて、オイル供給路２０とオイル排出路との開閉をバルブによって制御するように構成してもよい。この場合、オイルを循環させることができ、オイル循環経路が清浄化される。
第１の圧縮コイルばね１７（弾性支持手段）及び第２の圧縮コイルばね２５（吊持手段）は、例えば、ゴム等の他の弾性体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本粉末成形装置の説明図であって、特に、成形加圧時の状態を示す図である。
【図２】本粉末成形装置の説明図であって、特に、成形品抜出し時の状態を示す図である。
【図３】本粉末成形装置の説明図であって、特に、充填作動時の状態を示す図である。
【図４】本粉末成形装置の説明図であって、特に、粉末充填時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  粉末成形金型、２  ダイス、３  上パンチ、４  下パンチ、５  基台、６  キャビティ、７  成形部、８  支持部、１０  内壁面（ダイス）、１３  シャフト（被案内部）、１７  圧縮コイルばね（弾性体、弾性支持手段）、１９  空隙、２０  オイル供給路、２１  シリンダ（吊持手段）、２２  ピストンロッド（吊持手段）、２５  第２の圧縮コイルばね（吊持手段）
【図１】
2006312191.tif 000003
【図２】
2006312191.tif 000004
【図３】
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【図４】
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