(57)【要約】【課題】簡単な機構でダイスとパンチとの位置合わせを正確に行うことができ、かつ多数個取りを行う場合に好適な粉末プレス成形装置を提供する。【解決手段】粉末プレス成形装置はダイセット３０に配設されたダイス３１と、複数の上パンチ１１を保持した上パンチホルダ１０と、複数の下パンチ２１を保持した下パンチホルダ２０とを備える。上パンチホルダおよび下パンチホルダには、上パンチおよび下パンチの先端部を摺動自在にガイドする複数のガイド穴１３ａを有する案内プレート１３が、各パンチホルダに対して平行度を保ちつつ昇降自在に取り付けられ、案内プレート１３には少なくとも２個の位置決めピン１３ｂが設けられる。ダイス３１には、複数のダイス穴３１ｃと位置決めピン１３ｂに嵌合する位置決め穴３１ｄとが設けられ、ダイス３１はダイセット３０上に平面方向に移動可能に支持され、ダイス３１の外周部上面を押圧してダイセット３０上に固定するダイス固定手段３４が設けられる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイセットに配設されたダイスと、上パンチを保持した上パンチホルダと、下パンチを保持した下パンチホルダとを備える粉末プレス成形装置において、
上記上パンチホルダおよび下パンチホルダはそれぞれ複数本の上パンチおよび下パンチを保持しており、
上記上パンチホルダおよび下パンチホルダには、上パンチおよび下パンチの先端部を摺動自在にガイドする複数のガイド穴を有する案内プレートが、各パンチホルダに対して平行度を保ちつつ昇降自在に取り付けられ、
上記案内プレートのダイスとの対向面には少なくとも２個の位置決めピンが設けられ、
上記ダイスには、上記上パンチおよび下パンチを受け入れる複数のダイス穴と、上記位置決めピンと嵌合する少なくとも２個の位置決め穴とが設けられ、
上記ダイスはダイセット上に平面方向に移動可能に支持され、
上記ダイスの外周部上面を押圧してダイセット上に固定するダイス固定手段が設けられていることを特徴とする粉末プレス成形装置。
【請求項２】
上記ダイスの外周部にはフランジ部が設けられ、
上記ダイス固定手段は、
上記ダイスのダイス穴が設けられた部分を露出させる開口穴を有し、上記ダイスのフランジ部の上面を押えるダイス押えプレートと、上記ダイス押えプレートの外周部を押え込む固定位置と解放位置との間で移動可能な固定爪とを備えることを特徴とする請求項１に記載の粉末プレス成形装置。
【請求項３】
上記上，下パンチホルダの背面中央部には柱状のシャンクが突設され、
上記上，下パンチホルダを昇降させるプレス機には、上記シャンクを受け入れる支持穴と、上記支持穴に対して上記シャンクを軸心方向に等方から加圧保持する保持手段とが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉末プレス成形装置。
【請求項４】
上記案内プレートは、上，下パンチホルダに対して吊りボルトによって吊り下げ支持され、
上記案内プレートの背面には、上，下パンチホルダに設けられた案内穴に対して摺動自在に嵌合し、案内プレートを上パンチホルダとの平行度を保ちつつ昇降自在にガイドするガイドポストが設けられ、
上，下パンチホルダと案内プレートとの間には、案内プレートを上，下パンチホルダに対して離間方向に付勢するスプリングが配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の粉末プレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックスや薬品などの粉末原料を加圧成形するための粉末プレス成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、粉末プレス成形装置は、粉末成形空間を有するダイスと、複数のパンチを有する上，下パンチホルダと、上，下パンチホルダをそれぞれ独立して駆動する加圧駆動機構とを備えている。このような粉末プレス成形装置では、ダイスおよび上，下パンチホルダで構成される金型をダイセットに対してボルト等により固定しており、金型の交換を行う場合には、金型をダイセットごと交換するか、あるいはダイセットを取り外して金型を一旦分解して、新たな金型を組み付けた後、ダイセットを装置本体に組み付ける必要があった。
【０００３】
このような金型交換時の作業時間を短縮して作業効率を高めるため、特許文献１には、ダイスにパンチを連結し、ダイスをダイセットに対してパンチとともに一括して装着固定したものが提案されている。この場合には、ダイセットからダイスを取り外すだけでパンチも同時に取り外すことができ、金型交換時間を短縮できるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−１７２４９５号公報
【０００４】
ところで、金型交換を行った場合、ダイス穴を有するダイスとパンチとが正確に対応するように、位置合わせを行う必要がある。特許文献１のようにダイスにパンチを連結している場合には、その位置合わせ作業は比較的容易であるが、１度のプレスで多数の成形体を得る多数個取り可能な成形装置に適用した場合には、ダイスとパンチとの連結機構をパンチの数だけ設ける必要があり、機構上複雑で、非常に大掛かりな装置になるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、簡単な機構でダイスとパンチとの位置合わせを正確に行うことができ、かつ多数個取りを行う場合に好適な粉末プレス成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ダイセットに配設されたダイスと、上パンチを保持した上パンチホルダと、下パンチを保持した下パンチホルダとを備える粉末プレス成形装置において、上記上パンチホルダおよび下パンチホルダにそれぞれ複数本の上パンチおよび下パンチを備え、上記上パンチホルダおよび下パンチホルダには、各パンチホルダに対して平行度を保ちつつ昇降し、上パンチおよび下パンチの先端部を摺動自在にガイドする複数のガイド穴を有する案内プレートがそれぞれ設けられ、上記案内プレートのダイスとの対向面には少なくとも２個の位置決めピンが設けられ、上記ダイスには、上記上パンチおよび下パンチを受け入れる複数のダイス穴と、上記位置決めピンと嵌合する少なくとも２個の位置決め穴とが設けられ、上記ダイスはダイセット上に平面方向に移動可能に支持され、上記ダイスの外周部上面を押圧してダイセット上に固定するダイス固定手段が設けられていることを特徴とする粉末プレス成形装置を提供する。
【０００７】
プレス成形を行う前に、上パンチホルダを降下させ、案内プレートに設けられた位置決めピンをダイスの位置決め穴に嵌合させる。もし、案内プレートとダイスとの位置関係にずれがあれば、位置決めピンが位置決め穴に嵌合するに従い、ダイスは平面方向に移動し、自動的に位置合わせされる。この状態でダイスをダイス固定手段によってダイセットに対して固定する。
その後、粉末プレス成形のためにダイス穴に粉体を供給し、上パンチホルダを降下させると、案内プレートとダイスとは既に位置合わせされているので、案内プレートのガイド穴でガイドされた上パンチの先端は、ダイスのダイス穴に正確に挿入され、粉末プレス成形が行われる。
上記説明は、上パンチホルダとダイスとの位置合わせに関するものであるが、下パンチホルダは上パンチホルダに対して既に位置合わせされているので、下パンチホルダとダイスとの位置合わせを格別に実施する必要はない。
【０００８】
案内プレートのガイド穴とダイスのダイス穴は予め同一の配列で形成されており、ガイド穴と位置決めピンとの位置関係は、ダイス穴と位置決め穴との位置関係と同一に設定されている。つまり、位置決めピンと位置決め穴とが正確に嵌合すれば、ガイド穴にガイドされたパンチとダイス穴も同時に正確に対応するように設定されている。位置決めピンおよび位置決め穴は、それぞれ少なくとも２個以上必要である。その理由は、案内プレートとダイスとの平面方向の位置関係を決定するため、少なくとも２箇所の嵌合が必要であるからである。
【０００９】
請求項２のように、ダイスの外周部にフランジ部を設け、ダイス固定手段は、ダイスのダイス穴が設けられた部分を露出させる開口穴を有し、ダイスのフランジ部の上面を押えるダイス押えプレートと、ダイス押えプレートの外周部を押え込む固定位置と解放位置との間で移動可能な固定爪とを備えるものがよい。
ダイスの外周部を固定爪で直接押え込んで固定してもよいが、押圧歪みがダイスに発生してパンチとダイス穴との位置関係のずれを発生させる可能性がある。また、ダイスを押え込んだ時の荷重によってダイスが水平方向にずれる可能性もある。これに対し、ダイスの上にダイス押えプレートを配置し、ダイス押えプレートの外周部を固定爪で押圧するようにすれば、固定爪の荷重がダイスに直接作用せず、しかもダイス押えプレートはダイスの外周部を全周に亘って押圧するため、固定爪の荷重がダイスに局部的に作用せず、ダイスの歪みを抑制できる。
【００１０】
請求項３のように、上，下パンチホルダの背面中央部に柱状のシャンクを突設し、上，下パンチホルダを昇降させるプレス機に、シャンクを受け入れる支持穴と、支持穴に対してシャンクを軸心方向に等方から加圧保持する保持手段とを設けるのがよい。
このようにパンチホルダの中心部に突設したシャンクをプレス機の支持穴に挿入し、保持手段で軸心方向に等方から加圧保持すれば、ボルト固定方式などのような無用な負荷を与えず、シャンクの垂直性（パンチホルダの平行度）と高い求心精度を達成できる。そのため、パンチホルダを高精度に取り付けることができる。また、同時に回転方向の自由度を持たせることもできる。
【００１１】
請求項４のように、案内プレートを上，下パンチホルダに対して吊りボルトによって吊り下げ支持し、案内プレートの背面には、上，下パンチホルダに設けられた案内穴に対して摺動自在に嵌合し、案内プレートを上，下パンチホルダとの平行度を保ちつつ昇降自在にガイドするガイドポストを設け、上，下パンチホルダと案内プレートとの間に、案内プレートを上，下パンチホルダに対して離間方向に付勢するスプリングを配置するのがよい。
このように構成すれば、案内プレートがスプリングによって常にパンチの先端部付近に配置され、パンチを保護できる。案内プレートはガイドポストによって平行度を保ちつつ昇降できるので、パンチの傾きを確実に防止できる。プレス成形時に案内プレートがダイスに接触すれば、プレスの進行に伴ってスプリングが撓んで案内プレートが後退し、パンチを案内プレートから突出させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、上下のパンチホルダに設けられた案内プレートの位置決めピンをダイスの位置決め穴に嵌合させて位置合わせを行うようにしたので、多数のパンチを備えた粉末プレス成形装置であっても、全てのパンチとダイス穴との嵌め合いを同時に補償することができる。そのため、一穴ごとのパンチ位置調整を必要としない。
案内プレートとダイスとの位置関係にずれがあれば、位置決めピンが位置決め穴に嵌合するに従い、ダイスは平面方向に移動し、位置合わせされる。この状態でダイスをダイス固定手段によってダイセットに対して固定すれば、パンチとダイス穴とを正確に対応させることができる。
位置合わせ手段として、案内プレートに位置決めピンを設け、ダイスに位置決め穴を設けるだけであるから、構造が簡単であり、かつ位置合わせに高い熟練を必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図４は本発明にかかる粉末プレス成形装置の第１実施例を示す。
この粉末プレス成形装置は、複数本の上パンチ１１を保持した上パンチホルダ１０と、複数本の下パンチ２１を保持した下パンチホルダ２０と、ダイス３１を保持したダイセット３０とを備えている。
【００１５】
上パンチホルダ１０の下面には複数本（例えば３５本）の上パンチ１１が下向きに固定されている。上パンチホルダ１０の下方には、複数本の吊りボルト１２を介して案内プレート１３が上下方向に昇降自在に取り付けられ、上パンチ１１の先端部は案内プレート１３に設けられたガイド穴１３ａによって摺動自在にガイドされている。吊りボルト１２の下端部は案内プレート１３に固定され、頭部１２ａは上パンチホルダ１０に上下方向に摺動自在でかつ下方に抜け止めされている。吊りボルト１２にはスプリング１４が挿通されており、このスプリング１４によって案内プレート１３は常時下方へ付勢され、案内プレート１３の下限位置は吊りボルト１２によって規定されている。
【００１６】
案内プレート１３の上面には、複数本のガイドポスト１５が上向きに突設されており、ガイドポスト１５は上パンチホルダ１０に設けられたガイドブッシュ１６に摺動自在に挿入されている。これらガイドポスト１５とガイドブッシュ１６とによって、案内プレート１３は上パンチホルダ１０に対して平行度を保ちながら昇降することができる。案内プレート１３の下面には、複数の位置決めピン１３ｂが突設されている。位置決めピン１３ｂは、その外周面に先細状のテーパ面が設けられたテーパピンであり、このテーパ面が後述するダイスの位置決め穴に嵌合して、位置合わせを行うことができる。
【００１７】
上パンチホルダ１０の上面中心部には、柱状のシャンク１７が突設されており、上パンチホルダ１０を昇降させるプレス機（ラム）１８には、シャンク１７を受け入れる支持穴１９ａを持つ液圧固定ブッシュ１９が設けられている。液圧固定ブッシュ１９には、作動油が封入された油室１９ｂが形成され、この油室１９ｂの油圧を高めることにより、液圧固定ブッシュ１９の支持穴１９ａが内径方向へ均一に膨張してシャンク１７を軸心方向に等方から加圧保持することができる。そのため、上パンチホルダ１０はプレス機１８に対して水平度を保ちながら、かつθ方向には自由度をもって支持される。
ここでは、シャンク１７を軸心方向に等方から加圧保持する手段としては、液圧固定ブッシュ１９に限るものではなく、三爪チャックなどの他の固定手段を用いることも可能である。
【００１８】
下パンチホルダ２０は上パンチホルダ１０と対称形状であるため、上パンチホルダ１０と対応する部分には上パンチホルダ１０と同一符号を付して重複説明を省略する。
上パンチホルダ１０を支持するプレス機１８と、下パンチホルダ２０を支持するプレス機１８とは、相互に一体的に連結され、相互の位置関係が予め正確に保持されている。したがって、上パンチホルダ１０または下パンチホルダ２０のいずれか一方をダイス３１に対して位置合わせすれば、他方のパンチホルダは自動的に位置合わせされる。
【００１９】
ダイセット３０は、ダイス３１を水平方向にスライド可能に載置するダイスベース３２を備えている。ダイス３１は、図３に示すように中央部に厚肉な本体部３１ａを有し、外周部に薄肉なフランジ部３１ｂを有する円盤状部品である。本体部３１ａには複数のダイス穴３１ｃが上下方向に貫通形成され、ダイス穴３１ｃを設けた領域の外側に複数の位置決め穴３１ｄが設けられている。この実施例では、対称位置に２箇所に円形の位置決め穴３１ｄが設けられている。ダイス穴３１ｃは上パンチ１１および下パンチ２１と嵌合し得る大きさを有し、位置決め穴３１ｄは位置決めピン１３ｂと嵌合し得る大きさを有する。
【００２０】
ダイスベース３２には、ダイス３１の本体部３１ａとほぼ同じ大きさの開口穴３２ａが設けられ、ダイス３１のダイス穴３１ｃは開口穴３２ａから下方へ露出している。ダイスベース３２上には、ダイス３１のフランジ部３１ｂの上面を押える四角形状のダイス押えプレート３３が水平方向にスライド可能に載置されている。ダイス押えプレート３３の中央部にはダイス３１の本体部３１ａに嵌合する開口穴３３ａが設けられ、ダイス穴３１ｃは開口穴３３ａから上方へ露出している。ダイス押えプレート３３の対向する外周部２辺には薄肉なフランジ部３３ｂが設けられている。
【００２１】
図２に示すように、ダイス押えプレート３３の左右両側のダイスベース３２上には、フランジ部３３ｂを押え込む固定状態と解放状態とを得ることができるダイス固定装置３４が配置されている。図１において、実線は固定位置を示し、二点鎖線は解放位置を示す。固定装置３４は、ダイスベース３２上の軸受部３５に回転自在に軸受された回転軸３６を備えており、この回転軸３６に２個の固定爪３７，３８が固定されている。図４に示すように、固定爪３７，３８の一端部にはダイス押えプレート３３のフランジ部３３ｂを押え込む爪部３７ａ，３８ａが設けられ、他端部には傾斜面３７ｂ，３８ｂが設けられている。固定爪３７，３８は対称形状であり、傾斜面３７ｂ，３８ｂは逆向きに傾斜している。上記軸受部３５には、回転軸３６と平行なネジ軸３９が回転自在に取り付けられ、ネジ軸３９の先端にはハンドル４０が固定されている。ネジ軸３９には、互いに逆方向のネジ部３９ａ，３９ｂが設けられ、これらネジ部３９ａ，３９ｂはそれぞれ楔部材４１，４２に螺合している。楔部材４１，４２も対称形状であり、一側部には固定爪３７，３８の傾斜面３７ｂ，３８ｂに接触する傾斜面４１ａ，４２ａが設けられている。例えば図４において、ハンドル４０を右回り方向に回すと、ネジ部３９ａ，３９ｂの作用によって楔部材４１，４２は互いに近づく方向に移動し、傾斜面４１ａ，４２ａが固定爪３７，３８の傾斜面３７ｂ，３８ｂを押すことで、固定爪３７，３８を右回り方向に回転させる。そのため、固定爪３７，３８の爪部３７ａ，３８ａがダイス押えプレート３３のフランジ部３３ｂを押え込むことができる。逆に、ハンドル４０を左回り方向に回すと、固定爪３７，３８を左回り方向に回転させ、ダイス押えプレート３３のフランジ部３３ｂを解放することができる。
【００２２】
このように固定装置３４は、ハンドル４０を回すことにより固定爪３７，３８を固定位置と解放位置との間で回動させることができるが、ダイス３１あるいはダイス押えプレート３３からの外力によっては固定爪３７，３８が解放位置へ回動することがない。そのため、ダイス３１を固定した状態で、ダイス３１あるいはダイス押えプレート３３に外力が作用しても、固定爪３７，３８に緩みが発生せず、ダイス３１をダイスベース３２上に安定に固定できる。
【００２３】
次に、上記構成よりなる粉末プレス成形装置の作動を、図５，図６を参照して説明する。
最初に位置合わせ作業を実施する。そのため、まずハンドル４０を回して固定爪３７，３８を解放位置へ回動させ、ダイス押えプレート３３への拘束力を解除する。この状態で、上パンチホルダ１０を降下させ、案内プレート１３に設けられた位置決めピン１３ｂをダイス３１の位置決め穴３１ｄに嵌合させる。もし、案内プレート１３とダイス３１との位置が僅かでもずれておれば、位置決めピン１３ｂが位置決め穴３１ｄに嵌合するにしたがい、位置決めピン１３ｂのテーパ面が位置決め穴３１ｄの開口縁に当接してダイス３１を平面方向に移動させ、調心させる。ダイス３１は固定爪３７，３８による拘束力が解除されているので、ダイスベース３２に対して平面方向に移動できる。
【００２４】
図５に示すように、位置決めピン１３ｂが位置決め穴３１ｄに対して嵌合が完了する位置まで上パンチホルダ１０を降下させた後、この状態でハンドル４０によって固定爪３７，３８を固定位置へと回し、ダイス押えプレート３３のフランジ部３３ｂをダイスベース３２に対して押圧固定する。これにより、ダイス３１もダイスベース３２に固定される。その後、上パンチホルダ１０を上昇させても、既にダイス３１は固定されているので、ダイス３１と上パンチ１１との位置関係にずれが生じることがない。
上パンチ１１は案内プレート１３のガイド穴１３ａによってガイドされているので、上記のように案内プレート１３とダイス３１とを位置合わせすれば、上パンチ１１とダイス３１も同時に位置合わせされる。そのため、ダイス３１と３５本全てのパンチ１１の嵌め合いを確実に行うことができる。
なお、上パンチホルダ１０と下パンチホルダ２０はその軸中心が予め位置合わせされているので、上パンチ１１とダイス穴３１ｃとの位置合わせを完了すれば、自動的に下パンチ２１とダイス穴３１ｃとの位置合わせも完了する。
【００２５】
次に、粉末プレス成形を実施する。そのために、まず下パンチホルダ２０を上昇させ、下パンチ２１をダイス穴３１ｃに挿入した状態で、ダイス穴３１ｃに原料粉末Ｐを充填する。次に、上パンチホルダ１０を降下させ、上パンチ１１をダイス穴３１ｃに押し込む。これにより、ダイス穴３１ｃに充填された原料粉末Ｐはプレスされ、圧密体が成形される（図６参照）。
その後、上パンチホルダ１０を上昇させて上パンチ１１をダイス穴３１ｃが引き抜くと共に、下パンチホルダ２０をさらに上昇させ、下パンチ２１でダイス穴３１ｃの中の成形体を押し出す。押し出された成形体は図示しない取出装置によってダイス３１外へ取り出される。なお、上パンチホルダ１０を下降させ、成形体を下方向に押出して取り出しても良い。
図２に示すように、ダイスベース３２の側部にダイス３１の上面とほぼ同一高さのトレー４３を設けた場合には、このトレー４３に成形体を容易に取り出すことができる。
以後、同様の成形動作を繰り返す。
【００２６】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、ダイス３１を固定するために、ダイス押えプレート３３と、そのフランジ部３３ｂを押え込む固定爪３７，３８を設け、ハンドル４０を手動で回すことで固定爪３７，３８を固定位置と解放位置との間で回動させるようにしたが、電磁石やシリンダなどのアクチュエータの作動によってダイス押えプレート３３のフランジ部３３ｂを押え込むように構成してもよい。
その他、ダイス押えプレート３３を省略し、ダイス３１の外周部を固定爪で直接固定するようにしてもよい。
上パンチホルダ１０および下パンチホルダ２０の中心部にシャンク１７を設け、このシャンク１７をプレス機１８の支持穴１９ａで軸心方向に等方から加圧保持するようにしたが、これに限るものではなく、上パンチホルダ１０および下パンチホルダ２０を複数のボルトなどを用いてプレス機１８に固定してもよい。但し、シャンク１７を等方から加圧保持すれば、金型中心と上下パンチホルダの中心とを極めて高精度に合わせることができる。また、ボルト等で締め付ける方式に比べて締付バラツキによるパンチの垂直立ち精度が崩れる可能性を最小にでき、高い位置決め精度を確保できる。
上記実施例では、上パンチホルダ１０と下パンチホルダ２０とが同一形状であり、両方のパンチホルダに位置決めピン１３ｂを設けた例を示したが、上パンチホルダ１０と下パンチホルダ２０とが既に位置合わせれておれば、いずれか一方のパンチホルダにのみ位置決めピンを設ければよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる粉末プレス成形装置の一例の断面図である。
【図２】図１に示す粉末プレス成形装置に用いられるダイセットの斜視図である。
【図３】ダイスとダイス押えプレートの斜視図である。
【図４】固定爪装置の斜視図である。
【図５】図１に示す粉末プレス成形装置の位置合わせ時における断面図である。
【図６】図１に示す粉末プレス成形装置のプレス成形時における断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０          上パンチホルダ
１１          上パンチ
１２          吊りボルト
１３          案内プレート
１３ａ        ガイド穴
１３ｂ        位置決めピン
１４          スプリング
１５          ガイドポスト
１７          シャンク
１８          プレス機
１９          液圧固定ブッシュ
２０          下パンチホルダ
２１          下パンチ
３０          ダイセット
３１          ダイス
３１ｃ        ダイス穴
３１ｄ        位置決め穴
３２          ダイスベース
３３          ダイス押えプレート
３３ａ        開口穴
３３ｂ        フランジ部
３４          固定装置
３７，３８    固定爪
【図１】
2006051525.tif 000003
【図２】
2006051525.tif 000004
【図３】
2006051525.tif 000005
【図４】
2006051525.tif 000006
【図５】
2006051525.tif 000007
【図６】
2006051525.tif 000008