(57)【要約】【課題】  高さ寸法精度が良好な圧粉体を成形することができる粉末成形装置を提供することにある。【解決手段】  発明の粉末成形装置は、粉末圧縮の完了時点で上パンチ支持板４と下パンチ支持板２との間隔を拘束する複数の支柱９を上パンチ支持板４と下パンチ支持板２との間にダイプレート１を貫通して設けたことを特徴としている。この場合、前記支柱９の一端が上パンチ支持板または下パンチ支持板に固定され、その支柱または支柱の他端部と対向する部分に、上パンチ支持板と下パンチ支持板とを拘束する距離を変更可能な位置調整手段９１を設けることが好ましい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能なダイプレートと、下パンチ支持板に支持されて前記ダイプレートのダイ孔に嵌合する下パンチと、上パンチ支持板に支持された状態で昇降可能な上パンチとを有し、前記ダイプレートと下パンチ及び上パンチの相対運動で、前記ダイ孔及び下パンチ等で形成されるキャビティ内に充填された粉末を圧縮し、圧粉体を成形する装置において、
前記ダイプレートを上下に貫通した状態で前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間に設けられて、前記粉末を圧縮した完了時点で前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間隔を拘束する複数の支柱を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
前記支柱の一端が前記上パンチ支持板または前記下パンチ支持板に固定され、前記支柱の一端または該支柱の他端と対向する部分に、前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間の距離を変更可能な位置調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、圧粉体の高さ寸法を高精度に成形するに好適な粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末成形用のプレスは、カムプレス、クランクプレス、トッグルプレス、油圧プレス等があり、これらプレス態様、大きさ、及び成形体の形状に応じて、用いられる粉末成形装置として各種の構造のものがあるが、ダイ、下パンチ、及び上パンチの相対運動で、キャビティ内に充填した粉末を加圧する点で共通している。これら粉末成形装置のうち、例えば、ウイズドロアル式の装置構造としては特許文献１に開示されているような構成をしている。
【０００３】
図３はそのウイズドロアル式の装置例を模式的に示している。この装置構造では、プレス本体のボルスタ１０に対しベースプレート２がボルト等により固定されている。ベースプレート２の下方には、不図示の下ラムがあり、該下ラムにヨークプレート３が連結される。ベースプレート２の上方には、キャビティを形成するダイを収納固定したダイプレート１を備えている。ダイプレート１と下方のヨークプレート３とは、ベースプレート２を貫通する複数のガイドロッド７により連結され、下ラムの駆動に従って同時に昇降するようになっている。下パンチ６は、ベースプレート２に対し下パンチ押え６１により固定支持された状態で、ダイプレート１に設けられたダイ孔に嵌合している。ダイプレート１の上方には、上パンチプレート４があり、不図示の上ラムによって昇降可能になっている。上パンチプレート４は、傾きなく昇降するように、ダイプレート１の貫通孔と嵌合するガイドポスト８が設けられている。上パンチ５は、ダイプレート１に対し上パンチ押え５１により固定支持されている。
【０００４】
図３に示す圧粉体は孔がない形状であるが、縦孔付きの圧粉体を成形する態様では、上下のパンチ５，６は縦孔付きに形成され、その縦孔に嵌合するコアロッドが追加される。このコアロッドは、ベースプレート２を貫通してヨークプレート３に固定され、ヨークプレート３とガイドロッド７を介して連結されているダイプレート１と一緒に昇降する構造になる（例えば、特開２００１−１３１６０６号を参照）。また、ガイドポスト８は、図３のような構造の他に、特許文献１のようにベースプレート２に固定される構造、あるいは、ガイドポスト８がない構造のものもある。
【０００５】
以上の粉末成形装置では、ダイプレート１を所定位置に上昇させると、粉末を充填するキャビティが形成される。そのキャビティ内には、図示していない粉末フイーダにより粉末が充填される。その後、上パンチ５をダイ孔に進入させ、ダイプレート１を下降させながら上下パンチ５，６で粉末を圧縮する。この圧縮の完了位置は、プレスの上ラムの下死点によって決まり、圧粉体の長さ寸法が決定される。上パンチ５を上昇させるとともに、ダイプレート１を下降することにより、圧粉体が離型される。
【特許文献１】実開平５−５３７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のような従来装置を用いて成形した圧粉体は、その高さ寸法精度が圧粉体の形状や断面積、圧縮圧力等によっても異なるが、通常は０．１〜０．１５ｍｍ程度のばらつきができる。用途的には、焼結製品としてこの程度の高さ寸法精度でも機能上差支えないものもあるが、例えば、焼結製品が他の部品と組み合わせて使用されるもの、端面が摺動するもの、複数積層されるもの、等のように高さ寸法として、より高精度が求められる焼結製品も多い。そのような焼結製品では、成形した圧粉体を切削や研削等の後加工を追加しなければならなかった。ところで、圧粉体の高さ寸法精度が得られないのは、高精度に製作した金型を用いても、粉末の圧縮過程で上パンチと下パンチの粉末押圧面の平行度が悪くなっていることを意味している。その原因は、プレス機械の上ラムの傾き、上パンチプレートや図示していない上パンチ受け板の変形、傾き、たわみ、上パンチ及び下パンチの傾きや変形などの累積によるものと考えられる。そこで、この発明は、特に高さ寸法精度をより向上して、それにより後加工を省略したり簡略化できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、昇降可能なダイプレートと、下パンチ支持板に支持されて前記ダイプレートのダイ孔に嵌合する下パンチと、上パンチ支持板に支持された状態で昇降可能な上パンチとを有し、前記ダイプレートと下パンチ及び上パンチの相対運動で、前記ダイ孔及び下パンチ等で形成されるキャビティ内に充填された粉末を圧縮し、圧粉体を成形する装置において、前記ダイプレートを上下に貫通した状態で前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間に設けられて、前記粉末を圧縮した完了時点で前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間隔を拘束する複数の支柱を備えていることを特徴としている。また、この構造では、請求項２に特定したように、前記支柱の一端が前記上パンチ支持板または前記下パンチ支持板に固定され、前記支柱の一端または該支柱の他端と対向する部分（この部分は支柱の他端と対向する下パンチ支持板または上パンチ支持板側の箇所を指している）に、前記上パンチ支持板と前記下パンチ支持板との間の距離を変更可能な位置調整手段が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上の発明装置では、粉末圧縮の完了時点で上パンチ支持板と下パンチ支持板との間隔を拘束する複数の支柱によって、上パンチ支持板と下パンチ支持板との間隔を調整して、平行を保つように設定することができるので、上パンチと下パンチの粉末圧縮面も平行に保たれ、その結果、高さ寸法が均一な圧粉体を成形することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、発明形態について図１と図２を参照し説明する。この形態は、図３の従来装置と同様なウイズドロアル式の粉末成形装置であり、従来と同じ構成部材に同じ符号を付している。なお、図１と図２において、上パンチプレート４は発明の上パンチ支持板に相当し、ベースプレート２は発明の下パンチ支持板に相当している。
【００１０】
この粉末成形装置は、骨格構造が図３に示した従来装置と同じである。すなわち、プレス本体側のボルスタ１０にベースプレート２が固定されている。ベースプレート２の下方には、図示を省略した下ラムがあり、該下ラムにヨークプレート３が連結されている。ベースプレート２の上方には、ダイプレート１があり、ダイプレート１と下方のヨークプレート３とは、ベースプレート２の貫通孔を貫通するガイドロッド７により連結され、下ラムの駆動に従って同時に昇降可能となっている。下パンチ６は、ベースプレート２に対し下パンチ押え６１により固定支持された状態で、ダイプレート１に設けられたダイ孔に嵌合している。ダイプレート１の上方には、上パンチプレート４があり、不図示の上ラムによって昇降可能になっている。上パンチプレート４は、傾きなく昇降するように、ダイプレート１の貫通孔と嵌合するガイドポスト８を垂下している。上パンチ５は、上パンチプレート４に対し上パンチ押え５１により固定支持されている。
【００１１】
従来装置と異なる点は、ダイプレート１を上下に貫通した状態で上パンチプレート４とベースプレート２との間に設けられた間隔規制用のストッパーロッド（発明の支柱に相当）９を有している。ストッパーロッド９は、ダイプレート１に設けられたダイ孔の周囲に複数本（形態例では３又は４本）設けられている。勿論、ストッパーロッド９の位置は、不図示の粉末フイーダの進退及び粉末成形体（圧粉体）の取出しに支障にならない箇所に設定されている。また、この形態では、ストッパーロッド９をベースプレート２に固定しているが、上パンチプレート４に固定してもよい。なお、ストッパーロッド９は、剛性の高い合金製で、より好ましくはヤング率が高い超硬合金製である。また、構造的には、ストッパーロッド９がダイプレート１に設けられた貫通孔１ａを軸受孔として、貫通孔１ａに軸支されるようにすると、ダイプレート１の傾きを抑制する効果があり好ましい態様となるが、貫通孔１ａとストッパーロッド９との間に隙間を設けた構造でも差し支えない。
【００１２】
各ストッパーロッド９の高さ寸法は、上パンチ５が下降して圧縮が完了した時点で、ストッパーロッド９が上パンチプレート４側に当接し、上パンチプレート４とベースプレート２の距離を拘束するよう設定されている。この場合は、拘束する距離を可変調整できるように、ストッパーロッド９の上端面に薄板を設置できるようにするとか、ストッパーロッド９の上端面に対向する上パンチプレートに進退自在な調整板を設けることが好ましい。この形態では、上パンチプレート４の下面に位置調整部材９１を設けてある。この位置調整部材９１は、図示を省略したが、雄ねじ付きであり、上パンチプレート４に設けた雌ねじ穴にねじ込まれ、ストッパーロッド９の上端面との間隔を調整可能にする。また、位置調整部材９１の高さを大きくし、ベースプレート２に固定されたストッパーロッド９の高さをダイプレート１が最も上部にあるとき（キャビティが最も深い状態）のダイプレート１上面と同一にした構造にすると、粉末フイーダがストッパーロッド９の上端面を進退できるので、ストッパーロッド９の取付位置に制限があるような粉末成形装置の場合に適している。
【００１３】
粉末成形は、まず、ダイプレート１及び上パンチプレート４が所定位置に上昇した状態とし、前記ダイ孔及び下パンチで形成されたキャビティ内に粉末を充填する。上パンチ５をダイ孔に進入させ、ダイプレート１を下降させながら、成形体（圧粉体）の高さが所定寸法になるように上ラムの稼働量を調整して上下パンチ５，６で粉末を圧縮する。上パンチ５を上昇させるとともに、ダイプレート１を下降することで圧粉体は離型され、１サイクルが終了する。
【００１４】
ところで、製造時には、以上のような粉末成形に先立ち、位置調整部材９１を上パンチプレート４にねじ込み、圧縮完了時にストッパーロッド９の上端部が位置調整部材９１に当接しないようにして圧粉体を作製してみる。そして、成形された圧粉体の評価として、ダイキャビティの左右前後に対応する圧粉体の各部高さ寸法を測定する。寸法のばらつきは通常、０．１〜０．１５ｍｍ程度となる。高さ寸法が短い部分は、圧縮の際に上パンチ５と下パンチ６の対向面が接近していることを意味している。
【００１５】
次いで、上パンチ５の昇降サイクルのうち、上パンチ５の下面が最も上にある位置から最も下方にある位置までの距離（ａ）と、上パンチ５の下面が最も上にある上パンチプレート４の位置における各ストッパーロッド９の上端面と対向する位置調整部材９１の下面との距離（ｂ）とがほぼ等しくなるように、位置調整部材９１を調節し固定する。この調節を行う場合、前記距離ａよりも距離ｂをやや大きめにしておき、試し成形し、順次互いの距離を狭めていく手順が好ましい。それは、上パンチプレート４及びベースプレート２ともに圧縮中にたわみ、前記距離ａが大きくなり、その結果、ストッパーロッド９に掛かる圧力が予想以上に大きくなるおそれがあるからである。このように調整された粉末成形装置により、図２に示すように粉末を圧縮すると、最大圧縮時にベースプレート２から立設された複数の同じ高さのストッパーロッド９が上パンチプレート４を拘束し、ベースプレート２と上パンチプレート４との平行が保たれるので、上下パンチ５、６ともにダイ孔に案内されて圧縮面の平行が保たれて粉末が圧縮され、高さ寸法のばらつきが少ない圧粉体が得られる。図１と図３の装置を用いた比較試験でからは、発明構造により寸法ばらつきを従来の１／５〜１／１０にまで抑えることができた。
【００１６】
また、前記のように位置調整部材９１を調節した後であっても、前記した距離ａと距離ｂが等しい設定を基準にして各ストッパーロッド９に対応する位置調整部材９１の進退を微調整することにより、得られる圧粉体１個内の高さ寸法ばらつきをより少なくすることができることも確認された。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】発明形態例の装置を、キャビティに粉末を充填した状態で示す縦断面図である。
【図２】図１の装置を粉末充填状態から粉末を圧縮した状態で示す縦断面図である。
【図３】ウイズドロアル式の従来粉末成形装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：ダイプレート
２：ベースプレート
３：ヨークプレート
４：上パンチプレート
５：上パンチ
６：下パンチ
７：ガイドロッド
８：ガイドポスト
９：ストッパーロッド（支柱）
１０：ボルスタ
９１：位置調整部材（位置調整手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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