(57)【要約】【課題】  粉末移動工程を経ることなく、粉末材料を圧縮成形できるようにする。【解決手段】  ツールセットにおいて、下部ダイ２４に対して移動可能な上部ダイ１４と、上部ダイ１４の内部に対して相対移動する上部ポンチと１８，２２と、下部ダイ２４の内部に対して相対移動する下部ポンチ２８とを設ける。上下部ダイが隣接しているとき、閉塞位置を限定するように上部ダイ１４を下部ダイ２４に係合可能にする。上下部ダイが閉塞位置に配置されかつ上部ポンチ１８，２２が上方に移動して上部ダイ１４から分離されているとき、粉末を受け入れるためのキャビティ８０を上部ダイ１４に形成するように、上下部ダイを下部ポンチ２８と最初接触可能に配置する。粉末をキャビティ８０内に引き込むように、上下部ダイ１４，２４および下部ポンチ３８を相対移動可能にし、上下部ダイが閉塞位置に配置された状態で上下部ポンチを互いに接近する側に移動可能にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料から部品を圧縮成形するためのツールセットであって、
ａ）下部ダイに対して軸方向に移動可能な上部ダイと、
ｂ）上部ダイの内部での相対移動のために、上部ダイに関連する少なくとも一つの上部ポンチと、
ｃ）下部ダイの内部での相対移動のために、下部ダイに関連する少なくとも一つの下部ポンチとを備え、
ｄ）上下部ダイが隣接しているときに、閉塞位置を限定するように、上部ダイが下部ダイに係合可能になっており、
ｅ）上下部ダイが閉塞位置に配置されるとともに上部ポンチが上方に移動して上部ダイから分離されているときに、粉末を受け入れるためのキャビティを上部ダイに形成するように、上下部ダイが、下部ダイに係合している下部ポンチと最初接触可能に配置されており、
ｆ）上下部ダイおよび下部ポンチが、粉末を下方のキャビティの一部まで引き込むように、相対移動可能になっており、キャビティがこの相対移動により下部ダイ内に形成されており、
ｇ）粉末材料を圧縮成形して部品を製作するために上下部ダイが閉塞位置に配置された状態で、上下部ポンチが互いに接近する側に移動可能になっており、
ｈ）圧縮成形品の排出のために、上下部ダイが、隔てられた開放位置まで移動可能になっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項２】
請求項１において、
粉末を下方に引き込む前記相対移動は、上下部ダイが静止状態を維持しつつ、下部ポンチが下方に移動可能になっていることを含んでいる、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項３】
請求項１において、
粉末を下方に引き込む前記相対移動は、下部ポンチが静止状態を維持しつつ、上下部ダイが同時に上方に移動可能になっていることを含んでいる、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項４】
請求項１において、
粉末を下方に引き込む前記相対移動は、下部ポンチが下方に移動しつつ、上下部ダイが同時に上方に移動可能になっていることを含んでいる、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項５】
請求項１において、
前記相対移動により下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、キャビティによる粉末の受取りの際に上下部ダイおよび下部ポンチが相対的に移動可能になっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項６】
請求項１において、
前記相対移動により下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、部品を成形するのに十分な粉末をキャビティが受け取った後に上下部ダイおよび下部ポンチが相対的に移動可能になっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項７】
請求項５において、
下部ポンチが、最初、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項８】
請求項６において、
下部ポンチが、最初、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項９】
請求項６において、
粉末を引き込むための前記相対移動に先立ってキャビティを閉じるために、上部ポンチが上部ダイに係合するようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項１０】
請求項１において、
下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドが、最初、上部ダイ内にキャビティを形成するように配置され得るようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項１１】
請求項７において、
下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドは、最初、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項１２】
請求項８において、
下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドは、最初、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている、
ことを特徴とするツールセット。
【請求項１３】
上部ダイ、下部ダイ、上部ダイと関連する少なくとも一つの上部ポンチ、下部ダイと関連する少なくとも一つの下部ポンチを備えたツールセットを用いて、粉末材料から圧縮成形品を製作するための方法であって、
ａ）粉末を充填するに先立って、粉末用のキャビティを上部ダイ内に形成するために、上下部ダイを、下部ダイと係合する下部ポンチと最初接触させるように配置する工程と、
ｂ）上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチによって形成されるキャビティ内に粉末を落下させることによって、キャビティを充填する工程と、
ｃ）下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に移動させる工程と、
ｄ）上部ポンチおよび下部ポンチを互いに接近する側に移動させることによって、キャビティ内の粉末を圧縮成形する工程と、
ｅ）粉末の圧縮成形後に、上下部ダイを互いに離れる側に移動させて、圧縮成形品を排出する工程と、
を備えた方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
工程ａ）が、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに下部ポンチを配置することを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３において、
ツールセットが、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、工程ａ）が、粉末用のキャビティを上部ダイ内に形成するように下部ポンチおよびコアロッドを配置することを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５において、
工程ａ）が、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに下部ポンチおよびコアロッドを配置することを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３において、
工程ｃ）が、キャビティを粉末で充填する間に、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に下方に移動させることを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３において、
工程ｃ）が、キャビティを粉末で充填した後に、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に下方に移動させることを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１３において、
工程ｃ）は、上下部ダイが静止状態を維持している間に、下部ポンチを下方に移動させることを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１３において、
工程ｃ）は、下部ポンチが静止状態を維持している間に、上下部ダイを上方に移動させることを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１３において、
工程ｃ）は、下部ポンチを下方に移動させる一方、上下部ダイを同時に上方に移動させることを含んでいる、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末金属から圧縮成形品を製造するための上型および下型からなる分割金型のツールセット、および粉末を受け入れるためのチャンバを限定するために下部ポンチを最初に位置決めすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
下部ポンチは、最初は、下部ダイの上面と実質的に面一に配置されているのが好ましい。充填時には、下部ポンチが下方に移動し、それとともに（あるいは）、上部ダイおよび下部ダイが、各ダイに隣接するチャンバを粉末で満たすように上方に移動させられる。
【０００３】
あるいは、粉末は、続いて下部ポンチを下方に移動させ、それとともに(あるいは)、上部ダイに隣接するチャンバから下部ダイに隣接するチャンバまで粉末を移動させるために上部および下部ダイを上方に移動させることによって、充填工程の完了後に移動させられるようにしてもよい。
【０００４】
スプロケットおよびギヤの製造のために、粉末材料を圧縮成形する装置が知られている。分割ダイ付のツールセットが、そのような部品、とくに、互いにオフセットされた（つまり位相がずれた）２列以上の歯を有している部品を成形するのに一般に用いられている。分割ダイのツールセットは、一般に、一対の対向ダイおよびポンチのセットから構成されている。
【０００５】
各セットは、それぞれのチャンバを限定する少なくとも一つのポンチおよびダイを有している。各セットが隔てられた開放位置から、閉塞された金型キャビティを形成するように閉塞的に連絡しつつ各ダイが対応ダイチャンバと隣接する閉塞位置まで、少なくとも一方のダイが他方のダイに対して移動可能になっている。各セットにおけるダイおよびポンチの相対移動は、ダイまたはポンチのいずれか一方または双方の移動によって達成される。
【０００６】
分割ダイツールセットを用いて部品を成形する方法は、一般に、ダイチャンバの一方または双方に粉末材料を充填することと、部品のオフセットを埋めるためにチャンバの一方の部分から他方の部分に粉末を移動させることと、粉末を圧縮成形することと、部品を排出することとを備えている。
【０００７】
ダイチャンバを充填するための既知の一つの方法は、下部ポンチが下部ダイチャンバを限定し、上部ダイチャンバが下部ダイチャンバと連絡し、上部ポンチが上部ダイから隔てられた状態で、上部ダイおよび下部ダイを閉塞位置に持ってくることである。上部ダイチャンバおよび下部ダイチャンバ内に粉末を投下するために、可動ダクトまたはフィーダーが上部ポンチおよび上部ダイの間の位置に移動する。
【０００８】
この種の方法は、米国特許第 3,773,446号および米国特許第 3,891,367号に開示されている。米国特許第 3,773,446号は、粉末を圧縮成形して部品を成形するために下部ポンチが上方に移動するときの上部ダイの曲げを防止するための複雑なプレス機構について開示している。
【０００９】
プレートは、さもなければ部品のオフセット部に対する下部ポンチの上方への力（この力は上部ダイの上部ポンチの下方への力によって釣り合っていないが）により生じるであろう曲げを防止するために、圧縮成形時に上部ダイを押圧する。
【００１０】
当該米国特許公報は、充填工程、圧縮成形工程および排出工程について開示しているが、たとえ部品にオフセットが存在している場合でも、一方のダイのチャンバから他方のダイのチャンバまで粉末を移動する点については論じていない。
【００１１】
一方、米国特許第 3,891,367号は、下部ダイ、下部ポンチ、コアロッド、上部ダイおよび上部ポンチからなるツールセットを用いて、ヘリカルギヤを成形することについて開示している。
【００１２】
充填工程においては、上部ダイが下部ダイとともに閉塞位置におかれ、下部ポンチが下部ダイのチャンバの下部を形成し、コアロッドの上面が上部ダイの上面と同じ高さになるように、コアロッドが上方に移動させられる。上部ポンチはその最上位位置まで持ち上げられて、上部ダイから分離される。
【００１３】
充填工程後においては、圧縮成形工程で粉末を圧縮成形するように、上部ポンチが下方に移動して上部ダイ内に入るように設けられている。上部ポンチが下方に移動する際に上部ポンチが上部ダイと正確に係合すように、ガイドが設けられている。当該米国特許公報は、たとえ部品にオフセットが存在している場合でも、一方のチャンバから他方のチャンバまで粉末を移動する点については論じていない。
【００１４】
ダイチャンバを充填するもう一つの方法は、下部ダイチャンバを限定する位置に下部ポンチを配置した状態で、上部ダイおよび上部ポンチの双方を下部ダイから分離することを含んでいる。可動ダクトは、下部ダイチャンバ内に粉末を投下するために、下部ダイの上方位置に移動させられる。
【００１５】
この種の方法は、米国特許第 5,698,149号、米国特許第 6,099,772号および米国特許第 6,318,986号に開示されている。これらの米国特許公報は、部品が成形される圧縮工程の前にチャンバを完全に埋めるためにオフセット部分に十分な粉末を供給するように、粉末を下部ダイチャンバから上部ダイチャンバまで移動する種々の方法について開示している。
【００１６】
米国特許第 5,698,149号は、上部ダイが下部ダイと係合するように上部ダイおよび上部ポンチを下方に移動させ、次に下部ダイおよび下部ポンチを相対移動させて、下部ダイチャンバから上部ダイチャンバまで粉末を移動させることについて開示している。移動工程後、部品に位相調整されたオフセットを提供するように、一方のダイおよびポンチ対が他方のダイおよびポンチ対に対して回転移動または横方向移動する。
【００１７】
米国特許第 6,099,772号は、互いに移動可能な下部ダイおよび二つの下部ポンチを有すツールセットについて開示している。下部ダイには、チャンバが形成されている。充填工程後、上部ダイおよびポンチは、下部ダイのチャンバに対してオフセットを有するチャンバを形成するように、下方に移動する。
【００１８】
下部ダイのチャンバから上部ダイのチャンバへの粉末の移動は、最下位の下部ポンチの上面がその他の下部ポンチの上面と同じ高さになる位置まで最下位の下部ポンチを上方に移動させることによって、達成されている。
【００１９】
米国特許第 6,318,986号は、米国特許第 6,099,772号の一部継続出願であって、その第５図に示されたもう一つのツールセットについて開示している。ツールセットは、上下部ダイを備えており、各ダイは、互いに移動可能な２つのポンチを有している。上部ダイが下部ダイと接触できるように、上部ポンチは上部ダイから分離可能になっている。上部ダイは、下部ダイのチャンバに対するオフセット量を形成するチャンバを有している。
【００２０】
下部ポンチは、下部ダイによって区画されるチャンバを形成するように配置されている。２つのダイチャンバを充填した後、ダイは下部ポンチに対して上方に移動して、各ダイ間で粉末を移動させる。各ダイのオフセット部分によって形成された肩部により、粉末は上方に運搬されて、肩部の上方に局部的に高い部分つまり隆起部を形成する。
【００２１】
次に、外側のポンチが肩部から正確に隔てられるまで、最内側の上部ポンチを外側の上部ポンチに対して持ち上げた状態で、上部ポンチが上部ダイ内に挿入される。アンダーカット（ｕ）において粉末のブリッジングが除去されるのを保証するために、最内側の上下部ポンチが外側の下部ポンチに対して下方に移動させられる。
【００２２】
それと同時に、ポンチおよびダイが最初の圧縮成形のための正確な相対的配置に着くまで、上部ダイおよび下部ダイは外側の下部ポンチに対して下方に移動する。このようなツールセットは、ダイチャンバ間で粉末を移動させるのに、追加の工程を必要とする。
【特許文献１】米国特許第 3,773,446号明細書
【特許文献２】米国特許第 3,891,367号明細書
【特許文献３】米国特許第 5,698,149号明細書
【特許文献４】米国特許第 6,099,772号明細書
【特許文献５】米国特許第 6,318,986号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、粉末移動工程を経ることなく、粉末材料を圧縮成形して、圧縮成形品を得ることができるツールセットを提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
請求項１の発明は、粉末材料から部品を圧縮成形するためのツールセットであって、下部ダイに対して軸方向に移動可能な上部ダイと、上部ダイの内部での相対移動のために、上部ダイに関連する少なくとも一つの上部ポンチと、下部ダイの内部での相対移動のために、下部ダイに関連する少なくとも一つの下部ポンチとを備えている。上下部ダイが隣接しているときに閉塞位置を限定するように、上部ダイは下部ダイに係合可能になっている。上下部ダイが閉塞位置に配置されるとともに上部ポンチが上方に移動して上部ダイから分離されているときに、粉末を受け入れるためのキャビティを上部ダイに形成するように、上下部ダイは、最初、下部ダイに係合している下部ポンチと接触可能に配置されている。上下部ダイおよび下部ポンチは、粉末を下方のキャビティの一部まで引き込むように、相対移動可能になっており、キャビティがこの相対移動により下部ダイ内に形成されている。粉末材料を圧縮成形して部品を製作するために、上下部ダイが閉塞位置に配置された状態で、上下部ポンチは互いに接近する側に移動可能になっている。圧縮成形品の排出のために、上下部ダイは、隔てられた開放位置まで移動可能になっている。
【００２５】
請求項２の発明では、請求項１において、粉末を下方に引き込む前記相対移動は、上下部ダイが静止状態を維持しつつ、下部ポンチが下方に移動可能になっていることを含んでいる。
【００２６】
請求項３の発明では、請求項１において、粉末を下方に引き込む前記相対移動は、下部ポンチが静止状態を維持しつつ、上下部ダイが同時に上方に移動可能になっていることを含んでいる。
【００２７】
請求項４の発明では、請求項１において、粉末を下方に引き込む前記相対移動は、下部ポンチが下方に移動しつつ、上下部ダイが同時に上方に移動可能になっていることを含んでいる。
【００２８】
請求項５の発明では、請求項１において、下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、キャビティによる粉末の受取りの際に上下部ダイおよび下部ポンチが相対的に移動可能になっている。
【００２９】
請求項６の発明では、請求項１において、下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、部品を成形するのに十分な粉末をキャビティが受け取った後に上下部ダイおよび下部ポンチが相対的に移動可能になっている。
【００３０】
請求項７の発明では、請求項５において、下部ポンチが、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている。
【００３１】
請求項８の発明では、請求項６において、下部ポンチが、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている。
【００３２】
請求項９の発明では、請求項６において、粉末を引き込むための前記相対移動に先立ってキャビティを閉じるために、上部ポンチが上部ダイに係合するようになっている。
【００３３】
請求項１０の発明では、請求項１において、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドが、上部ダイ内にキャビティを形成するように配置され得るようになっている。
【００３４】
請求項１１の発明では、請求項７において、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドは、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている。
【００３５】
請求項１２の発明では、請求項８において、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、コアロッドは、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに配置され得るようになっている。
【００３６】
請求項１３の発明は、上部ダイ、下部ダイ、上部ダイと関連する少なくとも一つの上部ポンチ、下部ダイと関連する少なくとも一つの下部ポンチを備えたツールセットを用いて、粉末材料から圧縮成形品を製作するための方法であって、以下の工程を備えている。
ａ）粉末を充填するに先立って、粉末用のキャビティを上部ダイ内に形成するために、上下部ダイを、下部ダイと係合する下部ポンチと最初接触させるように配置する工程。
ｂ）上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチによって形成されるキャビティ内に粉末を落下させることによって、キャビティを充填する工程。
ｃ）下部ダイ内に形成されるキャビティの一部に粉末を引き込むために、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に移動させる工程。
ｄ）上部ポンチおよび下部ポンチを互いに接近する側に移動させることによって、キャビティ内の粉末を圧縮成形する工程。
ｅ）粉末の圧縮成形後に、上下部ダイを互いに離れる側に移動させて、圧縮成形品を排出する工程。
【００３７】
請求項１４の発明では、請求項１３において、工程ａ）が、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに下部ポンチを配置することを含んでいる。
【００３８】
請求項１５の発明では、請求項１３において、ツールセットが、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドをさらに有しており、粉末用のキャビティを上部ダイ内に形成するために、工程ａ）が、下部ポンチおよびコアロッドを配置することを含んでいる。
【００３９】
請求項１６の発明では、請求項１５において、工程ａ）が、下部ダイの上面と実質的に面一の高さに下部ポンチおよびコアロッドを配置することを含んでいる。
【００４０】
請求項１７の発明では、請求項１３において、工程ｃ）が、キャビティを粉末で充填する間に、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に下方に移動させることを含んでいる。
【００４１】
請求項１８の発明では、請求項１３において、工程ｃ）が、キャビティを粉末で充填した後に、上下部ダイおよび下部ポンチを相対的に下方に移動させることを含んでいる。
【００４２】
請求項１９の発明では、請求項１３において、工程ｃ）は、上下部ダイが静止状態を維持している間に、下部ポンチを下方に移動させることを含んでいる。
【００４３】
請求項２０の発明では、請求項１３において、工程ｃ）は、下部ポンチが静止状態を維持している間に、上下部ダイを上方に移動させることを含んでいる。
【００４４】
請求項２１の発明では、請求項１３において、工程ｃ）が、下部ポンチを下方に移動させる一方、上下部ダイを同時に上方に移動させることを含んでいる。
【００４５】
本発明は、粉末材料から部品を圧縮成形するためのツールセットを備えている。このツールセットは、下部ダイに対して軸方向に移動可能な上部ダイと、上部ダイ内で相対移動するように上部ダイと関連する少なくとも一つの上部ポンチと、下部ダイ内で相対移動するように下部ダイと関連する少なくとも一つの下部ポンチとを備えている。各ダイが隣接しているときに閉塞位置を限定するように、上部ダイは下部ダイと係合（当接）可能になっている。上部ダイおよび下部ダイは、各ダイが閉塞位置に配置されかつ上部ポンチが上方に持ち上げられて上部ダイから隔てられているときに粉末を受け入れるためのキャビティを生成するように、下部ダイの上面と実質的に面一でかつ下部ダイと係合する下部ポンチと最初は接触可能に配置されている。上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチは、上部ダイ内のチャンバから下部ダイ内のチャンバまで粉末を下方に流動させるように、相対的に移動可能になっている。粉末材料を圧縮成形して部品を製作するために、各ダイが閉塞位置におかれた状態で、上下部ポンチが互いに移動可能になっている。上部ダイおよび下部ダイは、圧縮成形品の排出のために、隔てられた開放位置まで移動可能になっている。
【００４６】
本発明においては、上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチは、上部ポンチが上方に持ち上げられた状態において充填中には、あるいは、上部ポンチが上部ダイに係合または非係合の状態において充填後には、相対的に移動可能になっている。ツールセットは、充填中に粉末を受け入れるために上部ダイ内のチャンバの一部を限定する位置まで、および上部ダイ内の上方位置まで、下部ポンチ内をスライド移動可能なコアロッドを有している。
【００４７】
分離ダイツールセットを用いて粉末金属部品を製造するための従来の多くの手法と異なり、本発明は、その一つまたはそれ以上の実施例において、粉末移動工程を有してはいない。一実施例においては、本発明は、粉末を充填するのに先立って、粉末のためのキャビティを生成するために下部ダイの上面と好ましくは実質的に面一の位置で下部ダイと係合する下部ポンチに、まず、上部ダイおよび下部ダイを接触させて配置するという手法を有している。
【００４８】
上部ダイの頂上部を通ってフィーダーボックスを移動させるとともに、上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチによって形成されたキャビティ内に粉末を落下させることによって、キャビティに粉末が充填される。吸引によってキャビティ内に粉末を引き込むために、充填工程の際には、下部ポンチは下方に移動している。好ましくは、充填工程の際には、双方のダイは静止した状態を維持している。
【００４９】
粉末移動工程のかわりに、充填工程の際に下部ポンチが下方に移動することにより、粉末が上部ダイ内のキャビティから、下部ポンチが下方に移動する際に形成される下部ダイ内のキャビティまで移動する。あるいは、下部ポンチは、充填中にダイが上方に移動している間、静止した状態を維持していてもよい。
【００５０】
コアロッドは、充填工程の際には、上方に移動して上部ポンチ内に配置されていてもよい。次に、粉末を圧縮成形するために、各ポンチが駆動される。圧縮成形に続いて、各ダイは分離されて、完成品が取り出される。
【００５１】
他の実施例においては、本発明は、粉末を充填する前に、粉末を受け入れるためのキャビティを形成するように、下部ダイに係合した下部ポンチと上部ダイおよび下部ダイが最初接触しているツールセットを有している。好ましくは、下部ポンチは、上部ダイ内に粉末用のキャビティを形成するために、その上面が下部ダイの上面と実質的に面一になるように配置されている。
【００５２】
コアロッドは、充填工程に先立って、最初は、下部ポンチの上面と実質的に同じ高さの上面を有するように配置されている。あるいは、コアロッドは、最初は、その上面が上部ダイの上面と実質的に同じ高さになるように配置されていてもよい。コアロッドは、上部ポンチの開孔に係合するように、充填後にさらに持ち上げられていてもよい。
【００５３】
フィーダーボックスを上部ダイの頂上部を通って移動させるとともに、上部ダイ、下部ダイおよび下部ポンチによって形成されたキャビティ内に粉末を落下させることによって、キャビティに粉末が充填される。部品を形成するのに十分な粉末でキャビティを充填した後、吸引によってキャビティ内に粉末を引き込むために、好ましくは、下部ポンチは下方に移動させられる。
【００５４】
好ましくは、上部ポンチは上部ダイと係合しており、双方のダイはこの工程中に静止した状態を維持している。あるいは、下部ポンチは、ダイが上方に移動している間、静止した状態を維持していてもよい。次に、粉末を圧縮成形するために、上下部ポンチが駆動される。圧縮成形に続いて、各ダイが分離され、完成品が取り出される。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、上下部ダイおよび下部ポンチを相対移動可能に設けたので、粉末移動工程を経ることなく、粉末材料を圧縮成形して圧縮成形品を得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図５に示すように、本発明は、上部ダイ・ポンチセット１０および下部ダイ・ポンチセット１２を有するツールセットを備えている。
【００５７】
上部セット１０は、外側上部ポンチ１８をスライド自在に受け入れるための開孔１６を有する上部ダイ１４を備えている。外側上部ポンチ１８は、内側上部ポンチ２２をスライド自在に受け入れるための開孔２０を有している。下部セット１２は、下部ポンチ２８をスライド自在に受け入れるための開孔２６を有する下部ダイ２４を備えている。
【００５８】
下部ポンチ２８は、コアロッド３２をスライド自在に受け入れるための開孔３０を有している。内側上部ポンチ２２は、コアロッド３２をスライド自在に受け入れるための開孔３４を有している。
【００５９】
ツールセットは、液圧圧盤４２を有するプレス４０内に取り付けられている。液圧圧盤４２は、液圧ピストン４６をスライド自在に受け入れる穴４４を有している。液圧ピストン４６は、ピストンロッド５４のネジ端部５２により、上部ダイプレート５０に取り付けられている。
【００６０】
上部ダイ１４は、上部ダイプレート５０内に設けられるとともに、クランプ５６によって固定されている。下部ダイ２４は、下部ダイプレート５８内に設けられるとともに、クランプ６０によって固定されている。各ダイプレート５０，５８は、各ダイプレートの開孔内に設けられたスリーブ６４，６６を介して、固定プレスロッド６２上をスライド移動可能になっている。
【００６１】
これにより、上部ダイ１４および下部ダイ２４は、液圧圧盤４２内の液圧ロッド４６の作用によって、上下方向移動可能になっている。本発明のツールセットとともに用いられるプレスは、機械的または液圧的にあるいはこれらの組合せによって、駆動される。
【００６２】
外側上部ポンチ１８は、内側上部ポンチ２２をスライド自在に受け入れるための開孔を有する外側ポンチアダプター６８内に設けられている。内側上部ポンチ２２は、外側ポンチアダプター６８の開孔７２内にスライド自在に受け入れられた内側ポンチアダプター７０内に設けられている。
【００６３】
プレス４０は、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２を互いにスライド可能に移動させるための装置（図示せず）を有している。同様に、プレス４０は、下部ポンチ２８およびコアロッド３２を後述するような方法で互いにスライド可能に移動させるための装置（図示せず）を有している。
【００６４】
図１は、粉末を充填するためのキャビティ８０を上部ダイ１４に限定している初期位置にツールセットがおかれた状態を示している。下部ポンチ２８およびコアロッド３２は、キャビティ８０を形成するように、下部ダイ２４の上面７８と実質的に面一の高さの上端面７４，７６を有している。
【００６５】
下部ポンチ２８は、粉末を上部ダイ１４から送出するための下部ダイ２４の通路（図示せず）のために、もし上面７８と面一にすることができないのであれば、たとえば、わずかに下方の位置に配置されていてもよい。
【００６６】
キャビティ８０は、上部ダイ１４の対向側壁部によって区画された側面と、下部ポンチ２８の上端面７４およびコアロッド３２の上端面７６により形成された底面８２とを有している。外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２は、上方に持ち上げられており、上部ダイ１４から分離されている。
【００６７】
図２の大部分は、フィーダーシュー８４が上部ダイ１４の上に配置された状態において初期位置におけるツールセットを示している。フィーダーシュー８４は、前後方向（つまりプレスの前部８８から後部９０に向かう矢印８６の方向）に移動可能になっている。
【００６８】
図３は、上部ダイ１４下方の下部ダイ２４内のキャビティに粉末を引き込んだ後の状態におけるツールセットを示している。一実施例においては、充填工程の際に、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２が上部ダイ１４の上方に持ち上げられた状態で、粉末が下方に引き込まれている。このことは、充填工程の際に、下部ポンチ２８を下方に移動させることによって達成されてもよい。
【００６９】
好ましくは、下部ポンチ２８が下方に移動する際には、上部ダイ１４および下部ダイ２４は、静止した状態を維持している。あるいは、上部ダイ１４および下部ダイ２４は、充填工程の際に粉末を下方に引き込むために、上方に移動していてもよい。
【００７０】
コアロッド３２は、直接上昇させることにより、あるいはコアロッドに対してダイおよびポンチを下降させることにより、上方に移動した後に内側上部ポンチ２２の開孔３４内に延びる上方位置で示されている。
【００７１】
他の実施例においては、部品を成形するのに十分な粉末が図１のキャビティ８０内に受け入れられている。充填工程の完了後、分離移動工程の際に、粉末は下方に引き込まれて、図３の下部ダイ２４に形成されたキャビティ８０の下側部分に入る。
【００７２】
このような移動は、好ましくは上部ダイ１４および下部ダイ２４が静止した状態で下部ポンチ２８を下方に移動させることによって、あるいは上下部ダイ１４，２４を下部ポンチ２８に対して上方に移動させることによって、達成される。
【００７３】
好ましくは、充填後かつ移動前において、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２は、上下部ダイによって形成されるキャビティを閉塞するために、下方位置である粉末頂上部の位置に移動する。上部ポンチ１８が上部ダイ１４内の粉末に当接してキャビティを閉じた状態で、移動は行われる。
【００７４】
もう一つの移動方法は、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２を下部ポンチ２８とともにさらに下方に移動させることである。上下部ダイが異なる幾何学的形状を有している場合、あるいはスプロケットやギヤの場合において歯の枚数や位相が異なっている場合には、粉末は下方に向かって、いわゆる移動通路内に移動する。
【００７５】
上部ダイの歯が下部ダイの歯に対して位相がずれている場合には、粉末は、上部ダイの歯から下部ダイの歯まで粉末を導く通路を通って移動させられる。このような通路が存在している場合、下部ポンチは、下部ダイの上面と実質的に面一の初期位置に到達していてもよい。
【００７６】
充填中または充填後に、粉末が上部ダイから下部ダイまで下方に引き込まれた後、粉末は圧縮成形されて、図４に示すような部品が成形される。圧縮成形を達成するために、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２が下方に移動するとともに下部ポンチ２８が上方に移動して、各ダイおよびポンチ間の粉末を圧縮成形する。
【００７７】
圧縮成形後、部品は、図５に示すように排出される。排出は、上部ダイ１４および下部ダイ２４を互いに離反する側に移動させるとともにコアロッド３２を下方位置に下降させることによって、達成される。また、下部ポンチ２８が上方に移動し、あるいは、下部ダイ２４が下部ポンチ２８に対して下方に移動して、下部ダイ２４から部品を排出する。
【００７８】
そして、外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２が上部ダイ１４に対して下方に移動し、あるいは、上部ダイ１４が外側上部ポンチ１８および内側上部ポンチ２２に対して上方に移動して、部品を上部ダイ１４から排出する。
【００７９】
本発明による一つまたはそれ以上の好ましい実施例が特定されているが、その他の構成および変更が本発明の範囲内で提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明によるツールセットを備えたプレスの鉛直方向断面図であって、粉末用のキャビティを形成している初期位置を示している。
【図２】上部ダイ上方の所定位置にフィーダーを備えた、図１のツールセットを示している。
【図３】粉末を下方のキャビティ内に引き込んだ後の状態における、図１のツールセットを備えたプレスを示している。
【図４】圧縮成形位置における、図１のツールセットを備えたプレスを示している。
【図５】排出位置における、図１のツールセットを備えたプレスを示している。
【符号の説明】
【００８１】
１０：  上部ダイ・ポンチセット
１２：  下部ダイ・ポンチセット
１４：  上部ダイ
１８：（外側）上部ポンチ
２２：（内側）上部ポンチ
２４：  下部ダイ
２８：  下部ポンチ
８０：  キャビティ
【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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