(57)【要約】  粉末金属処理に使うための工具を開示する。この工具は、上工具および下工具を含む。上および下工具は、各工具の複数の部材を含んでもよい。下工具は、下工具の中心またはその近くから外方に連続的に広がる予め定められた横断面輪郭を有する。下工具は、締結機構を介して粉末金属処理用プレス機内に固定もする。
2008539084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末金属処理で使うための工具において、
上工具および下工具を含み、前記下工具は、前記下工具の中心点またはその近くから連続的に外方に広がる予め定められた横断面輪郭を有する工具。
【請求項２】
前記予め定められた輪郭がスクロール形状である請求項１に記載された工具。
【請求項３】
前記予め定められた輪郭の厚さが均一である請求項１に記載された工具。
【請求項４】
前記予め定められた輪郭の厚さが不均一である請求項１に記載された工具。
【請求項５】
前記予め定められた輪郭の形状が不規則である請求項１に記載された工具。
【請求項６】
前記予め定められた輪郭の形状が広がる略三角形である請求項１に記載された工具。
【請求項７】
前記予め定められた輪郭の形状が広がる略正方形または略長方形である請求項１に記載された工具。
【請求項８】
前記下工具がパンチを有する請求項１に記載された工具。
【請求項９】
前記パンチが内側部分および外側部分を有する請求項８に記載された工具。
【請求項１０】
前記外側部分は、前記パンチの前記外側部分の強度を増すために複数の補強ウェブを有する請求項９に記載された工具。
【請求項１１】
前記ウェブが予め定められた位置に配置してある請求項１０に記載された工具。
【請求項１２】
前記パンチがクランプ機構によって前記工具に固定してある請求項１０に記載された工具。
【請求項１３】
前記クランプ機構が上クランプ部、下クランプ部およびクランプ・スパイク・ユニットを含む請求項１２に記載された工具。
【請求項１４】
前記クランプ・スパイク・ユニットが、少なくともその一面に予め定められた角度付き面を備える、複数のロック部材またはスパイクを有する請求項１３に記載された工具。
【請求項１５】
前記複数のスパイクが前記パンチの前記内側部分と接触している請求項１４に記載された工具。
【請求項１６】
前記パンチの前記内側部分が前記パンチの前記外側部分内に配置してある請求項１５に記載された工具。
【請求項１７】
前記上および下クランプ部がそこに複数の溝を有し、前記溝の少なくとも一つがその上に角度付きの面を有する請求項１６に記載された工具。
【請求項１８】
前記上および下クランプ部を互いの方へ押付けるとき、前記溝が前記スパイクと相互作用して前記パンチを固定する請求項１７に記載された工具。
【請求項１９】
前記パンチの前記内側部分が、前記パンチの前記外側部分の上端方向から前記外側部分に配置されている請求項１６に記載された工具。
【請求項２０】
焼結粉末金属処理で使うための工具において、
上パンチ、および２部材から成る下パンチを含み、該下パンチが、その中心点またはその近くから連続的に広がる予め定められた形状を有する工具。
【請求項２１】
前記予め定められた形状が略スクロール形状の横断面輪郭を有する請求項２０に記載された工具。
【請求項２２】
前記予め定められた形状が概ね均一な厚さの横断面輪郭を有する請求項２０に記載された工具。
【請求項２３】
前記予め定められた形状が概ね不均一な厚さの横断面輪郭を有する請求項２０に記載された工具。
【請求項２４】
前記予め定められた形状が不規則形状の横断面輪郭を有する請求項２０に記載された工具。
【請求項２５】
前記予め定められた形状が略三角形、略正方形または略長方形の横断面輪郭を有する請求項２０に記載された工具。
【請求項２６】
前記上パンチと係合するパンチ・ホルダおよび複数のフランジを更に含み、前記フランジが前記パンチ・ホルダに結合してある請求項２０に記載された工具。
【請求項２７】
２部材から成る前記下パンチが外側下パンチおよび内側下パンチを含む請求項２０に記載された工具。
【請求項２８】
前記内側下パンチが前記外側下パンチ内にその上端から配置してある請求項２７に記載された工具。
【請求項２９】
前記外側下パンチが前記下パンチを補強し且つこの工具内に適正の剛性をもたらすためにウェブを有する請求項２７に記載された工具。
【請求項３０】
複数の下パンチ・フランジを更に含む請求項２７に記載された工具。
【請求項３１】
前記内側下パンチをこの工具に固定する際に使うために上クランプおよび下クランプを更に含む請求項２７に記載された工具。
【請求項３２】
前記上クランプと前記下クランプの間に配置したクランプ・スパイク部材を更に含み、前記クランプ・スパイク部材は、それから伸びる複数のロック部材を有し、前記ロック部材は、前記内側下パンチと相互作用して前記パンチをこの工具内に固定する請求項３１に記載された工具。
【請求項３３】
前記下クランプの隣に配置したパンチ・アダプタを更に含む請求項３３に記載された工具。
【請求項３４】
前記パンチ・アダプタと係合するパンチ裏当て部材を更に含む請求項３３に記載された工具。
【請求項３５】
一端で前記パンチ裏当て部材におよび反対端でフランジに結合したパンチ・ホルダを更に含む請求項３４に記載された工具。
【請求項３６】
所定に力による前記下パンチと前記ロック部材間の面の相互作用によって前記ロック部材を前記外側下パンチと接触させる請求項３２に記載された工具。
【請求項３７】
２部材から成るパンチを粉末金属処理用工具に組付けるための方法において、
第１下パンチを第２下パンチに挿入する段階と、
前記第１下パンチの端をクランプ機構内に配置する段階と、
前記第１下パンチを前記クランプ機構内に固定する段階と、
前記クランプ機構をこの工具に固定する段階とを含む方法。
【請求項３８】
前記挿入段階が前記第２下パンチの上端に挿入した前記第１パンチを含む請求項３７に記載された方法。
【請求項３９】
前記第１下パンチが、該第１下パンチと前記クランプ機構の間に相互作用する複数のロック部材を有する請求項３７に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い意味で云えば、粉末金属処理に係わり、具体的に云うと、粉末金属圧密化工程で使うための、独特の形状と組立方法を有する改良された工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉末金属処理は周知技術である。一般に、粉末金属処理では、限定されるわけではないが、金属粉末、黒鉛、潤滑剤、および、その他の材料等の乾燥した混合粉末材料が圧縮されて、硬質の圧密体または焼結前成形品になされる。次に、個々の金属粒子が互いに十分に結合されるような温度で圧密体の焼結を行い、網状または網状に近い成形部品になされ焼結する。これらの焼結部品は、所望の材料特性および／または部品の要求条件に応じて、製造環境で、それらに後で施される追加の製造作業があってもよい。粉末金属処理は、焼結粉末金属部品を作るために用いられる複数の他の装置も含む。これには、ホッパおよび排出装置を介して材料および製品を、前記工具まで運ぶための装置および方法があり、焼結粉末金属部品を作るために他の機械加工が必要である。運ばれた材料を扱うこれらの装置の多くは、粉末、ダスト、粒子、ペレット、タブレット、カプセル、粒子状物質等を焼結粉末金属工程の適当な場所に運ぶことができる。
【０００３】
焼結金属部品の正確な形成を保証するために、多くの種類の工具が粉末金属処理に必要である。これらの工具部材は、多重レベルの形状および形状を持つものでも所望の部品形状を近似しなければならない。これらの工具には、一般に、ダイス、コアロッド、および上下のパンチがある。この工具は、一般に、その様な工具にこの圧密化工程およびその様な圧密化を起さねばならない高力に耐える十分な強度と剛性をもたらすための複雑さおよび／または能力のために、特定の部品形状を達成する際の最重要制限要因である。これらの先行技術部品の形状の多くは、作る部品の中心点から広がる形状のない横断面輪郭から成り、それでその様な中心領域から外方に連続的に広がる経路のどれも粉末金属工具およびその様な工具の組立に特有の難題を課すだろう。作る装置の種類およびこの剛性成形体または成形品の形状に依って、この粉末金属処理用の工具内にコアロッドが必要かも知れず、必要ないかも知れない。しかし、複合体コアロッドおよび／または複合体上または下パンチもこの粉末金属処理に利用してもよいことにも留意すべきである。圧密化サイクル中、圧縮、引張りおよび破断力が異なる方法で個々の工具部材に作用する。各部材は、これらの力に耐えるに十分な強度と剛性がなければならず、さもなければラインの停止および／または特定の寸法に正確に作ってない部品の製造を生じることがこの技術で周知である。従って、工具は、粉末金属処理の圧密化工程の厳しさに耐えることは勿論、所望の成形体または成形形状を達成するために一括して設計し、構成しおよび組立てなければならない。
【０００４】
圧密化は、粉末金属処理で必須要件の一つである。この圧密化工程は、一般に以下のサイクルを含む。最初に、粉末材料の混合物を特定の工具部材によって創ったキャビティの中へ入れる充填サイクルがある。次に、圧密化工程を行い、材料粒子をできるだけ堅く一緒に圧縮する。次に、この成形体または成形品をキャビティから押す排出工程がある。圧密化プレス機を使うことによって各サイクル中に、時間、力、工具位置および工具撓みのような多くのプロセスパラメータをモニタし、制御しおよび変更する。この圧密化プレス機は、一般にその様な成形体または成形品を作るためと類似の軸上に整列した工具を有する。
【０００５】
従って、成形体の中心または中心近くから外方に広がる傾向のある複雑な形状またはその他の種々の独特な形状の先行技術の粉末金属処理で多くの問題が起きている。パンチがまだ必要な剛性および強度を有しながら、その様な独特の形状を達成するためのダイス・コアロッド並びに上および下パンチを創出することは、容易には達成されていない。多くの先行技術の粉末金属処理は、基本的形状以外の独特の特定の形状を全く作ることができない。従って、この技術で、金属部品を粉末金属処理によって作れるように特別の設計特性を有する独特の非伝統的設計特徴を有する、独特な粉末金属形状が可能な粉末金属工具の必要性がある。粉末金属処理でその様な独特の工具を使うことは、製造業者のための軽い部品、短い製造時間および粉末金属部品に対する正確な寸法要件についてのより精密な制御によってこの部品の全体的コストを下げるだろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一つは、改良された粉末金属工具を提供することであると言ってもよい。
本発明の別の目的は、粉末金属工具用の改良された組立方法論を提供することであると言ってもよい。
【０００７】
本発明の更に別の目的は、独特の粉末金属形状を有し、その形状は、その経路に沿って均一であってもなくてもよい、横断面輪郭を有する粉末金属工具を提供することであると言ってもよい。
本発明の更に別の目的は、工具の中心位置または中心位置近くから連続的かつ一般に外方に広がる経路をたどる、独特の粉末金属形状を提供することであると言ってもよい。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、本発明の独特の形状に適用したときに適当な工具強度と剛性をもたらすように、圧密化プレス機の工具部材用の改良された組立および固定技術を提供することであると言ってもよい。
本発明の更に別の目的は、本発明の技術を使うことによって独特の形状の金属部品に対しより精密かつ短い製造時間を提供することであると言ってもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、粉末金属処理で使うための工具を開示する。この粉末金属処理工具は、上工具および下工具を含む。下工具は、その中心点またはその近くから連続的に外方に広がる、予め定められた横断面輪郭を有する。この上下工具は、複合体工具部材から成ってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点の一つは、粉末金属処理用の改良された独特の形状の工具を提供することであると言ってもよい。
本発明の更に別の利点は、粉末金属処理で使うための独特の２部材から成る下パンチを提供することであると言ってもよい。
【００１１】
本発明のその上更なる利点は、粉末金属処理でパンチを固定する独特の組立および方法論を提供することであると言ってもよい。
本発明の更に別の利点は、あらゆる既知の形状および種々の輪郭および厚さが可能な、粉末金属工具用の独特の形状を作ることであると言ってもよい。
【００１２】
本発明のその上別の利点は、粉末金属プレス機のパンチに補強ウェブを使うことであると言ってもよい。
本発明の更に別の利点は、多種多様な製造環境で使うための、より耐久性があり、剛直かつ精密な粉末金属圧密化プレス機であると言ってもよい。
【００１３】
本発明の更に別の利点は、粉末金属処理用の２部材から成るパンチを組立てる方法論であると言ってもよい。
本発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面に関する以下の説明から明白となろう。
【実施例】
【００１４】
図面を参照すると、本発明による工具４０を有する粉末金属プレス機が示してある。この工具４０は、あらゆる既知の粉末金属処理技術または方法論に使えることに留意すべきである。図面に示す工具４０は、独特の粉末金属形状用であるが、他のどのような独特の粉末金属形状も説明するような工具４０用に使い且つ設計してもよい。単一の独特な粉末金属形状への図面の制限は、他の特定の独特な粉末金属形状用に作るべき工具４０の能力に少しも影響しない。従って、独特の形状または伝統的形状を有する、あらゆる他の既知または未知の粉末金属形状もここで説明する工具および技術と共に使ってもよい。
【００１５】
図１は、粉末金属処理用圧密化プレス機に使うための工具４０を示す。完全なプレス機、ホッパおよび粉末材料のこのプレス機への送出方法および圧密体または焼結前成形部品の焼結完了部への送出を含む、粉末金属工程の他の部分は示されていない。図１は、単一体上パンチ４２を備える工具９８を示すことに留意すべきである。しかし、複合部材としての上または下パンチも考慮される。従って、あらゆる種類の複合部材としての上または下パンチまたは工具も、本発明に可能であると言ってもよい。
【００１６】
図１、図２５は、本発明による上部または上パンチ４２を示す。このパンチ４２は、通常この焼結粉末金属処理で作る独特の形状部品の形状と一致する独特の形状を備える中実体４４を有する。上パンチ４２は、その一端に円周フランジ４６を有する。この円周フランジ４６は、この粉末金属プレス機の上部５２に至るまで複数のスペーサまたはフランジ５０に結合してあるパンチ・ホルダ４８内に配置してある。上パンチ４２は、通常この上パンチ４２の中心点上の軸に沿って動ける。このパンチ４２の運動は、粉末金属を所望の部品形状に圧密化することを可能にする。しかし、意図する実施例では、上パンチ４２が通常固定であって、下パンチが粉末金属処理の圧密化プレス機で圧密化工程のために必要な全ての運動をなすことに留意すべきである。これらのスペーサおよびフランジ５０は、何れかの既知のファスナまたは、化学的、機械的、電気機械的結合または締結方法論を含むがそれに限らない、何れかの多の周知の締結技術によって焼結金属プレス機に結合してあることに留意すべきである。パンチ４２は、通常鋼材製であるが、しかし、設計要求事項およびこの粉末焼結金属処理のための製造環境に依って、上または下パンチ４２用に何れかの他の金属、硬質セラミック、プラスチック、合成物、ゴム、材料等も使ってよいことに留意すべきである。上に議論したように、上工具４２は、図１および図２５に示すように、この特殊な独特の工具で作る部品に対して特殊な形状を有する。
【００１７】
図１は、粉末金属処理用圧密化プレス機の下工具部５４も示す。この圧密化プレス機の下工具５４は、ダイス５６を含む。このダイス５６は、一般に何れかの既知の形状を有し、この場合それが円周形状である。ダイス５６は、粉末金属粒子を受けることができる。これらのダイス部材は、通常この粉末金属および焼結工程によって作る部品の形状を有する。図１に示す工具４０は、開放または充填前段階にある。ダイス５６を焼結金属プレス機の下部５４に結合させるために、複数のフランジ５８がこのダイス５６に取付けてある。この出願で説明する全ての部品が通常鋼材製であることも留意すべきである。しかし、何れかの他の既知の金属、硬質プラスチック、セラミック、合成物等の材料もここで説明する粉末金属処理の工具部品およびプレス部品の何れかに使ってもよい。
【００１８】
図１、図２〜図４は、本発明による外側下パンチ６０を示す。この外側下パンチ６０は、キャビティ６２および処理する粉末金属部品を模擬する複数レベルを含む。図示の場合、外側下パンチ６０のキャビティ６２は、スクロール形をしている。この独特の形状は、通常二つの必須要素から成る。最初は、横断面輪郭がその経路６４に沿って均一であってもなくてもよいことである。第２は、この経路がこの下パンチ６０の中心位置６６から連続的に且つ通常外方に広がることである。中心位置６６から外方に広がる経路６４は、中心位置６６に近い点から外方に広がってもよく、または中心位置６６に近い、遠いまたはこの中心位置６６の複数の点から広がってもよいことに留意すべきである。キャビティ６２は、通常、図３に示すように、外側下パンチ６０の全長に亘って広がる。しかし、やはり図３に示すように、キャビティ６２は、この独特の形状の設計に依って、図３および図４の両方に示すように、外側下パンチ６０の隣接する二つの壁間の予め定められた位置にある、複数の補強ウェブ６８を含むことに留意すべきである。図示するスクロール形では、この圧密化処理でパンチ６０を繰返し使うために、この外側下パンチ６０の剛性および強度を増すため複数のウェブ６８がこれらの壁間に配置してある。図３に示すように、ウェブ６８は、この外側下パンチ６０の下部から上方に予め定められた距離広がる。これらのウェブ６８はまた予め定められた厚さを有し、それはこの外側下パンチ６０に要求される強度および設計要求事項に依って変ってもよい。図２〜図４に示す工具４０の独特の形状の設計は、スクロール形であるが、図２６〜図３０に示すがそれに限定されない、何か他の形状１５０も使ってよいことに留意すべきである。これらの形状１５０は、均一か不均一の断面を有し、この工具の中心点またはその近くから広がる、長方形、正方形、三角形、多角形、長円形等の形を有してもよい。それは、断面または輪郭が既知の特別または特定の形でない、不規則な形状でもよい。この外側下パンチ６０は、また、その一端に円周フランジ７２およびその別の予め定められた位置に肩７４を含む。この円周フランジ７２および肩７４は、パンチ６０をこの粉末金属プレス機に取付けるために使う下工具ユニット５４の複数のフランジまたはスペーサ７６に取付けるために使う。
【００１９】
図１および図５〜図７は、本発明による内側下パンチ７８を示す。この内側下パンチ７８は、外パンチ６０内に配置してある。この内側下パンチ７８は、外側下パンチ６０の上端側から外側下パンチ６０内に配置する。内側下パンチ７８は、通常、円筒形である。図５〜図７に示す形状は、紙を巻いた形またはスクロール形である。この管状スクロール形は、その一端に切れ目のないリング状部分８０を有する。他に意図するのでなければ、図示する以外の未知または既知のどの形状も図５〜図７に示すような内側下パンチ７８に変換してもよいことに留意すべきである。内側下パンチ７８は、この内側下パンチ７８の一端から、外側下パンチ７８の反対端からの予め定められた距離まで縦方向に広がる複数の溝またはチャンネル８２を含む。この予め定められた距離は、上述の切れ目のないリング状の形８０をもたらすものである。内側下パンチ７８の複数の溝８２は、外側下パンチ６０にある補強ウェブ７８と整列し且つ相互作用する。それで、この内側下パンチ７８を、外側下パンチ６０の上端から、この外側下パンチ６０に挿入するとき、この内側下パンチ７８は、溝付端を最初に挿入し、溝８２を補強リブ６８と整列しおよび内側下パンチ７８を外側下パンチ６０の軸に沿って軸線方向に複数の溝８２の端８４が外側下パンチ６０の補強ウェブ６８と接触し且つ係合するまで動かす。組立た位置で、外側下パンチ６０と内側下パンチ７８が形成する２部材から成るパンチは、外側下パンチ６０の端を越えて所定距離広がる内側下パンチ７８を有する。ここで説明した横断面輪郭の何れかまたは他の既知または未知の横断面輪郭の何れかをこの外側下パンチ６０および内側下パンチ７８に設計できることに留意すべきである。この外側下パンチ６０および内側下パンチ７８の補強ウェブ６８および溝８２の正確な数は、それぞれ、設計要求事項および特定の焼結金属部品のための圧密化処理中に直面する力に依って変るだろう。
【００２０】
図１は、外側下パンチ６０の下に直接配置した下パンチ支持部材８６を示す。この下パンチ支持部材８６は、内側下パンチ７８と整列する複数のオリフィス８８が貫通する。内側下パンチ７８は、図１に示すように外側下パンチ支持体８６を介して配置してある。この外側下パンチ支持体８６は、次に図１に示すように複数のフランジ７８に結合してある。
【００２１】
図１は、図８〜図１０および図１４〜図１９と共に、本発明による工具に使うためのクランプ機構９０を示す。このクランプ機構９０は、その中に内側下パンチ７８の一端が配置してある。このクランプ機構９０は、何れかの既知の機械的、化学的、電子的、粘着性、溶接、電気機械的、レーザ溶接技術等によって内側下パンチ７８の下部を固定かつ係合できる既知のクランプ機構のどれでもよい。クランプ機構９０は、図面に示すように、通常上クランプ部材９２および下クランプ部材９４を含み、この上クランプ部材９２と下クランプ部材９４の間にクランプ・スパイク部材９６が配置してある。この上および下クランプ部材９２、９４並びにスパイク部材９６は、通常、円形である。しかし、何れかの他の形状を設計要求事項およびこの圧密化プレス機に対する環境関心事に依って使ってもよい。上クランプ９２は、通常図１４〜図１６に示すように、通常内側下パンチ７８の形状に類似する複数のオリフィス９８が貫通する。図示する工具で、それはスクロール形である。しかし、何れかの他の形状および形状もこの上クランプ９２じゅうに配置してよい。上クランプ９２は、内側下パンチ７８をこの粉末金属プレス機に取付ける際に使うために、それと予め定められた角度の面１００を有してもよいことに留意すべきである。図１５および図１６に示すように、角度付き面１００は、予め定められたオリフィス９８内に起るが、あるオリフィス９８は、通常それと角度のない垂直面１０２であり、それで上クランプ９２の上面と概ね垂直の関係を持つ。
【００２２】
下クランプ９４は、図１７〜図１９に示すように、通常上クランプ９２と同じまたは類似の形状を有し、通常内側下パンチ７８の形状と類似の、この場合スクロール形の、複数のオリフィス１０４が貫通する。この上クランプ９２および下クランプ９４の両方の面を貫通する他のオリフィス１０６もあり、それらを使ってこの上クランプ９２と下クランプ９４を互いに結合し、この上および下クランプ９２、９４を互いに関して軸線方向に締付けられるようにする。やはり図１８および図１９に示すように、下クランプ９４のオリフィス１０４の幾つかはその上に角度付きの面１０８を有し、一方他は上に説明したように垂直面１１０を有する。
【００２３】
上および下クランプ部材９２、９４の間に配置してあるクランプ・スパイク部材９６は、通常、円板状本体を有し、複数のロック部材１１２がその一端または両端から伸びる。これらのロック部材１１２は、通常内側下パンチ７８のそれに類似し、この場合スクロール形である。複数の結合オリフィス１１４もあり、それを使ってクランプ機構９０を作るために必要な部材の結合のためにファスナおよびその他の整列部材が上および下クランプ９２、９４並びにクランプ・スパイク部材９６の間を通れるようにする。ロック部材１１２は、通常、その片側に角度付き面１１６を有し、反対側に平坦または垂直面１１８を有する。これは、角度付き面１１６が下および上クランプ部材９２、９４上の角度付き面１００、１０８と相互作用し、相互係合できるようにする。この平坦面１１８は、内側下パンチ７８の比較的平坦な面と相互係合する。それで、内側下パンチ７８を上および下クランプ部材９２、９４並びにクランプ・スパイク部材９６のオリフィス９８、１０４を通して置いた後、上および下クランプ部材９２、９４並びにクランプ・スパイク部材９６のロック部材１１２の角度付き面の間の相互作用が下クランプ９４の上クランプ９２への締付け中に軸線方向に相互作用する。この角度付き面の相互作用は、ロック部材１１２を半径方向に動かし、それで内側下パンチ７８の面と係合かつ相互作用して、内側下パンチ７８とロック部材１１２および内側下パンチ７８の反対側のクランプ機構９０のロック面の間に保持力を創出する。これは、内側下パンチ７８をこの粉末金属プレス機の軸に関して予め定められた位置で保持する。下および上クランプ９２、９４間の締付けの量は、このパンチをその所定に位置に保持するために使う力の量を決める。ここに説明する以外に他のどんな既知または未知のクランプまたは締結技術も使ってよいことに留意すべきである。
【００２４】
図１、図２１、図２２は、本発明によるパンチ裏当て部材１２０を示す。このパンチ裏当て部材１２０は、図２３および図２４に示すようなパンチ・アダプタ１２２に隣接して配置してある。このパンチ・アダプタ１２２は、下クランプ９４の下部と係合する。このパンチ・アダプタ１２２は、通常、円板状の形状を有し、複数のオリフィス１２４が貫通して下クランプ９４とおよびその反対端でパンチ裏当て部材１２０と係合する。このパンチ裏当て部材１２０は、肩を有するロック・フランジ１２６を含み、その一端でパンチ・ホルダ１２８におよび反対端でパンチ・アダプタ１２２に取付く。このパンチ裏当て部材１２０は、下パンチの背面に支持を与え、複数の合わせピンおよびファスナ１３０等により下パンチを適正に整列する方法を提供する。他のどんな種類のピン、だぼまたはファスナを使ってもよいが、図示する実施例では合わせピンを使うことに留意すべきである。このパンチ裏当て部材１２０は、通常、図２１に示すように断面で見るとき金敷状の形状を有する。この上部は、所定数のオリフィス１３２が貫通するリング状形状を有し、次に半径の小さい部分が直接それに隣接し、僅かに大きい半径の部分が続き、それがパンチ・ホルダ１２８へ固定するためのロック・フランジ１２６を形成する。
【００２５】
図１、図１１〜図１３に示すようなパンチ・ホルダ１２８は、通常、円筒形である。このパンチ・ホルダ１２８は、その下部に複数のキャビティ１３４を有し、これらのキャビティ１３４は、このパンチ・ホルダ１２８をこの粉末金属プレス機の下部上の支持フランジ７８に結合できるようにねじ付きかまたは他の結合または締結方法を有する。次に他のフランジ７８を支持フランジ７８に結合して、この粉末金属プレス機の下工具５４の必要な運動をもたらす。図示する実施例では、ねじ付きファスナ１３６を使ってパンチ・ホルダ１２８を結合し且つこのパンチ・ホルダ１２８を粉末金属プレス機の下工具ユニットに固定する。パンチ・ホルダ１２８の反対端は、パンチ裏当て部材１２０をこのパンチ・ホルダ１２８に固定するためにこのパンチ裏当て部材１２０のロック・フランジ１２６と相互係合するロックチャンネル１３８を含む。これは、この粉末金属処理の圧密化工程中にこの２部材から成る下パンチに必要な全ての支持をもたらすだろう。上に議論したように、言及した全ての部品は、通常、鋼材製であるが、この粉末金属処理の設計要求事項に依って、何れかの他の金属、セラミック、プラスチック、合成物、または何れかの他の既知または未知の材料を使ってもよい。
【００２６】
工具４０をこのプレス機に取付ける方法論は、次の様でよいが、しかし、他の既知の方法論の何れかも使ってよい。最初に、内側下パンチ７８を準備し、外側下パンチ６０の上端からこの外側下パンチ６０内に置く。この内側下パンチ７８を、この内側下パンチ７８の複数の溝またはチャンネル８２の端が外側下パンチ６０の補強ウェブ６８と接触し且つ係合するまで、この外側下パンチ６０内を摺動させる。組立てた２部材から成る下部パンチを次にこの粉末金属プレス機の下工具ユニット内に置き、外側下パンチ６０から伸びる内側下パンチ７８の端をクランプ機構９０内に配置する。このクランプ機構９０は、上に説明したもののような、何れかの既知の締結技術によってこの下部パンチを下工具ユニット５４に固定する。これは、この粉末金属圧密化プレス機の工程でこの下下部パンチの下工具５４に関する適正な整列および位置決めを保証するだろう。次に上パンチ４２を適当なスペーサおよびフランジと一緒におよび他のフランジおよびダイス部品と一緒にこの下下部パンチの周りに設置する。これでこの粉末金属組成物プレス機は、圧密化工程の準備ができている。
【００２７】
圧密化工程の稼働中、図面に示すプレス機は、開放または圧密化前位置にある。粉末金属処理中、粉末が内側下パンチ７８の上端に接触し、それによってこの成形体または焼結前部品に所望の形状および長さを作るように、粉末が、ダイス５６に充填され、また、下部パンチの外側部分である独特のスクロール形状部にも充填される。一旦粉末をダイス５６内の適当な高さまで詰めると、下パンチか上パンチ４２を軸線方向に動かして必要な圧密化力を生じ、それによって材料粒子を一緒にできるだけ堅く圧縮する。一旦圧密化を行うと、下工具５４を上工具の方へ上方に動かし、それによってこの内側下パンチを上方に摺動させ、この成形体または焼結前部品をダイス５６から外す。この圧密化工程では１５〜６０トン／平方インチ（０．２３〜０．９１ＧＰａ）の圧力が必要であり、それでこの工具に信頼性があり、耐久力があり且つ強い部品に対する必要性が必要であることに留意すべきである。この圧密化工程中、時間、力、工具位置および工具撓みの量をモニタし、この焼結金属圧密化工程でこの圧密化プレス機を操作する制御装置によって調整できるだろう。
【００２８】
部品を作る他の形および方法論並びにこの独特の工具を圧密化プレス機に設置することを使ってもよく且つ図示してなくても、たとえその様な実施例をこの発明者が出願時に考えていただけでも、この開示が包含することに留意すべきである。
【００２９】
本発明を例示的方法で説明した。使用した用語は、限定ではなく、説明に関する語の本質内にあることを意図したことを理解すべきである。
【００３０】
本発明の多くの修正形および変形が前記の教示に照らせば可能である。従って、添付の請求項の範囲内で、本発明を具体的に説明したのと違う方法で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による粉末金属処理用工具の断面図。
【図２】本発明による外側下パンチの透視図である。
【図３】本発明による外側下パンチの断面を示す。
【図４】本発明による外側下パンチの平面図。
【図５】本発明による内側下パンチの透視図。
【図６】本発明による内側下パンチの端面図。
【図７】本発明による内側下パンチの側面図。
【図８】本発明によるクランプ・スパイク部材の透視図。
【図９】図１０の線９−９によるクランプ・スパイク部材の断面を示す。
【図１０】本発明によるクランプ・スパイク部材の平面図。
【図１１】本発明によるパンチ・ホルダの透視図。
【図１２】本発明によるパンチ・ホルダの平面図。
【図１３】本発明によるパンチ・ホルダの側面図。
【図１４】本発明によるプレス機に使うための上クランプを示す。
【図１５】図１４の線１５−１５による上クランプの断面を示す。
【図１６】本発明による上クランプの部分破断図。
【図１７】本発明による下クランプの平面図。
【図１８】本発明による下クランプの部分破断図。
【図１９】図１７の線１９−１９による下クランプの断面を示す。
【図２０】本発明によるパンチ裏当て部材の平面図。
【図２１】図２０の線２１−２１によるパンチ裏当て部材の断面を示す。
【図２２】図２０の線２２−２２によるパンチ裏当て部材の断面を示す。
【図２３】本発明によるパンチ・アダプタの平面図。
【図２４】図２３の線２４−２４によるパンチ・アダプタの断面を示す。
【図２５】本発明による粉末金属処理で使うための上パンチを示す。
【図２６】本発明にための代替断面均一輪郭を示す。
【図２７】本発明による工具に使うための断面不均一輪郭の代替実施例を示す。
【図２８】本発明による工具に使うための代替実施例横断面輪郭を示す。
【図２９】本発明の工具に使うための断面不均一輪郭の代替実施例を示す。
【図３０】本発明による粉末金属処理の工具に使うための断面不均一輪郭を示す。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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