(57)【要約】【課題】粉末成形の際に、粉末を押し固めた成形体に生ずる割れを防止し、粉末成形作業の安定化を図る。【解決手段】下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の各下端面とストッパプレート２１とで、加圧完了時における各部位の停止位置を決定する「メカストッパ」を構成している。このメカストッパは、キャビティ１２の近傍に集中的に配置された状態となっている。このため、各パンチの長さＬ１７、Ｌ１８、Ｌ１９は短縮され、かつ、各長さの差も小さくすることが可能となり、下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の、歪の絶対量や発生量のばらつきを小さく抑えることが可能となる。また、当該メカストッパは、各パンチが受ける荷重方向Ｆ１７、Ｆ１８、Ｆ１９の延長線上に配置された状態となっている。したがって、各パンチとも荷重を受けた状態での撓み量が最小限に抑えられることとなる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイに対し相対移動可能な上・下パンチの少なくとも一方を複数の部位に分割して構成し、当該各部位を所定のタイミングで相対移動させて成形を行う粉末成形金型であって、
加圧完了時における前記各部位の停止位置を決定するメカストッパを、キャビティ近傍に集中的に配置したことを特徴とする粉末成形金型。
【請求項２】
前記各部位のメカストッパを、金型の開閉方向同一位置に配置したことを特徴とする請求項１記載の粉末成形金型。
【請求項３】
前記各部位のメカストッパを、各部位が受ける荷重方向の延長線上に配置したことを特徴とする請求項１または２記載の粉末成形金型。
【請求項４】
前記メカストッパは、各部位に共通のストッパプレートを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の粉末成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末成形の際に、粉末を押し固めた成形体に生ずる割れを防止するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、原料粉末を製品形状に押し固めるための金型として、ダイに対し相対移動可能な上・下パンチの少なくとも一方を複数の部位に分割して構成し、当該各部位を別々のアクチュエータで駆動あるいは保持し所定のタイミングで相対移動させて成形を行う粉末成形金型が発案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、プレス本体の加圧ラム以外の補助的な駆動手段によって駆動される、分割された各部位を、前記補助的な駆動手段とは別にストッパによって機械的に支持して位置決めを行うことにより、前記補助的な駆動手段に求められる出力の低減を図った粉末成形金型が考案されている（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、これらの粉末成形金型の上・下パンチを構成する各部位を、最適のタイミングで作動させ、かつ、必要に応じて一部の成形圧力を意図的に抜く（例えば、圧力除去時に弾性変形回復量を逃がす。）ことで、より良好な成形状態を得ることを可能とした、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御）成形ダイセットが用いられるようになっている。
【０００３】
上記の粉末成形金型は、通常、図３に概略図示するように各部位を同心円状に分割した構造を有している。図３の例では、上パンチ１で構成される上型３と、分割された下内パンチ４、下中パンチ５、下外パンチ６およびダイ７で構成される下型８とを備えている。また、下型８には、下内パンチ４を駆動、保持するための油圧シリンダー１０と、下中パンチ５を駆動あるいは保持するための油圧シリンダー１１とを設けている。なお、下型８の分割位置および分割数は、必要な製品形状に応じて適宜決定されるものであり、上型３も下型８と同様に複数のパンチ系で形成される場合もある。
【０００４】
上記金型による粉末成形工程は、まず、図３（ａ）に示す型開状態で、下型８に形成されるキャビティ１２に粉末材料１３を投入する。そして、図３（ｂ）に示す型締完了状態に至るまでの間に、加圧ラムにより上型４を駆動して下降させると共に、各油圧シリンダー１０、１１によって、又はロッドや粉末を介して、下内パンチ４、下中パンチ５を所定のタイミングで相対移動させて、キャビティ１２内の粉末材料１３を、所定の形状の成形体１４に押し固めるものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−２７３６９７号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】
特開平６−１９８４９７号公報（請求項１、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の粉末成形金型は、以下のような問題点を包含していた。図４には、図３（ｂ）の型締完了状態にある粉末成形金型を拡大図示している。粉末成形金型は、例えば下型８を例に挙げれば、下内パンチ４を駆動する油圧シリンダー１０と下中パンチ５を駆動する油圧シリンダー１１の配置の関係等から、下内パンチ４の長さＬ４と、下中パンチ５の長さＬ５が大きく異なり、よって、各分割部位毎に歪の発生量が異なるものとなる。また、下内パンチ４の外側に位置する下中パンチ５は、キャビティ１２を構成する先端部に対し、油圧シリンダー１１を配置した基端部が直径方向に大きく拡大した形状を取らざるを得ないため、荷重を受けたときに矢印１６で示す方向への撓みを生じ易くなっている。このため、各パンチ系に歪み、撓みを生じた状態で成形された成形体１４には、除圧、抜き出し工程の際に各パンチ系の歪、撓みが解消されることによって曲げ力等が作用し、成形体１４に割れ１５を生じる原因となっていた。
【０００７】
特に、ＣＮＣ成形ダイセットの場合には、複数の大型油圧シリンダーを配置する必要があるため、金型構造上、分割された各部の長さの差はより大きくなり、パンチの各分割部位毎の歪や撓みのばらつきの問題が発生し易く、成形圧力を高度に制御しても、粉末材料１３の充填密度の変動等に起因する荷重変動を考慮することが困難で、成形体１４の割れを防止し安定した成形作業を十分に行えない場合もある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粉末成形の際に、粉末を押し固めた成形体に生ずる割れを防止し、粉末成形作業の安定化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る粉末成形金型は、ダイに対し相対移動可能な上・下パンチの少なくとも一方を複数の部位に分割して構成し、当該各部位を所定のタイミングで相対移動させて成形を行う粉末成形金型であって、加圧完了時における前記各部位の停止位置を決定するメカストッパを、キャビティ近傍に集中的に配置したことを特徴とするものである。
本発明によれば、加圧完了時における前記各部位の停止位置を決定するメカストッパを、キャビティ近傍に集中的に配置したことにより、前記各パンチ系に生ずる歪や撓みのばらつきを最小限に抑え、除荷から抜き出しの工程で発生する割れを防止することができる。また、各パンチの可動方向についての、粉末材料を押し固めた成形体の寸法を、安定させることが可能となる。しかも、メカストッパを採用することにより、高度な位置制御を行うことなく、簡単な金型構造で、確実に所定の位置に前記各部位を停止させることができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る粉末成形金型は、請求項１記載の粉末成形金型において、前記各部位のメカストッパを、金型の開閉方向同一位置に配置したものである。
本発明によれば、前記各部位のメカストッパを、金型の開閉方向同一位置に配置することで、キャビティ近傍に集中的に配置することとなる。そして、前記各パンチ系に生ずる歪や撓みのばらつきを最小限に抑え、除荷から抜き出しの工程で発生する割れを防止すると共に、金型構造の単純化、小型化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る粉末成形金型は、請求項１または２記載の粉末成形金型において、前記各部位のメカストッパを、各部位が受ける荷重方向の延長線上に配置したものである。
本発明によれば、前記各部位のメカストッパを、各部位が受ける荷重方向の延長線上に配置したことにより、前記各パンチ系に生ずる撓みの発生量を最小限に抑え、除荷から抜き出しの工程で発生する割れを防止することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項４に係る粉末成形金型は、請求項１から３のいずれか１項記載の粉末成形金型において、前記メカストッパは、各部位に共通のストッパプレートを備えるものである。
本発明によれば、前記各部位に共通のストッパプレートによって所定の位置に停止することとなり、金型構造を簡略化しつつ、前記各パンチ系に生ずる歪や撓みの発生量や、各パンチ系の歪、撓みのばらつきを最小限に抑え、除荷から抜き出しの工程で発生する割れを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分及び相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略する。
【００１３】
図１には、本発明の実施の形態に係る粉末成形金型を概略図示しており、図１（ａ）は型開状態を、図１（ｂ）は型締完了状態を示している。本発明の実施の形態に係る粉末成形金型は、下型８が、分割された下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９と、ダイ２０とで構成されると共に、型締完了状態において、下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の全ての下端面を当接させるための、ストッパプレート２１を備えている。ストッパプレート２１は下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の夫々が当接するための、共通の一体構造をなしている。そして、ストッパプレート２１に対する下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の各下端面の当接位置は、金型の開閉方向同一位置に配置されることとなる。
また、下内パンチ１７、下中パンチ１８は、ストッパプレート２１を貫通するプランジャロッド２２、２３を介して、ストッパプレート２１の下方に設けられた油圧シリンダー２４、２５により、各々独立して昇降駆動されるものである。なお、下外パンチ１９については、ストッパプレート２１に直接的に固定されている。なお、油圧シリンダー２４、２５は、必ずしもダイセット内に無くても良く、下内パンチ１７、下中パンチ１８を各々独立して昇降駆動することが可能な位置にあれば良い。
【００１４】
上記構成をなす、本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、下型８には、下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の各下端面とストッパプレート２１とで、加圧完了時における各部位の停止位置を決定する、いわゆる「メカストッパ」を構成している。しかも、このメカストッパは、ストッパプレート２１に対する下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の各下端面の当接位置を、金型の開閉方向同一位置に配置することで、キャビティ１２の近傍に集中的に配置された状態となっている。この構成により、図２に型締め状態を拡大して示すように、各パンチの長さＬ１７、Ｌ１８、Ｌ１９は短縮され、かつ、各長さの差も小さくすることが可能となる。よって、下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の、歪の絶対量や歪の発生量のばらつきを小さく抑えることが可能となる。
【００１５】
しかも、下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の下端面をストッパプレート２１に直接的に当接させて荷重を支える構造で有ることから、当該メカストッパは、各パンチが受ける荷重方向Ｆ１７、Ｆ１８、Ｆ１９の延長線上に配置された状態となっている。したがって、各パンチとも荷重を受けた状態での撓み量が最小限に抑えられることとなる。その結果として、除圧、抜き出し工程の際に、成形体１４に、例えば割れ１５が生じることを回避することが可能となる。また、各パンチの可動方向についての、成形体１４の寸法を安定させることが可能となる。しかも、本実施の形態では、メカストッパを採用することにより、高度な位置制御を行うことなく、簡単な金型構造で、確実に所定の位置に下内パンチ１７、下中パンチ１８を停止させることができる。
特に、上記構造をＣＮＣ成形ダイセットに採用した場合には、油圧シリンダー２４、２５により各パンチの動きを高度に制御することで、精密形状の成形体１４を安定供給することが可能となり、成形体１４に対する事後的な機械加工を回避することも可能となる。
【００１６】
なお、上記説明では下型８に対し本発明を適用した場合について説明したが、上型３においても同様の構成を採ることで、同様の作用効果を得ることができる。また、ストッパプレート２１は共通の一体構造とすることにより、金型構造を簡略化することが可能となるが、必ずしも一体構造である必要はなく、ストッパプレート２１を複数の部材で構成することとしても良い。また、前記メカストッパをキャビティ１２の近傍に集中的に配置する構造である限り、必ずしも、ストッパプレート２１に対する下内パンチ１７、下中パンチ１８、下外パンチ１９の各下端面の当接位置を、金型の開閉方向同一位置に配置する必要はなく、他の部品との兼ね合いで、各当接位置を金型の開閉方向にずらして配置することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、粉末成形の際に、粉末を押し固めた成形体に生ずる割れを防止し、粉末成形作業の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る粉末成形金型を概略図示しており、（ａ）は型開状態を、（ｂ）は型締完了状態を示している。
【図２】図１（ｂ）の型締完了状態にある粉末成形金型を拡大図示したものである。
【図３】本発明の実施の形態に係る粉末成形金型を概略図示しており、（ａ）は型開状態を、（ｂ）は型締完了状態を示している。
【図４】図３（ｂ）の型締完了状態にある粉末成形金型を拡大図示したものである。
【符号の説明】
１　上パンチ
３　上型
８　下型
１２　キャビティ
１３　粉末材料
１４　成形体
１５　割れ
１７　下内パンチ
１８　下中パンチ
１９　下外パンチ
２０　ダイ
２１　ストッパプレート
２２、２３　油圧シリンダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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