(57)【要約】【課題】製品の密度差を小さくし、同時に成形体取り出し時のハンドリング性の悪さの問題を解消した粉末成形装置と粉末成形方法を提供する。【解決手段】下パンチ２とダイ３とコアロッド４との間に形成されるキャビティ５に材料粉末６を充填した後、上パンチ１を下降させ、上パンチ１がダイ３に所要長さ挿入された位置でコアロッド４を可動支持具１３により受け支えてコアロッド４の下降を停止させ、この状態を維持して上パンチ１とダイ３を成形終了点まで引き続き下降させ、その後、可動支持具１３を退避点に戻し、ダイ３とコアロッド４を成形体６Ａから外れる位置まで下降させ、さらに、上パンチ１を上昇させて成形体６Ａを成形装置から取り出すようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上パンチ、下パンチ、ダイ、及びコアロッドを有し、前記コアロッドとダイを相互に独立運動可能となし、さらに、このコアロッド又はダイを下降途中に停止させる下降停止手段を設けた粉末成形装置。
【請求項２】
前記下降停止手段が、退避点から支持点に移動して下降途中のコアロッド又はダイを受け支える可動支持具である請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
前記下降停止手段が、ストローク制御機能を有するコアロッド又はダイの駆動手段を電気的に制御してコアロッド又はダイを下降途中に停止させるものである請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の粉末成形装置のダイと下パンチとコアロッドとの間に形成されるキャビティに材料粉末を充填した後、上パンチを下降させ、この上パンチがダイに所要長さ挿入された位置で上パンチとダイの相対位置及び下パンチとコアロッドの相対位置をそれぞれ固定し、それぞれの相対位置の固定状態を維持しながらダイと上パンチを下パンチとコアロッドに対して成形終了点まで相対的に下降させ、その後、ダイとコアロッドを成形体から外れる位置まで下降させて成形体をダイから取り出すようにした粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法で使用する粉末成形装置とその装置を使用した粉末成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒状部品を粉末冶金法で製造する場合、上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアロッドを有する粉末成形装置が使用される。その粉末成形装置を使用した一般的な成形方法を図４に示す。
【０００３】
図中１は上ラムに連結された上パンチ、２はベースプレートに支持される下パンチ、３はダイプレートで保持したダイ、４はヨークプレートに取り付けたコアロッドである。なお、上ラム、ベースプレート、ダイプレート、ヨークプレートはいずれも図を省略している。
【０００４】
ダイプレートとヨークプレートは連結ロッド（これも図示せず）を介して連結されており、そのために、ダイ３とコアロッド４は同調して動く。
【０００５】
この従来の粉末成形装置は、下パンチ２とダイ３とコアロッド４との間に形成されるキャビティ５に材料粉末６を充填した後、上パンチ１を下降させて成形を行う。図４（ｂ）に示すように、上パンチ１があるところまでダイ３に挿入されると、材料粉末６との間に生じる摩擦によりダイ３とコアロッド４が上パンチ１の下降に追従して下降し始め、この状態で上パンチ１が下死点まで下降し、図４（ｃ）の位置で成形が終了する。その後、ダイ３とコアロッド４がさらに下降して図４（ｄ）に示すように成形体６Ａがキャビティ５から抜き出され、上パンチ１が復帰した図４（ｅ）の状況下で成形体６Ａの取り出しがなされる。
【０００６】
かかる従来の一般的な方法によると、上パンチ１と下パンチ２から材料粉末６に加わる圧力が摩擦抵抗などによって加圧点から遠ざかるほど減衰し、従って、成形体６Ａの長手中間部の密度が両端部に比べて低くなる。
【０００７】
その密度の低くなった部分、即ちニュートラルゾーンができると、製品高さが３０ｍｍを越えるような長物の筒状部品、例えば、内燃機関用の焼結バルブガイドなどは特に、要求品質の確保が難しくなる。
【０００８】
その不具合をなくすために、下記特許文献１は、コアロッドを下パンチの上端に固定し、成形時にダイに対してコアロッドを相対的に昇降させる方法を提案している。
【０００９】
この特許文献１の粉末成形方法によれば、成形体のダイに接触する外周部とコアロッドに接触する内周部とで低密度部位の生成位置が異なるものになり、そのために、製品に画然としたニュートラルゾーンができず、密度差の小さな製品が得られる。
【００１０】
ところが、この粉末成形方法によると、成形体をダイから押し出すときに下パンチ上に固定したコアロッドが成形体の内側に残るため、成形体を上に引き抜いてコアロッドから外す必要があり、成形体の取り出し（ハンドリング）が困難になる（水平方向への取り出しができない）と言う問題がある。また、成形体をその周囲が拘束されていない状況下でコアロッドから外すことになるため、成形体を破損する可能性も高まる。
【特許文献１】特開２００２−３２１０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、上記特許文献１と同様の効果、即ち、製品の密度差を小さくし得るという効果を得ながら、特許文献１の方法の欠点である成形体取り出し時のハンドリング性の悪さの問題を解消した粉末成形装置と粉末成形方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、この発明においては、上パンチ、下パンチ、ダイ、及びコアロッドを有し、前記コアロッドとダイを相互に独立運動可能となし、さらに、このコアロッド又はダイを下降途中に停止させる下降停止手段を設けた粉末成形装置と、
その粉末成形装置のダイと下パンチとコアロッドとの間に形成されるキャビティに材料粉末を充填した後、上パンチを下降させ、この上パンチがダイに所要長さ（この所要長さとは、粉末がふきこぼれない長さを云う。以下で云う所要長さも同じ）挿入された位置で上パンチとダイの相対位置及び下パンチとコアロッドの相対位置をそれぞれ固定し、それぞれの相対位置の固定状態を維持しながらダイと上パンチを下パンチとコアロッドに対して成形終了点まで相対的に下降させ、その後、ダイとコアロッドを成形体から外れる位置まで下降させて成形体をダイから取り出すようにした粉末成形方法を提供する。
【００１３】
粉末成形方法において、コアロッドを下降途中に停止させる場合には、上パンチがダイに所要長さ挿入された位置でコアロッドの下降を下降停止手段によって停止させ、この状態を維持して上パンチとダイを引き続いて成形終了点まで下降させ、その後、ダイとコアロッドを成形体から外れる位置まで下降させて成形体をダイから取り出す。
【００１４】
また、ダイを下降途中に停止させる場合には、上パンチがダイに所要長さ挿入された位置でダイの下降を下降停止手段によって停止させ、この状態を維持して下パンチとコアロッドを成形終了点まで一緒に上昇させ、その後、ダイとコアロッドを成形体から外れる位置まで下降させて成形体をダイから取り出す。
【００１５】
後者の方法は、下パンチを上昇させる機構や、下パンチとコアロッドを上昇させるときにダイを停止点に保持する機構が必要になるが、この方法でも前者の方法と差の無い効果が得られる。
【００１６】
なお、粉末成形装置の下降停止手段は、コアロッドやダイを機械的に停止させるもの、電気的制御によって停止させるもののどちらであってもよい。機械的に停止させる下降停止手段は、退避点から支持点に移動して下降途中のコアロッド又はダイを受け支える可動支持具などでよく、また、電気的制御によって停止させる下降停止手段は、ストローク制御機能を有するコアロッド又はダイの駆動手段を電気的に制御してコアロッド又はダイを下降途中に停止させるものが考えられる。
【発明の効果】
【００１７】
上パンチがダイに所要長さ挿入された位置でコアロッドの下降を停止させ、この状態を維持して上パンチとダイを引き続いて成形終了点まで下降させると、材料粉末のダイに対する接触部には下から上に向けて圧力がかかり、コアロッドに対する接触部には、上から下に向けて圧力がかかる。これにより、成形体の外周部と内周部における低密度部位の生成位置が異なるものになり、そのために、製品に画然としたニュートラルゾーンができず、密度差の小さな製品が得られる。この効果は、上記特許文献１の成形方法と殆ど同じになる。
【００１８】
また、下降途中に停止させたコアロッドは、成形終了後に成形体から完全に外れるところまで引き下げることができ、これにより、成形体の水平方向への取り出しが可能になって、良好なハンドリング性も確保される。ダイからの成形体の抜き出しとコアロッドの抜き取りが同時に行われるので、成形体の健全性も保ちやすい。
【００１９】
下降途中にコアロッドではなくダイを停止させ、その後、下パンチとコアロッドを成形終了点まで上昇させる方法でも、上記の方法と差の無い効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の粉末成形装置の一形態を図１に基づいて説明する。図中１は上パンチ、２は下パンチ、３はダイ、４はコアロッドである。
【００２１】
上パンチ１は、上パンチホルダ７を用いてプレス機の上ラム（図示せず）に取り付けられている。また、下パンチ２は下パンチホルダ８を用いてベースプレート９に取り付けられ、ダイ３はダイプレート１０に保持され、コアロッド４はヨークプレート１１に取付けられている。
【００２２】
ダイプレート１０とヨークプレート１１は、独立して軸方向に動けるようにしてある。ヨークプレート１１とそれに取り付けたコアロッド４は、プレス機の下ラム（図示せず）によって駆動される。ダイプレート１０は、ヨークプレート１１との間にシリンダアクチュエータなどの駆動装置を介在してそれでヨークプレート１１と異なる動きをさせることもできる。ヨークプレート１１とダイプレート１０との間にコイルバネなどの弾性体１２やガスダンパなどを介在する構造と、シリンダアクチュエータ等の駆動装置とを組合せても構わない。
【００２３】
例示の粉末成形装置は、以上の要素のほかに可動支持具１３を備えている。図示の可動支持具１３は、駆動源（図示せず）で駆動して接近、離反させる２分割されたフォークであるが、このフォークに限定されない。必要時にコアロッド４を移動可能とする退避点から移動してコアロッド４を受け支えられるものであればよい。
【００２４】
このように構成した粉末成形装置の動作を図２に基づいて説明する。図２は成形装置の動作の概要を簡略化して示している。
【００２５】
ダイ３とコアロッド４を図２（ａ）の初期位置に上昇させ、ダイ３とそのダイに挿入された下パンチ２とコアロッド４との間に形成されるキャビティ５に材料粉末６を充填した後、上パンチ１を下降させる。上パンチ１がダイ３に例えば、５ｍｍ程度挿入されると（図２（ｂ））、ダイ３とコアロッド４が上パンチ１の動きに同調して下降し始める。そこで、可動支持具１３を退避点からコアロッド支持点に移動させてコアロッド４を可動支持具１３で受け支える。その受け支えは、試作装置の場合、コアロッド４が図２（ｂ）の位置から例えば５〜７ｍｍ下降した位置でなされるようにした。
【００２６】
これによりコアロッド４は下降を停止するが、上パンチ１とダイ３はこの後も下降し続けて成形終了点に至る（図２（ｃ））。その後、ダイ３とコアロッド４を成形体６Ａから外れる位置まで下降させて成形体６Ａをダイ３から抜き出し（図２（ｄ））、さらに、可動支持具１３を退避点に戻し、上パンチ１を上昇させて（図２（ｅ））成形体６Ａを成形装置から取り出す。このときには、コアロッド４も完全に成形体６Ａから外れているので成形体６Ａの取り出しは水平方向に行え、従来の一般的な成形装置と同様のハンドリング性を確保することができる。
【００２７】
また、既に述べたメカニズムによる成形がなされるため、密度差の小さな製品が得られる。図３に、この発明の方法で得られた成形体（試作品）と、図４の従来方法で得られた成形体の密度分布を比較して示す。このように、この発明の成形装置、成形方法によれば、得られる製品の密度差が小さくなり、製品の強度面での信頼性が高まる。
【００２８】
なお、下降途中にコアロッドを停止させる装置は、構造が複雑にならないが、下降途中に停止させるのはダイ３であってもよい。
【００２９】
ダイ３を下降途中に停止させる成形装置は、上パンチ１がダイ３に所要長さ、即ち粉末がふきこぼれない長さ挿入された位置でダイ３をフォークなどで受け支えて停止させる。このとき、上パンチ１の下降も同時に停止させ、その後、ダイ３を図示していない保持具で停止点に保持し、この状態を維持して下パンチ２とコアロッド４を成形終了点まで一緒に上昇させる。そして、その後にダイ３とコアロッド４を成形体６Ａから外れる位置まで下降させ、上パンチ１を上昇させた後に成形体６Ａを取り出す。この方法でも、図２の方法と差の無い効果が得られる。
【００３０】
また、コアロッド４やダイ３の下降停止は、それらを電気的なストローク制御が可能なアクチュエータで駆動して昇降させる場合には、そのアクチュエータのストロークを制御する方法で行うことができる。この場合には、アクチュエータの駆動制御を行うソフトウエアが下降停止手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の粉末成形装置の一例の概要を示す断面図
【図２】この発明の粉末成形方法の一例の概要を示す工程図
【図３】この発明の方法と図４の従来方法で得られた成形体の密度分布の比較図
【図４】従来の一般的な粉末成形方法の一例の概要を示す工程図
【符号の説明】
【００３２】
１    上パンチ
２    下パンチ
３    ダイ
４    コアロッド
５    キャビティ
６    材料粉末
６Ａ  成形体
７    上パンチホルダ
８    下パンチホルダ
９    ベースプレート
１０  ダイプレート
１１  ヨークプレート
１２  弾性体
１３  可動支持具
【図１】
2005224805.tif 000003
【図２】
2005224805.tif 000004
【図３】
2005224805.tif 000005
【図４】
2005224805.tif 000006