(57)【要約】【課題】  強度の弱い粉末成形品の充填部から取り出す際に、粉末成形品に割れや反りの発生を防止することができる粉末成形装置を提供する。【解決手段】充填部２１が形成されるダイ２２と、進退自在に支持された上パンチ２４と、下パンチ２７と、上クロスヘッド１２と、上クロスヘッド１２に支持され、その内部に形成された空間内に上下動自在にピストンロッド１７が保持された上ラム１４とを備え、ピストンロッド１７の下端部に上パンチ２４が固定され、充填部２１内にて成形した粉末成形品を空間内にエアを供給してピストンロッド１７を下方に押圧しつつ、上パンチ２４と下パンチ２７とにより粉末成形品を保持して離型する粉末成形装置１００において、ピストンロッド１７を下方に押圧すべく空間内に供給するエア圧を可変可能とする圧力調整機構を備えてなることを特徴とする。【選択図】  図１
2005205420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形粉末充填部が形成されるダイと、該ダイの前記充填部に向かい進退自在に支持された上パンチと、前記ダイの前記充填部に対して相対移動自在に支持され、前記ダイと共に前記充填部を画成する下パンチと、
前記上パンチの上方に配置された上クロスヘッドと、該上クロスヘッドに支持され、その内部に形成された空間内に上下動自在にピストンロッドが保持された上ラムとを備え、
前記ピストンロッドの下端部に前記上パンチが固定され、前記充填部内にて成形した粉末成形品を前記空間内にエアを供給して前記ピストンロッドを下方に押圧しつつ、前記上パンチと前記下パンチとにより前記粉末成形品を保持して離型させる粉末成形装置において、
前記ピストンロッドを下方に押圧すべく前記空間内に供給するエアのエア圧を可変可能とする圧力調整機構を備えてなることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形装置において、
前記圧力調整機構は、前記エア圧を複数段階又は無段階に切り換える切換機構を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の粉末成形装置において、
前記切換機構は、前記離型時において、前記上パンチの下端縁が前記ダイの上面と略一致した時点で前記エア圧を高圧から低圧に切り換える切換部を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末成形品を充填部から取り出す際に上パンチの押圧力を調整可能とした粉末成形装置関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、粉末成形装置においては、成形された粉末成形品を充填部から取り出す際に、粉末成形品に割れや反りが発生するのを防止するために、当該粉末成形品の上面を上パンチにより押圧するようにしている。
即ち、従来一般の粉末成形装置は、中央部に貫通孔が形成された上クロスヘッドと、この貫通孔に装着された上ラムと、この上ラムに上下動自在に内挿されたピストンロッドとを備えており、ピストンロッドの下端部に上パンチが装着される。
この粉末成形装置は、充填部から成形された粉末成形品を取り出す際に、上パンチが粉末成形品の上面を押圧することにより、粉末成形品のスプリングバックによる変形等を防止する（特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平５−１５９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来の粉末成形装置においては、上パンチが粉末成形品を一定の押圧力により押圧するため、粉末成形品の形状等に基づいてその強度が弱い場合には、粉末成形品がダイから取り出された際に上パンチの押圧力によって潰されるという問題があった。
即ち、粉末成形品を成形する場合は、粉末成形品の取り出し開始直後において、粉末成形品の形状を良好に維持するために、上パンチが粉末成形品を大きな押圧力により押圧することが好ましいが、粉末成形品が充填部から取り出される直後には、ダイが粉末成形品の側面を支持しないため、上パンチの大きな押圧力により粉末成形品に反りが生じたり、割れが生じるという問題があった。
【０００４】
特に、成形される粉末成形品が薄肉部を有する場合には、この薄肉部を充填部から取り出す際に、上パンチの押圧力によって薄肉部に反りが生じたり、割れが生じるという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、粉末成形品を充填部から取り出す際に、粉末成形品に割れや反りを発生させることなく、良好に取り出すことができる粉末成形装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、成形粉末充填部が形成されるダイと、該ダイの前記充填部に向かい進退自在に支持された上パンチと、前記ダイの前記充填部に対して相対移動自在に支持され、前記ダイと共に前記充填部を画成する下パンチと、前記上パンチの上方に配置された上クロスヘッドと、該上クロスヘッドに支持され、その内部に形成された空間内に上下動自在にピストンロッドが保持された上ラムとを備え、前記ピストンロッドの下端部に前記上パンチが固定され、前記充填部内にて成形した粉末成形品を前記空間内にエアを供給して前記ピストンロッドを下方に押圧しつつ、前記上パンチと前記下パンチとにより前記粉末成形品を保持して離型させる粉末成形装置において、前記ピストンロッドを下方に押圧すべく前記空間内に供給するエア圧を可変可能とする圧力調整機構を備えてなることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る粉末成形装置によれば、離型時において、ピストンロッドを下方に押圧すべく前記空間内に供給するエアのエア圧を可変可能とする圧力調整機構を備えているので、粉末成形品を取り出すタイミングに応じて、前記エア圧を変化させることができ、粉末成形品に割れや反りが発生することが防止される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粉末成形装置において、前記圧力調整機構は、前記エア圧を複数段階又は無段階に切り換える切換機構を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る粉末成形装置によれば、前記エア圧を段階的に切り換える切換機構が備えられているので、この切換機構により、前記ピストンロッドを下方に押圧するエア圧の段階的な切換が可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、昇降可能に支持され、請求項２に記載の粉末成形装置において、前記切換機構は、前記離型時において、前記上パンチの下端縁が前記ダイの上面と略一致した時点で前記エア圧を高圧から低圧に切り換える切換部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る粉末成形装置によれば、粉末成形品の離型時において、成形品がダイから上方に取り出されるタイミングをもって、前記エア圧を高圧から低圧に切り換えることができるので、粉末成形品の割れや反りの発生が確実に防止される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、粉末成形品を充填部から取り出す際に、粉末成形品に割れや反りを発生させることなく良好に取り出すことができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明に係る第１の実施形態について、説明する。
図１〜５は、本実施形態に係る粉末成形装置１００を示す図であり、図１において、粉末成形装置１００は、中央部に貫通孔３０が形成された上クロスヘッド１２と、貫通孔３０に装着された円筒状の上ラム調整ナット１３と、上ラム調整ナット１３の内面に螺合された円筒状の上ラム１４と、上ラム１４に嵌挿されたピストンロッド１７とを備えている。
【００１４】
上ラム１４には、貫通孔１５が形成されており、貫通孔１５には、ピストンロッド１７が上下動自在に嵌挿されている。
貫通孔１５の上端部側には、大径孔１５ａが形成されており、大径孔１５ａの下側には、上ラム１４の下面にまで貫通する小径孔１５ｂが形成されている。
また、貫通孔１５の上端部には、開口端部を密封するシール用キャップ１６が設けられており、シール用キャップ１６の中央部には、貫通孔１６ａが設けられている。
【００１５】
ピストンロッド１７は、中間付近にフランジ部１７ａが設けられており、このフランジ部１７ａを境にして、上方には小径ロッド１７ｂが設けられており、下方には大径ロッド１７ｃが設けられている。
【００１６】
フランジ部１７ａは、大径孔１５ａに位置させられ、大径ロッド１７ｃは貫通孔１５ｂに嵌挿され、さらに、小径ロッド１７ｂは貫通孔１６ａに嵌挿されている。
このように、ピストンロッド１７が上ラム１４に嵌挿されることにより、上ラム１４の大径孔１５ａ内には、ピストンロッド１７のフランジ部１７ａにより仕切られ上側の密封空間Ｌ１と下側の密封空間Ｌ２とが形成されている。
この構成の下に上ラム１４、ピストンロッド１７は、シリンダー部２０を構成している。
ピストンロッド１７の下端部には、継手１８を介して上パンチ２４が設けられている。
【００１７】
シリンダー部２０の密封空間Ｌ１、Ｌ２には、図２に示される空圧回路からエアが供給されるようになっており、このエア圧は、圧力調整機構５０により切り替えられるようになっている。
圧力調整機構５０は、切換機構１０５と、方向制御部１０６と、圧力源１１０と、下側切換機構１０７とから構成されている。
【００１８】
切換機構１０５は、エアの圧力を高圧Ｐ１に設定する減圧弁（切換部）１０１と、エアの圧力を中圧Ｐ２に設定する減圧弁１０２と、エアの圧力を低圧Ｐ３に設定する減圧弁１０３とから構成されている。
方向制御部１０６は、圧力が高圧Ｐ１に設定されたエアを密封空間Ｌ１に供給するか否かを制御する方向制御弁solＢと、圧力が中圧Ｐ２に設定されたエアを密封空間Ｌ１に供給するか否かを制御する方向制御弁solＣと、低圧Ｐ３に設定されたエアを密封空間Ｌ１に供給するか否かを制御する方向制御弁solＤと、シリンダー部２０の上側の密封空間Ｌ１の内圧を一定に保つ方向制御弁solＡとから構成されている。
下側切換機構１０７は、圧力源１１０から供給されるエアの圧力をＰ４に設定する減圧弁１０４と、供給されたエアを密封空間Ｌ２に供給するか否かを制御する方向制御弁solＥとから構成されている。
【００１９】
また、図１に示すように、粉末成形装置１００は、上パンチ２４と、成形粉末が充填される充填部２１が形成されるダイ２２と、ダイ２２が設けられたダイプレート２３と、ダイ２２と共に充填部２１を形成する下パンチ２７と、コアロッド２７ａと、図示されない駆動部に連設された駆動軸２５とを備えている。
駆動軸２５は、上パンチ２４とダイプレート２３とを駆動する駆動源に連係されており、これら各部材の移動位置に同期して回転されるものである。また、駆動軸２５には、駆動軸２５の回転角度θを測定する位置測定器２６が備えられている。
図２に示す圧力調整機構５０は、図１に示す駆動軸２５の回転角度θに応じて切り換えられるようになっている。
図１において、下パンチ２７及びコアロッド２７ａは、固定されており、いずれの上面も一定位置に固定されている。
【００２０】
次に、このように構成された粉末成形装置１００の作用について説明する。この際、粉末成形装置１００においては、駆動軸２５の回転角度θが０°の場合には、図３（ａ）に示されるように、上パンチ２４が上死点に位置しており、充填部２１には成形粉末Ｈが充填されている。
この際、図２において、方向制御弁solＥは、密封空間Ｌ２にエアを供給して、密封空間Ｌ２内の内圧がＰ４となる。図３（ａ）において、密封空間Ｌ２の内圧がＰ４とされることにより、フランジ部１７ａは、上方に位置することになる。
【００２１】
駆動軸２５の回転角度θが漸次大きくなると、図３（ｂ）に示されるように、上クロスヘッド１２は漸次下降する。そして、駆動軸２５の回転角度θが略９０°となったときに、上パンチ２４が、成形粉末Ｈの上面を圧縮する。
【００２２】
そして、更に図４（ａ）に示されるように、駆動軸２５の回転角度θが略１８０°となった場合には、上パンチ２４が下死点に位置して、上パンチ２４と下パンチ２７とコアロッド２７ａとが粉末成形品Ｗを成形する。
この粉末成形品Ｗは、上パンチ２４と下パンチ２７とコアロッド２７ａとにより、薄肉の板状の天面と、この天面の外周縁部に形成された薄肉の周壁部とを有する構成とされる。
【００２３】
駆動軸２５の回転角度θが、１８０°を超えた場合には、図４（ａ）において、上クロスヘッド１２が上昇し、ダイプレート２３が下降し始める。そして、シリンダー部２０の上側の密封空間Ｌ１の内圧は高圧Ｐ１とされる。
この際、図２において、シリンダー部２０の密封空間Ｌ１の内圧は、方向制御弁solＢがＯＦＦとなり方向制御弁solＣ、solＤがＯＦＦとなることにより、減圧弁１０１により設定された高圧Ｐ１となる。
このように、密封空間Ｌ１の内圧が高圧Ｐ１となることにより、図４（ａ）に示されるように、フランジ部１７ａは、下方に押圧され、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を押圧する。
ダイプレート２３が下降することにより、粉末成形品Ｗは、充填部２１から相対的に取り出されることになる。
従って、粉末成形品Ｗは、下パンチ２７と上パンチ２４とコアロッド２７ａとによって挟持され、さらに、ダイ２２が下降することにより、粉末成形品Ｗは充填部２１から漸次取り出される。
ここで、上クロスヘッド１２が上昇する一方で、ピストンロッド１７の位置は固定されているため、密封空間Ｌ１の体積が大きくなるが、図２において、方向制御弁solＡが、密封空間Ｌ１の内圧を高圧Ｐ１に維持する。
このため、図４（ａ）において、上パンチ２４が粉末成形品Ｗを押圧する押圧力が、一定に維持される。
【００２４】
駆動軸２５の回転角度θが略２２５°付近となる際には、図４（ｂ）に示されるように、粉末成形品Ｗの上面がダイ２２の上面に位置することになり、シリンダー部２０の上側の密封空間Ｌ１の内圧が中圧Ｐ２となる。
つまり、図２において、方向制御弁solＢと、方向制御弁solＣとがＯＮとなり、方向制御弁solＤがＯＦＦとなることにより、シリンダー部２０の上側の密封空間Ｌ１の内圧が中圧Ｐ２となる。このため、図４（ｂ）において、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力が軽減される。
ピストンロッド１７は漸次上昇する一方で、上パンチ２４は粉末成形品Ｗの上面を押圧しているため、密封空間Ｌ１の体積は漸次大きくなるが、図２において、方向制御弁solＡが、密封空間Ｌ１の内圧を中圧Ｐ２に維持する。
このため、図４（ｂ）において、上パンチ２４が、粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力は、一定に維持される。
【００２５】
駆動軸２５の回転角度θが、２２５°よりもさらに大きくなる際には、図５（ａ）に示されるように、ダイ２２がさらに下降することになり、粉末成形品Ｗの天面が充填部２１から取り出されることなる。この際、シリンダー部２０の上側の密封空間Ｌ１の内圧が低圧Ｐ３とされる。
つまり、図２において、方向制御弁solＢ，solＤがＯＮとなり、方向制御弁solＣがＯＦＦとなることにより、密封空間Ｌ１の内圧が低圧Ｐ３となり、図５（ａ）において、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力がさらに軽減される。
【００２６】
駆動軸２５の回転角度θが、略２５０°となる際には、図５（ｂ）に示されるように、ダイ２２の上面から、粉末成形品Ｗが取り出される。
この際、シリンダー部２０の密封空間Ｌ１の内圧は、低圧Ｐ３とされていることから、上パンチ２４と下パンチ２７とが粉末成形品Ｗを押圧する押圧力は、小さくされている。
【００２７】
駆動軸２５の回転角度θが、略２５０°より大きくなると、下側の密封空間Ｌ２の内圧がＰ４とされ、上パンチ２４が上昇を開始する。
つまり、図２において、方向制御弁solＢがＯＮとなり、方向制御弁solＣ、solＤがＯＦＦとなり、その一方で、方向制御弁solＥにより下側の密封空間Ｌ２の内圧がＰ４とされ、密封空間Ｌ１の内圧よりも密封空間Ｌ２の内圧の方が高くなる。このため、シリンダー部２０のフランジ部１７ａが上昇して、上パンチ２４が上昇する。
【００２８】
この粉末成形装置１００によれば、密封空間Ｌ１の内圧は、粉末成形品Ｗが成形された後、粉末成形品Ｗの上面がダイ２２の上面に位置するまでの間、高圧Ｐ１とされ、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を大きな押圧力で押圧するため、成形された粉末成形品Ｗの形状を良好に維持することができる。
また、粉末成形品Ｗの上面がダイ２２の上面に位置する際には、密封空間Ｌ１の内圧は、中圧Ｐ２となるため、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力は、軽減され粉末成形品Ｗの天面が充填部２１から取り出された際においても、粉末成形品Ｗの天面に割れや、反りが生じることを防止することができる。
つまり、上パンチ２４の押圧力が大きい場合には、粉末成形品Ｗに割れ、反り等が生じるおそれがあるが、本実施形態に係る粉末成形装置によれば、粉末成形品Ｗがダイ２２の上面に位置する際には、上パンチ２４の押圧力が軽減されることから、割れや反りの発生を防止することができる。
【００２９】
さらに、強度の最も弱い形状の周壁部が、充填部２１から取り出される際には、密封空間Ｌ１の内圧が低圧Ｐ３とされるため、周壁部が充填部２１から取り出される際にも、周壁部に割れたそりの発生を防止することができる。
また、ダイプレート２３の位置調整は、駆動軸２５の回転角度θに応じてなされており、また、シリンダー部２０の密封空間Ｌ１と密封空間Ｌ２の内圧調整も、駆動軸２５の回転角度θに応じてなされているため、粉末成形品Ｗの取り出しと、上パンチ２４の押圧力との調整を容易に行うことができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、密封空間Ｌ１の内圧を高圧Ｐ１、中圧Ｐ２、低圧Ｐ３の三段階に切り替えることにしているが、これに限られず、３段以上の複数段階又は無段階に切り替えることにしても良い。
また、成形する粉末成形品Ｗは、薄肉に形成された天面と周壁部とから構成されているが、これに限られず、強度の弱い材料から構成されている粉末成形品、強度の弱い形状を有する粉末成形品Ｗにも適用することができる。
【００３１】
図６を参照して、この発明に係る第２の実施形態について説明する。なお、図３〜図５も適宜用いて、第２の実施形態について説明する。
図６に示されるように、シリンダー部２０に設けられる圧力調整機構５０は、圧力源１１０と、電空比例弁１１１と、方向制御弁solＦ、solＧ、solＨと、減圧弁１１２とから構成されている。
電空比例弁１１１は、密封空間Ｌ１に供給するエアの圧力を図３に示される駆動軸２５の回転角度θに応じて、無段階に切り換え可能に構成されている。
【００３２】
方向制御弁solＦは、図４（ａ）おいて、駆動軸２５の回転角度θが０°から略１８０°となるまでの間、ＯＦＦとされている。このため、図６において、シリンダー部Ｌ２の内圧は、減圧弁１１２により設定されたＰ４とされる。
図４（ａ）において、駆動軸２５の回転角度θが１８０°を超えた場合には、図６において、方向制御弁solＦはＯＮとされ、電空比例弁１１１は、高圧Ｐ１のエアを密封空間Ｌ１に供給する。
【００３３】
電空比例弁１１１は、図４（ｂ）に示されるように、粉末成形品Ｗの天面がダイ２２の上面に位置するまでの間、密封空間Ｌ１に高圧Ｐ１のエアを供給する。
そして、粉末成形品Ｗの天面がダイ２２の上面に位置した後、図６において、電空比例弁１１１は、駆密封空間Ｌ１に供給するエアの圧力を、駆動軸２５の回転角度θに対して比例的に減圧する。
このため、上パンチ２４が、粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力が漸次軽減されることになる。
【００３４】
空電比例弁１１１は、図５（ａ）に示されるように、粉末成形品Ｗの天面がダイ２２から取り出される際には、密封空間Ｌ１に供給するエアの圧力を中圧Ｐ２にまで減圧する。
さらに、空電比例弁１１１は、粉末成形品Ｗの周壁部がダイ２２から取り出されるまでの間、駆動軸２５の回転角度θが大きくなるにしたがって、密封空間Ｌ１に供給するエアの圧力を減圧する。
このため、粉末成形品Ｗの周壁部がダイ２２から取り出されるにしたがって、上パンチ２４が粉末成形品Ｗの上面を押圧する押圧力が漸次軽減される。
そして、粉末成形品Ｗが充填部２１から取り出された際には、密封空間Ｌ１の内圧は、低圧Ｐ１とされ、上パンチ２４の押圧力も小さくされる。
【００３５】
この粉末成形装置１００は、周壁部が下端部側に向かうにしたがって、漸次薄肉に形成された粉末成形品Ｗを取り出す際においても、空電比例弁１１１が密封空間Ｌ１に供給するエアの圧力を漸次減圧することにより、上パンチ２４が粉末成形品Ｗを押圧する押圧力を漸次軽減させ、粉末成形品Ｗを良好に取り出すことができる。
すなわち、粉末成形装置１００は、密封空間Ｌ１にエアを供給する空電比例弁１１１がエアの圧力を無段階に切り換えることができるため、粉末成形品Ｗの形状又は剛性の弱い部位に合わせて、上パンチ２４の押圧力を適宜調整することができ、良好に粉末成形品Ｗを取り出すことができる。
本実施形態においては、第1の実施形態と同様に密封空間Ｌ１の内圧を高圧Ｐ１、中圧Ｐ２、低圧Ｐ３の三段階に切り替えることができるため、第1の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３６】
なお、第１、第２の実施形態において、駆動軸２５の回転角度θに対するダイプレート２３の位置調整、密封空間Ｌ１、Ｌ２の内圧調整等は、あくまでも、一つの事例であって、成形品や粉末成形装置の仕様が異なると、角度は適宜調整する必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明に係る粉末成形装置によれば、粉末成形品について、割れや反りを発生させることなく取り出すことができるため、産業上の利用可能性が認められる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホールドダウン装置が装着された粉末成形装置の正面図である。
【図２】シリンダー部の圧切換機構の空圧回路を示した図である。
【図３】（ａ）は、駆動軸の回転角度が０°のときの粉末成形装置の正面図であり、（ｂ）は、駆動軸の回転角度が９０°のときの粉末成形装置の正面図である。
【図４】（ａ）は、駆動軸の回転角度が１８０°のときの粉末成形装置の正面図であり、（ｂ）は、回転角度が略２２５°のときの粉末成形装置の正面図である。
【図５】（ａ）は、駆動軸の回転角度が２２５°以上のときの粉末成形装置の正面図であり、（ｂ）は、駆動軸の回転角度が略２５０°のときの粉末成形装置の正面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るホールダウン装置のシリンダー部における圧切換機構の空圧回路を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１２  上クロスヘッド
１４  上ラム
１７  ピストンロッド
２０  シリンダー部
２２  ダイ
２４  上パンチ
５０  圧力調整機構
１００  粉末成形装置
１０５  切換機構
【図１】
2005205420.tif 000003
【図２】
2005205420.tif 000004
【図３】
2005205420.tif 000005
【図４】
2005205420.tif 000006
【図５】
2005205420.tif 000007
【図６】
2005205420.tif 000008