(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ、下浮動第１パンチ（外側）、下固定第２パンチ（内側）および上パンチの相対運動で、粉末充填キャビティ内の粉末を加圧することにより、段付き圧粉成形体を成形するようにした粉末成形装置において、
ベースプレートと浮動パンチプレートの間に、バネを設け、前記バネは、粉末加圧中は浮動パンチプレートを上方へ付勢し、加圧完了から成形体を抜き出し中は浮動パンチプレートから離れて付勢を解除するように、その上面が斜面で進退するスライディングブロックと傾斜面で摺接し、上下動が可能なバネホルダ上に着座させることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
前記バネのばね特性が、上パンチおよび下固定第２パンチによる粉末圧縮比と、上パンチおよび下浮動第１パンチによる粉末圧縮比とが同一又は近似するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車等の段付き圧粉成形体を形成する成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の装置としては、図１０に示すような、ウイズドロアル式のものが挙げられる。ベースプレート４１に固定された下固定第２パンチ４０と、昇降可能なヨークプレート６０に固定されたコアロッド５０と、ヨークプレート６０に立設されたガイドロッド６１の上端に固定されたダイ孔２０を有するダイプレート２１と、ベースプレート４１とダイプレート２１の間に、バネ９３で上方へ付勢されたリフティングロッド９２で支持されている浮動パンチプレート３１に固定された下浮動第１パンチ３０と、上方に上パンチ４５を備えて、これら下固定第２パンチ４０、下浮動第１パンチ３０、コアロッド５０およびダイプレート２１に設けたダイ孔２０とによって、粉末キャビティ１２を形成する。
【０００３】
このような成形装置は、図１０のように粉末１１を充填し、上パンチ４５を下降させながら、ヨークプレート６０の下降に伴うダイプレート２１およびコアロッド５０の下降によって、粉末１１が圧縮される。この圧縮の際、下浮動第１パンチ３０は上パンチ４５からの圧力を受けて、リフティングロッド９２のバネ９３に抗して下降し、ついには、ストッパ３３がスライディングブロック７３に当接して、下固定第２パンチ４０と下浮動第１パンチ３０との段差が固定された状態となって、粉末キャビティ１２内の粉末１１が圧縮される。
圧縮を完了した後、上パンチ４５を上昇させ、ダイプレート２１とコアロッド５０とを下降させると、圧粉体の薄肉部が離型される。このとき、抜き出し調整ネジ３２はダイプレート２１に当接する共に、ウエッジ２２によって、スライディングブロック７３が図の右側に移動することにより、浮動パンチプレート３１の下方が開放され、更にダイプレート２１とコアロッド５０の下降により、下固定第２パンチ４０はダイプレート２１と面一になり、圧粉体の全体が離型される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような装置によれば、上パンチ４５、下固定第２パンチ４０および下浮動第１パンチ３０の圧縮過程の運動位置は、図７に示すような状態となる。
下固定第２パンチ４０自体は運動しないため一点鎖線で示すように運動位置は変化しない。
上パンチ４５は、ダイ上面から粉末キャビティ１２内に進入し、実線で示すように曲線的に下降して、下固定第２パンチ４０との間で粉末１１を圧縮し、下死点で加圧が完了する。
リフティングロッド９２のバネ９３で支持された下浮動第１パンチ３０は、図７中、破線で示すように、上パンチ４５の加圧の初期段階は、バネ９２とバランスしながら僅かに下降し、圧力が上昇すると、バネ９２の力が対抗することができなくなり、上パンチ４５の運動とほぼ平行して下降していく。そして、ストッパ３３がスライディングブロック７３に当接して（ストッパ作動）運動が止まり、上パンチ４５と下浮動第１パンチ３０によって粉末キャビティ１２内の粉末１１の圧縮が進行する。
【０００５】
この関係を粉末の圧縮比で示したものが図８である。破線および一点鎖線が図１０の装置の場合を示している。ここで、圧縮比とは、キヤビティに充填された粉末の長さ（深さ）÷圧縮された圧粉体の長さ（厚さ）である。
まず、一点鎖線で示す下固定第２パンチ４０と上パンチ４５で圧縮される部分の圧縮比は、上パンチ４５の下降に伴って、はぼ直線的に上昇する。
一方、破線で示す下浮動第１パンチ３０と上パンチ４５で圧縮される部分の圧縮比は、圧縮初期段階で圧縮比が上昇（ある程度は圧粉される）したのち、下浮動第１パンチ３０が上パンチ４５に追従して下降するので、圧縮比があまり変化せず、ストッパ３３が作動したのち、急激に上昇して、所定の圧縮比になり圧縮が完了する。
このように、圧縮の過程で、下浮動第１パンチ３０に対応する部分の粉末の圧縮が停滞するため、下固定第２パンチ４０に対応する部分の粉末が境界部近傍になだれ込む現象を招く。
【０００６】
図９は、この状態を説明する断面模式図で、下固定第２パンチ４０により圧縮される粉末が、該固定第２パンチに対応する部分の根本付近に供給され、圧縮が進行する最中に、破線で示される粉末流れの境界部分にクラックが発生するという問題点がある。
このような問題点に対処して、リフティングロッド９２のバネ９３を強くすれば、両パンチに対応する粉末の圧縮比を近似させることができるが、この場合、圧粉体の抜き出しの際に、下浮動第１パンチ３０をバネ９３により上方に強く押し上げるので、薄肉部分が離型される際に、完全に離型していない圧粉体の一部に突き上げ応力が掛かることになり、圧粉体にクラックを生じさるということになる。
このような状態に鑑み本発明は、ウイズドロアル式の成形装置において、成形体にクラックを生じさせることのない段付き成形体を成形する新規な装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明における成形装置は、ベースプレートと浮動パンチプレートの間に、バネを設けており、このバネが、粉末加圧中は浮動パンチプレートを上方へ付勢し、加圧完了から成形体抜き出し中は浮動パンチプレートから離れて付勢を解除するように、上面が斜面で進退するスライデングブロック上に着座されていることを特徴とする。
また、このバネのばね特性は、上パンチおよび下固定第２パンチとによる粉末圧縮比と、上パンチおよび下浮動第１パンチとによる粉末圧縮比とがほぼ同一となるように設定される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施態様を説明する。
図１は、本発明の成形装置の構造を説明する縦断面図である。ウイズドロアル式の各プレートの配置構成は図１０に示したものと同様であり、同様な構成部品は同一符号で示す。
ヨークプレート６０に立設するコアロッド５０、ガイドロッド６１で連結されて一体に昇降するヨークプレート６０とダイプレート２１、ベースプレート４１に固定された下固定第２パンチ４０、浮動パンチプレート３１に固定された下浮動第１パンチ３０、浮動パンチプレート３１に取り付けられた抜き出し調整ネジ３２は、従来と同様である。
【０００９】
図１０に示した成形装置と異なる点は、浮動パンチプレート３１のストッパ面を有するスライディングブロック８０、下固定第２パンチ４０と下浮動第１パンチ３０の最大段差を決定する浮動パンチプレート３１の上昇を規制する充填ストッパ８３、浮動パンチプレート３１を支持するリフティング装置９０、浮動パンチプレート３１を圧縮過程に上方へ付勢するバネ７１およびバネホルダ７０ならびに前記バネホルダ７０と傾斜面で摺接し、バネホルダ７０の高さを変更させるための進退可能なスライディングブロック７２を備えていることである。
【００１０】
この実施態様においては、スライディングブロック８０はベースプレート４１上に設けた台座４２に乗っており、充填ストッパ８３はスライディングブロック８０と一体に設けてあり、リフティング装置９０は空圧シリンダとしてあるが、装置の大きさによって、後述する各作用を示すように種々の別の構造に変更される。
例えば、充填ストッパ８３は、図のような部分には設けずに、リフティング装置９０のロッド部を浮動パンチプレート３１に固定しておき、上昇限を設定する構造とすることができる。また、スライディングブロック７２は、油圧シリンダなどで駆動するものとするが、プレス機械の上ラムの昇降にあわせて、スライディングブロック７２に設けたローラをウエッジで押すことにより、移動する構造とすることもできる。
この実施態様において、バネホルダ７０は、上下動が可能で、横方向に移動しないように、図示していないハウジングに摺動自在に装着されており、このハウジングの一側壁が開放されていて、スライディングブロック７２が進退することができるようになっている。
また、スライディングブロック８０、バネ７１およびその付属部材であるバネホルダ７０、スライディングブロック７２は、各２個から３個ずつ設けられる。
【００１１】
このような成形装置を用いた圧粉成形過程を図１〜図６により説明する。
図１は、図示していないフイーダで粉末１１を粉末キャビティ１２内に充填した状態を示す。下固定第２パンチ４０を基準にして、ダイプレート２１およびコアロッド５０は、充填深さに必要な所定位置にある。圧粉体の薄肉部を成形する下浮動第１パンチ３０は、リフティング装置９０で支持され、充填ストッパ８３に浮動パンチプレート３１を当接して、充填深さに必要な所定位置に保持した状態にある。スライディングブロック７２上のバネ７１は、浮動パンチプレート３１に当接しているだけである。
【００１２】
次に、図２に、圧縮の途中段階を示す。
上パンチ４５がダイ孔２０に進入しながら、ダイプレート２１とコアロッド５０を下降させることにより、粉末１１は上下方向から圧縮される状態（両押し状態）が形成される。
図１に示す状態から、粉末の圧縮が始まると、下浮動第１パンチ３０は、圧縮されるバネ７１の押し上げ力と釣り合いながら、次第に下降し、粉末の加圧力がほぼ直線的に上昇していく。そして、図２のように浮動パンチプレート３１は、スライディングブロック８０の圧縮ストッパ８１に当接する。バネ７１は、上パンチ４５の下降によって、下固定第２パンチ４０との圧縮比と、下浮動第１パンチ３０との間の圧縮比が同じになるようなバネ定数とされている。
図２に示す状態で圧縮を完了する場合、或いは、図２に示す状態から、上パンチ４５を更に下降させ、上パンチ４５で圧縮比を上昇させる場合があり、圧粉体の形状により、適宜選択される。
【００１３】
この圧縮過程の下浮動第１パンチ３０の運動は、図７の実線で示される状態である。上パンチ４５の下降により、下浮動第1パンチ３０も下降するが、その下降は従来の装置と異なり滑らかな曲線になっている。
また、圧縮比の状態は、図８の実線で示されるように、下浮動第１パンチ３０、下固定第２パンチ４０ともに、対応する部分の圧縮比の変化はほぼ同じ過程を示し、その結果、粉末の圧縮はほぼ均等となるため、従来装置の構造でみられる破線で示された下第１浮動パンチ３０に対応する圧縮比の変化とは異なり、粉末の流動がなく、均一に圧粉成形される。
【００１４】
図３は、圧縮が完了した後、圧粉体の離型を始める準備段階を示す。スライディングブロック７２を図示していない油圧シリンダ等の駆動装置により、図の右方向へ移動することにより、その斜面を滑り落ちるようにバネホルダ７０が下降し、バネ７１が浮動パンチプレート３１から離れる。
【００１５】
図４は、ヨークプレート６０（図示せず）を下げることにより、ダイプレート２１とコアロッド５０が下降し、抜き出し調整ネジ３２がダイプレート２１に当接して、圧粉体の薄肉部がダイ孔から離型された状態を示す。この抜き出し過程で、リフティング装置９０は、浮動パンチプレート３１に当接させている場合でも、上方への積極的な突き上げはなく、単に追従移動しているだけである。
このように、下浮動第１パンチ３０および下固定第２パンチ４０は、ベースプレート４１に直接又は間接に支持された状態であるから、圧粉体の下面にはバネ等による偏荷重が掛かることがなく、圧粉体の薄肉部が離型されることになる。
【００１６】
次に、スライディングブロック８０を図中の左方向に移動し、浮動パンチプレート３１を圧縮ストッパ８１の面から外し、リフティング装置９０で支持させる。そして、ダイプレート２１およびコアロッド５０を下降させると、抜き出し調整ネジ３２を介して浮動パンチプレート３１が下降する。換言すると、ダイプレート２１と下浮動第１パンチ３０は同時に下降することにより、下固定第２パンチ４０で圧粉体が押し上げられる。
図５は、上記の過程により離型が完了した状態を示しており、浮動パンチプレート３１がスライディングブロック８０の下方ストッパ８２の面に当接している。
【００１７】
圧粉体を取り除いた後、粉末充填の準備として、図６に示すように粉末キヤビティ１２の上に粉末フイーダ２５を移動させる。
次に、ヨークプレート６０（図示せず）を上昇させることによって、ダイプレート２１およびコアロッド５０を上昇させると共に、リフティング装置９０で浮動パンチプレート３１を押し上げて、下浮動第１パンチ３０も一緒に上昇させる。これによって、下固定第２パンチ４０の上部に粉末キャビティ１２が形成され始める。
このダイプレート２１などの上昇に伴って、スライディングブロック７２を図の左方向へ移動して、バネホルダ７０およびバネ７１を上昇させていく。
図６は、粉末充填の途中段階を示しており、ダイプレート２１と下浮動第１パンチ３０が面一で、下固定第２パンチ４０の上部に粉末１１が充填されており、浮動パンチプレート３１は、スライディングブロック８０の圧縮ストッパ８１と充填ストッパ８３の間にあって無縁状態となっていると共にリフティング装置９０で押し上げられ、バネ７１により上方へ付勢されることなく当接している状態となっている。
【００１８】
ついで、スライディングブロック８０を図の右方向へ移動させ、更にダイプレート２１、コアロッド５０および浮動パンチプレート３１を上昇させると、浮動パンチプレート３１が充填ストッパ８３に当接する。これによって、下固定第２パンチ４０の上部の粉末充填深さが最大となり、下浮動第１パンチ３０と下固定第２パンチ４０の段差が固定された状態となる。
【００１９】
この状態で、更にダイプレート２１とコアロッド５０が上昇すると、下浮動第１パンチ３０の上部には粉末キャビティが形成され、図１に示されるように充填が完了する。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による粉末成形装置によれば、段付き圧粉成形体を成形する際、圧縮時には、粉末キャビティ内の下浮動第１パンチの上の粉末および下固定第２パンチの上の粉末の圧縮比の変化がほぼ同じとなるため、圧粉中の粉末の異常な移動が起こることがなくなり、その結果、クラックのない圧粉体が得られる。また、圧粉体の抜き出し過程では、下浮動第１パンチが圧粉体を突き上げることがないため、クラックのない圧粉体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の構造を示す縦断面図であり、また粉末キャビティに粉末が充填された状態を示す図である。
【図２】同装置において、粉体を圧縮した時の縦断面図である。
【図３】同装置において、圧粉体抜き出し準備時の縦断面図である。
【図４】同装置において、圧粉体の薄肉部の抜き出し時の縦断面図である。
【図５】同装置において、圧粉体抜き出し完了時の縦断面図である。
【図６】同装置において、粉末充填開始時の縦断面図である。
【図７】本発明および従来の装置における、粉末圧縮過程の各パンチの運動位置を比較して示すグラフである。
【図８】本発明および従来の装置における、粉末圧縮過程の圧縮比の推移の概念を比較して示すグラフである。
【図９】従来の装置における粉末圧縮時の粉末の流れを説明する粉末キヤビティの縦断面図である。
【図１０】従来のウイズドロアル式成形装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１１  粉末
１２  粉末キャビティ
２０  ダイ孔
２１  ダイプレート
２２  ウェッジ
２５  粉末フィーダ
３０  下浮動第１パンチ
３１  浮動パンチプレート
３２  抜き出し調整ネジ
３３  ストッパ
４０  下固定第２パンチ
４１  ベースプレート
４２  台座
４５  上パンチ
５０  コアロッド
６０  ヨークプレート
６１  ガイドロッド
７０  バネホルダ
７１  バネ
７２  スライディングブロック
７３  スライディングブロック
７４  ローラ
８０  スライディングブロック
８１  圧縮ストッパ
８２  下方ストッパ
８３  充填ストッパ
８４  充填調整ナット
９０  リフティング装置
９２  リフティングロッド
９３  バネ
【図１】
0003926556.tif 000002
【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】
0003926556.tif 000008
【図８】
0003926556.tif 000009
【図９】
0003926556.tif 000010
【図１０】
0003926556.tif 000011