(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧軸に対して垂直方向に凹凸部を有する成形体を製造する粉末成形装置であって、上パンチと、外型と、下パンチと、前記成形体の凹凸部に対応する凹凸を有する浮動下パンチと、前記浮動下パンチの下降位置を規定するストッパーとを具え、前記外型、前記下パンチおよび前記浮動下パンチにより規定されるキャビティ内に金属粉末を投入し、上パンチをキャビティ内に挿入して前記金属粉末を圧縮して成形体を製造する装置において、
上ラムもしくは前記上パンチに、加圧時に前記外型および前記浮動下パンチと当接し、両者の下降距離が等しくなるように該外型および該浮動下パンチを同時に押し下げ、かつ、前記浮動下パンチを前記ストッパーで規定される距離だけ下降させる加圧板を設け、
前記加圧板に、加圧方向を軸とする緩衝手段をさらに設けたことを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記緩衝手段が弾性体である粉末成形装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、前記緩衝手段が油圧シリンダである粉末成形装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記緩衝手段が空気圧シリンダである粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属粉末の圧縮成形プレス装置に関するもので、特に加圧軸に対して垂直方向に凹凸部（アンダーカット部）を有する成形品を高精度で成形可能な装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品などの製造に際し、金属粉末を所定の形状に圧縮成形し、得られた成形体を焼結して部品を製造する粉末冶金法が使用されている。
【０００３】
この粉末冶金法において、成形体の成形は、外型（ダイ）、上パンチ、下パンチを具えるプレス成形装置を用い、ダイと下パンチで規定される空洞（キャビティ）内に金属粉末を充填し、上パンチを下降させ、キャビティ内の金属粉末を上下両パンチによって加圧することにより行われている。
【０００４】
上記のような、金属粉末を圧縮成形する装置においては、成形体が加圧軸に対して垂直方向に凹凸を有する場合、成形後の型からの抜き出しが困難である。そのため、下型側に、圧粉体に形成する凹凸部に対応する凹凸部を、粉末を充填するキャビティ側に形成した浮動下パンチを設け、圧縮成形後に浮動下パンチをダイより上方に突出させて、成形体を下パンチより取り出す方法（例えば、特公昭48-22881号参照）が用いられている。
【０００５】
また、成形体におけるアンダーカット部の位置精度を高めるため、プレス作動を機械式にして上パンチ下降位置を制御すると共に、アンダーカット部を形成する浮動下パンチの下降する下限を設定するストッパーを下パンチ下方に設けることが行われている。
【０００６】
図３は、上記の方法を用いた圧縮成形プレス装置の例と、これによる圧縮成形の工程を示すものである。
【０００７】
図３に示す装置64は、上ラム65と、上ラム65に設けた上パンチ66、ダイ67、下パンチ68、成形体のアンダーカット部に対応する凹凸部を有する浮動下パンチ69とを具え、ダイ67はダイホルダー75およびダイプレート76に支持され、圧縮成形時には粉末に対する上下の加圧量を均等にするために下降するようになっている。また、浮動下パンチ69は、浮動下パンチ受板78および浮動プレート70に支持され、圧縮成形時には下降するが、その下限がストッパー71によって制限されている。
【０００８】
圧粉体の成形は以下のようにして行う。まず、ダイ67、下パンチ68および浮動下パンチ69の間のキャビティイ73内に金属粉末74を充填し（図３(a) 参照）、次いで上ラム65を下降させ、上パンチ66の先端部で前記キャビティ73内の金属粉末74を加圧する。同時にダイ67および浮動下パンチ69が下降し、それによってキャビティ73内の金属粉末74は上下両パンチによって圧縮される（図３(b) 参照）。加圧終了後、浮動下パンチ69をダイ67より突出させて、得られた成形体を取り出す（図３(c) 参照）。
【０００９】
このとき、成形体の密度をできるだけ均一にし、かつ凹凸部の所定の軸方向位置精度を得るために、ダイの下降する距離（Ａ）と浮動下パンチの下降する距離（Ｂ）を等しくする必要がある。
【００１０】
しかし、圧縮成形の際、金像粉末との摩擦力により上パンチの下降に同期して下降すべき浮動下パンチが、ダイ内面との摩擦力の差によって同期し得なくなり、したがってダイの下降距離Ａが浮動下パンチの下降距離Ｂよりも大きくなる。その結果、浮動下パンチを支持する浮動プレートがストッパーに当接する前、すなわち浮動下パンチが所定の下降量に到る前に浮動状態で所定の成形圧力に達し（図３(b) 参照）、成形体に必要な凹凸部の軸方向位置精度が得られないという問題が生じていた。また、成形体の抜き出し時には、浮動下パンチと下パンチにずれが生じ、成形体に剪断割れが発生することも問題となっていた。
【００１１】
こうした問題は、各パンチの動作をコンピュータで独立に制御するＣＮＣプレス装置の利用によって解決しうるが、ＣＮＣプレス装置は極めて高価であり、その価格が製品のコストに反映するため、使用には制約がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解消するため、高価なＣＮＣプレス装置を用いることなく、加圧軸に対して垂直方向に凹凸を有する成形体を精度良く製造する装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧軸に対して垂直方向に凹凸部を有する成形体を製造する粉末成形装置であって、上パンチと、外型と、下パンチと、前記成形体の凹凸部に対応する凹凸を有する浮動下パンチと、前記浮動下パンチの下降位置を規定するストッパーとを具え、前記外型、前記下パンチおよび前記浮動下パンチにより規定されるキャビティ内に金属粉末を投入し、上パンチをキャビティ内に挿入して前記金属粉末を圧縮して成形体を製造する装置において、
上ラムもしくは前記上パンチに、加圧時に前記外型および前記浮動下パンチと当接し、両者の下降距離が等しくなるように該外型および該浮動下パンチを同時に押し下げ、かつ、前記浮動下パンチを前記ストッパーで規定される距離だけ下降させる加圧板を設け、
前記加圧板に、加圧方向を軸とする緩衝手段をさらに設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る粉末成形装置においては、上パンチに緩衝手段を有する加圧板を設け、加圧時にこの加圧板が浮動状態のダイおよび浮動下パンチと当接し、これらの下降する距離が等しくなるように同時に押し下げることを特徴とする。そのため、上パンチの下降に応じて浮動下パンチを下降させることができ、それによって浮動下パンチを所定の距離だけ下降させることが可能となる。したがって、所望の寸法精度を有する成形体を製造することができるようになる。
【００１５】
本発明に係る粉末成形装置において、加圧板に緩衝手段を設けたのは、成形工程においては、上パンチおよび加圧板とダイおよび浮動下パンチ、後述する浮動下パンチを支持するプレートと浮動下パンチの下降距離を規定するストッパーなどの互いに接触する部材が、この接触時の衝撃や不適正な上ラム下限量の設定により破損するおそれがあり、これを避けるためである。また、ダイおよび浮動下パンチの下降距離の任意な設定を可能とするためである。
【００１６】
本発明に係る装置においては、上パンチに設ける加圧板の緩衝手段として、ゴム、ウレタンやばねなどの弾性体を用いることができる。
【００１７】
また、緩衝手段としては、油圧シリンダ、空気圧シリンダなども使用可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る成形装置を示す。本装置１は、図に示すような、中間に凸部を有する成形体２を製造するためのものであり、例えば通常の機械式プレス装置に取り付けて成形体の製造を行うものである。本装置は、図示しない駆動手段により上昇および下降する上ラム３と、この上ラム３に設けた上パンチ４、ダイ５、圧縮成形時の成形体の下側を規定する下パンチ６、製造する成形体のアンダーカット部に対応する凹凸部を有する浮動下パンチ７、浮動下パンチ７を支持する浮動プレート８、浮動プレート８下方に位置し、浮動プレートの下降距離を規定するストッパー９を具える。また、上パンチ４には、加圧成形時にダイ５および浮動下パンチ７を加圧する加圧板10、加圧時の緩衝手段となる弾性体11およびこの弾性体11を保持するクッションホルダー12を設ける。なお、下パンチ６は下パンチ受板22および下パンチディスタンス23に支持され、さらにこれらはベースプレート25上に配置される。ベースプレート25は、本装置を設置するプレス装置のテーブル30上に固定される。したがって、下パンチ６は常に静止した状態にあり、加圧は上パンチ４、ダイ５および浮動下パンチ７が下パンチ６に対して下降することにより行われることとなる。
【００２２】
ダイ５は、ダイホルダー17およびダイプレート18に支持され、ガイドロッド24によりヨークプレート29と接続している。ヨークプレートは図示しない駆動手段であるプレス装置内の、例えば空気圧シリンダと接続し、この駆動手段によりダイが加圧時に浮動、および成形体の抜き出し時に下降する。またウォームギヤ26により浮動下パンチ７の下降距離を調節する。さらに、浮動下パンチ７は、エアシリンダ28によって下方から押し上げられることによって支持され、加圧時には浮動プレートストッパー27に当接する。
【００２３】
次に、本装置を用いた成形体の製造工程を説明する。まず、ダイ５、下パンチ６および浮動下パンチ７で規定されるキャビティ15内に、成形を行う金属粉末16を、図示しない供給手段によって充填する（図１(a) 参照）。金属粉末16の充填が終わると、上ラム３を下降させ、上パンチ４の先端部をキャビティ15内に挿入する。これと同時に上パンチ４に設けた加圧板10が浮動状態のダイ５および浮動下パンチ７に当接し、上ラム３の下降に伴ってダイ５および浮動下パンチ７を押し下げ、特に浮動プレート８をストッパー９に当接するまで押し下げる。このとき、ダイ５の下降距離（Ａ）と浮動下パンチの下降距離（Ｂ）が等しくなる。その後上ラム３は弾性体11を圧縮しながらさらに所定位置まで下降し、上パンチ４と下パンチ６とによって金属粉末16が圧縮される（図１(b) 参照）。圧縮が完了すると、上ラム３が上昇し、その後ダイ５はさらに引き下げられ、金属粉末16の圧縮により製造された成形体２は下パンチ６に下方を支持され、かつ浮動下パンチ７によって凹凸部が保持されたまま、ダイ５の上面に抜き出され、機械的または人為的に取り出される（図１(c) 参照）。
【００２４】
ここで、弾性体11は、上ラム３の下降に応じて加圧板10を介してダイ５および浮動下パンチ７を、衝撃を加えることなく押し下げるための緩衝部材として働くと共に、ストッパー９により浮動下パンチ７の下降が抑制された状態で、金属粉末16の圧縮成形のための上ラム下降を可能とするものである。本例では、弾性体11にウレタンブロックを使用しているが、この他ゴム、ばねなどの弾性を有するものであれば良い。また、この弾性体11の加圧軸方向の長さを変えることにより、ダイおよび浮動下パンチの下降量を調整できる、すなわち金属粉末16の上下の加圧量を調整することが可能となる。
【００２５】
図２は、本発明に係る装置の他の実施形態を示すものである。本装置31は、図に示すように、加圧軸に対して垂直方向に凹面を有し、かつ加圧軸と平行な孔を有する成形体32を製造するものである。本装置は、ダイ35、下パンチ36およびベースプレート56を貫通するコアロッド61およびコアロッド支持体62を具え、また上ラム33には、加圧板40と、この加圧板40による加圧の際の緩衝手段として、ピストン42を有する油圧シリンダ41とを具える。油圧シリンダ41は、配管44およびバルブ45を介して図示しない油圧装置と接続している。
【００２６】
本装置による成形体の製造は、図１に示す装置と同様の手順で行う。なお、加圧の際の緩衝手段としては、油圧シリンダ41に代えて空気圧シリンダなどを使用しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により、凹凸や溝などのアンダーカットを有する成形体の製造が、高価なＣＮＣプレス装置を用いることなく、通常の機械式プレス装置によって、安価に、かつ精度良く行うことが可能となる。
【００２８】
また、加圧成形時に浮動下パンチを確実にストッパーに当接させることができるため、成形体の抜き出し時に浮動下パンチと下パンチが移動ずれを生じて、成形体が剪断割れを起こすといった問題を解消することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る成形装置と、これによる成形体の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明に係る成形装置の他の実施形態と、これによる成形体の製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の成形装置と、これによる成形体の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
２，32  成形体
３，33，65  上ラム
４，34，66  上パンチ
５，35，67  ダイ
６，36，68  下パンチ
７，37，69  浮動下パンチ
８，38，70  浮動プレート
９，39，71  ストッパー
10，40  加圧板
11  弾性体
12  クッションホルダー
13  ガイドピン
14，43，72  上パンチ押さえ
15，46，73  キャビティ
16，47，74  金属粉末
17，48，75  ダイホルダー
18，49，76  ダイプレート
19，50，77  浮動下パンチホルダー
20，51，78  浮動下パンチ受板
21，52，79  下パンチホルダー
22，53，80  下パンチ受板
23，54，81  下パンチディスタンス
24，55，82  ガイドロッド
25，56，83  ベースプレート
26，57，84  ウォ─ムギヤ
27，58，85  浮動プレートストッパー
28，59，86  エアシリンダ
29，60，87  ヨークプレート
30, 63, 88  テーブル
41  油圧シリンダ
42  ピストン
44  配管
45  バルブ
61  コアロッド
62  コアロッド支持体
【図１】
0003872138.tif 000002
【図２】
0003872138.tif 000003
【図３】
0003872138.tif 000004