(57)【要約】【課題】下パンチや上パンチが複数ある粉末成形装置のパンチ分割体の軸方向撓み量の差の調整を、金型装置の分解や部品の入れ替えを行なわずに、簡単に行なえるようにすることを課題としている。【解決手段】成形圧で撓み可能なパンチアダプタ６を設けてこのパンチアダプタで下１パンチ４−１の下面を支持し、さらに、外部から操作してパンチアダプタ６との間の距離を調整できるアダプタ支持具７ａ（ラム１４ｃ）をパンチアダプタ６の下部に設置し、そのアダプタ支持具７ａでパンチアダプタ６の軸方向撓み量を調整して下１パンチ４−１と下２パンチ４−２の軸方向撓み量の差をパンチアダプタ６の撓み量で吸収するようにした。【選択図】図２
2009018318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ（２）に形成されるキャビティ（８）に粉末を充填し、その充填粉末を、対向配置された上パンチ（３）と下パンチ（４）で圧縮成形する粉末成形装置であって、
上パンチ（３）と下パンチ（４）の少なくとも一方を複数備え、その中の少なくとも１つのパンチを上パンチ上面及び／若しくは下パンチ下面に設けたパンチアダプタ（６）で支持し、さらに、上パンチ（３）を支持したパンチアダプタ（６）の上部又は下パンチ（４）を支持したパンチアダプタ（６）の下部に、外部からの操作により前記パンチアダプタ（６）との間の距離を調整するアダプタ支持具（７ａ）を設置したことを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
ダイ（２）に形成されるキャビティ（８）に粉末を充填し、その充填粉末を、対向配置された上パンチ（３）と複数の下パンチ（４）で圧縮成形する粉末成形装置であって、
複数ある下パンチ（４）の中の少なくとも１つのパンチを下パンチ下面に設けたパンチアダプタ（６）で支持し、さらに、そのパンチアダプタ（６）の下部に、外部からの操作により前記パンチアダプタ（６）との間の距離を調整するアダプタ支持具（７ａ）を設置したことを特徴とする粉末成形装置。
【請求項３】
成形圧による軸方向撓み量がそれぞれに異なる下パンチ（４）を複数備え、少なくとも１つの下パンチを前記パンチアダプタ（６）で支持し、そのパンチアダプタ（６）の下部に前記アダプタ支持具（７ａ）を設置してパンチアダプタ（６）の軸方向撓み量を調整する制御手段（７）を構成した請求項２に記載の粉末成形装置。
【請求項４】
前記アダプタ支持具（７ａ）を、外部から操作可能なスクリュージャッキ（１４）のラム（１４ｃ）で構成して、パンチアダプタ（６）とアダプタ支持具（７ａ）間の距離の調
整を前記ラム（１４ｃ）の昇降によって行なうようにした請求項１〜３のいずれかに記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、対向配置する下パンチと上パンチの少なくとも一方が複数あり、その複数のパンチ（以下では分割体と言う）の長さや太さの違いによってそれぞれの分割体の成形圧による軸方向撓み量に差が発生する粉末成形装置、詳しくは、その軸方向撓み量の差を調整する機能を付与した粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結部品は、粉末成形装置で粉末を圧縮成形し、次いで、得られた圧粉体を焼結して製造される。粉末成形装置による圧粉体の成形は、ダイ、上パンチ及び下パンチを最小限の要素として備える金型装置（ダイセット）を用いて行なわれる。その金型装置は、圧粉体の形状によっては下パンチや上パンチを複数設けたものが用いられる。複数のパンチを組み合わせて構成されるパンチは、各分割体の長さや太さの違いによってそれぞれの分割体の成形圧による軸方向撓み量（以下では単に撓み量と言うが、それは全て軸方向撓み量を指す）に差が発生する。上パンチについては、各分割体の撓み量に差が発生しても問題が生じることは少ないが、下パンチについては、分割体の撓み量差が許容限度を越えると、粉末圧縮完了後の圧抜き時に、分割体の弾性復元量の差によってキャビティ内の圧粉体に無理な力が加わり、成形した圧粉体に亀裂を生じさせる大きな要因になる。
【０００３】
その対策として、設計時にパンチ及びパンチを保持する治具類の撓み量を計算し、各成形部（分割体）の撓み量の差を極力小さくする方法が採られ、場合によっては、分割体を支える床面に撓み量の差を吸収する撓み治具を備えさせることもある。撓み治具は、撓み
プレートなどで構成されるものであって、撓み量の小さい方の分割体の撓み量不足をその
撓み治具の撓みによって補う。
【０００４】
また、下記特許文献１が開示しているような対応策も考えられている。その特許文献１
は、金型の構造を工夫したものであって、第１下パンチの内側に配置される第２下パンチの外周成形面に段差をつけることで圧抜き時に第１下パンチと第２下パンチの復元量差で圧粉体（成形品）に加わる応力を複数個所に分散させて亀裂の発生を抑えるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−３００９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
金型の撓みの計算は、圧粉体の各成形部の密度を基準にして行なわれるが、設計時と量産時の密度が異なることが多々あり、各成形部の撓み量差を許容範囲内に納めるのが容易でない。一般には、分割体の撓み量差が５／１００程度あると圧粉体に亀裂が発生すると言われており、撓み量の計算が不十分なために各成形部の撓み量差が許容範囲を超えて圧粉体に亀裂が生じることがある。
【０００６】
また、撓み治具を用いて分割体の撓み量の差を吸収する方法は、治具の撓み吸収能を決定するのが容易でない。最適な撓み治具が１回の設計で決まることはまずなく、設計、解析、試作、金型装置への組み付け、取り外しを何回も繰り返して適切な撓み治具を得ているのが現状である。このような面倒な手法を採らざるを得ないのは、撓み治具の撓み量と戻り量の関係や必要な調整量などが数値化されておらず、明瞭な設計標準もないからにほかならない。
【０００７】
これに加えて、撓み治具を用いた調整では、治具が壊れたときに金型装置を分解して壊
れた治具を交換する必要があり、交換中の作業停止による粉末成形装置の稼働率低下の問
題も起こる。
【０００８】
この発明は、上記の不具合を解消するために、分割体の撓み量差の調整を、金型装置の分解や部品の入れ替えを行なわずに、簡単に行なえるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、ダイに形成されるキャビティに粉末を充填し、その充填粉末を、対向配置された上パンチと下パンチで圧縮成形する粉末成形装置に以下の要素を追加した。この発明の粉末成形装置は、上パンチと下パンチの少なくともどちらか一方を複数備える。その複数ある上パンチ、下パンチの中の少なくとも１つのパンチ（分割体）を上パンチ上面及び／若しくは下パンチ下面に設けたパンチアダプタで支持し、さらに、上パンチを支持したパンチアダプタの上部又は下パンチを支持したパンチアダプタの下部に、外部からの操作により前記パンチアダプタとの間の距離を調整するアダプタ支持具を設置した。パンチアダプタは、成形圧での撓みが許容されるもの、即ち、成形圧で撓んでパンチ支持面が軸方向に変位するように設計されたものを使用し、そのパンチアダプタの撓み量を同アダプタとの間の距離調整を行なったアダプタ支持具で制御する。
【００１０】
この発明の粉末成形装置は、成形圧による軸方向撓み量がそれぞれに異なるパンチ（分割体）を複数備えたものも考えられる。分割体の撓み量差が特に問題となるのは、下パンチが複数ある（複数の分割体で構成されている）粉末成形装置である。その装置では、複数ある下パンチの中の少なくとも１つのパンチ（分割体）を下パンチ下面に設けたパンチアダプタで支持し、そのパンチアダプタの下部に、撓み量の調整を行なう制御手段、即ち、パンチアダプタとの距離を調整する上記アダプタ支持具を設ける。
【００１１】
その装置のそれぞれの下パンチ分割体の撓み量差が許容限度を越える可能性があるときには、複数の下パンチ分割体を各分割体に対応させて設けるパンチアダプタで個別に支持し、各パンチアダプタの下部に撓み量の制御手段となるアダプタ支持具を具備させるとよい。
【００１２】
なお、アダプタ支持具は、外部から操作可能なスクリュージャッキのラムで構成したものが簡素で操作性にも優れて好ましいが、パンチアダプタとこのパンチアダプタを支持するベースプレートとの間に横から挿入可能な楔部材を介在し、この楔部材をアダプタ支持具として用いるものなどであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の粉末成形装置は、下パンチや上パンチの分割体の少なくとも１つをパンチアダプタで支持している。そのパンチアダプタは、剛性が一定しており、成形圧を受けたときに成形圧に応じた量だけ撓もうとする。ところが、実際の撓みは、アダプタ支持具（撓み量の制御手段）による規制位置で止まる。アダプタ支持具は、パンチアダプタとの間の距離を調整することができ、これにより、パンチアダプタで支持したパンチの撓み量を、０〜パンチアダプタの最大撓み量の範囲で調整して分割体相互の撓み量差を圧粉体の亀裂発生が確実に防止されるところまで小さくすることが可能になる。
【００１４】
パンチアダプタの撓み量の調整は、アダプタ支持具を軸方向に動かしてパンチアダプタとの間の距離を変化させるだけでよく、このときのアダプタ支持具の位置調整は外部からの操作によって行なえるため、金型装置の部品の入れ替え等は必要でなく、調整作業を簡単に行うことができる。
【００１５】
また、アダプタ支持具の距離調整量からパンチアダプタの撓み量と圧粉体に生じる亀裂の関係がわかるので、アダプタ支持具を交換するなどしたときに必要になる再調整も、先の調整作業で得たデータに基づいて簡単に行なえるようになる。
【００１６】
このほか、パンチアダプタとそのアダプタの撓み量を調整するアダプタ支持具（撓み量の制御手段）はどちらも単純な構造のものでよく、装置の複雑化や装置コストの上昇なども抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の粉末成形装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。例示の粉末成形装置１は、図６に示す圧粉体、即ち、本体部２１の中心に軸穴２２を有し、さらに本体部２１の他端側に突出したボス部２３を有する軸穴付き圧粉体２０を得るものである。
【００１８】
その粉末成形装置１の概要を図１に示す。この成形装置１は、成形穴２ａの穴面で圧粉体の本体部の外周面を成形するダイ２と、ダイの成形穴２ａに入り込んで圧粉体の本体部の一端面を加圧成形する上パンチ３と、成形穴２ａ内で待機して圧粉体の本体部の他端面を加圧成形する下１パンチ４−１及び圧粉体に形成されるボス部の端面を加圧成形する下２パンチ４−２の２者（この２者はこの発明で言う分割体）からなる下パンチ４と、圧粉体の中心の軸穴を成形するコアロッド５と、この発明を特徴付けるパンチアダプタ６及びそのパンチアダプタの撓み量を制御する撓み量制御手段７を組み合わせた金型装置（ダイセット）を備えている。その金型装置は、ダイ２と下パンチ４とコアロッド５との間に形成されるキャビティ８に粉末を充填し、その粉末を上下のパンチで圧縮して所望の圧粉体を得る。
【００１９】
ダイ２はダイプレート９に取り付けられている。ダイプレート９は、プレス機の下ラム（図示せず）などに連結されており、このダイプレート９に保持されたダイ２は粉末を圧縮するときに途中まで降下して一旦停止し、圧縮完了後にキャビティ８から圧粉体が払い出されるところまで引き下げられる。また、上パンチ３はプレス機の上ラム（これも図示せず）に駆動される上パンチプレート１０に、下２パンチ４−２はダイの駆動機構とは別の駆動機構（図示せず）によって昇降させる下パンチプレート１１にそれぞれ取り付けられ、さらに、下１パンチ４−１はパンチアダプタ６に、パンチアダプタ６と撓み量制御手段７はベースプレート１２にそれぞれ取り付けられている。
【００２０】
下２パンチ４−２は、図２に示すように、下１パンチ４−１の内側に挿入されており、その長さは下１パンチ４−１の長さよりも長い。また、その外径は下１パンチ４−１の外径よりも小さく、従って、成形圧による撓み量は、下２パンチ４−２の方が下１パンチ４−１よりも大きくなる。その撓み量差を許容範囲内に納めるために、パンチアダプタ６を用いて下１パンチ４−１の撓み量不足を補う。
【００２１】
パンチアダプタ６は、パンチ支持面６ａを有し、そのパンチ支持面６ａで下１パンチ４−１を支えている。このパンチアダプタ６は、材質、厚み、中心から支持点までの距離などを適切に設定して成形圧で撓みを生じるように設計されており、外周部をスペーサ１３で受け支えてベースプレート１２上に設置される。このパンチアダプタ６のパンチ支持面６ａに対応した部分（パンチ支持部）は非支持の状態になっており、下１パンチ４−１に成形圧が加わると、そのときの荷重で非支持部が撓んでパンチ支持面６ａが垂下し、その際の垂下量が下１パンチ４−１の撓み量に加算されて下１、下２パンチの撓み量差が調整される。
【００２２】
撓み量制御手段７は、パンチアダプタ６の下方に設置されている。この撓み量制御手段
７は、パンチアダプタ６との間の距離を調整可能なアダプタ支持具７ａを有している。
【００２３】
例示の撓み量制御手段７は、図２に示すスクリュージャッキ１４で構成されたものである。スクリュージャッキ１４は、回転操作を外部から行なえるウォーム１４ａとウォームホイール１４ｂとからなるウォームギヤと、そのウォームギヤのウォームホイール１４ｂを取り付けた円筒状のラム１４ｃを備えている。ラム１４ｃの外周には台形雄ねじ１４ｄが形成され、その台形雄ねじ１４ｄがベースプレート１２に設けられた雌ねじ１４ｅにねじ合わされている。
【００２４】
このスクリュージャッキ１４のラム１４ｃがアダプタ支持具７ａとして用いられている。ウォーム１４ａを外部から操作して回転させると、ラム１４ｃに推力が生じてそのラム１４ｃが昇降し、その昇降量を制御することでアダプタ支持具７ａ（ラム１４ｃ）からパンチアダプタ６までの間の距離が調整される。
成形圧を受けたパンチアダプタ６は、図３に示すように、下方に待機しているアダプタ支持具７ａ（ラム１４ｃ）に受け支えられ、その位置で撓みが止まる。従って、アダプタ支持具７ａからパンチアダプタ６までの距離（図２の隙間ｇ）を変えることでパンチアダプタ６の撓み量を調整することができる。
【００２５】
下パンチ４の各分割体の撓み調整は、経験的に０〜１ｍｍ程度の調整量を確保すればよいことがわかっている。この発明の粉末成形装置１は、パンチアダプタ６の成形圧による最大撓み量を例えば１ｍｍに設定すると、下１パンチ４−１と下２パンチ４−２の撓み量の差を０〜１ｍｍの範囲で調整することができ、下１，下２の各パンチの撓み量差に起因した圧粉体の亀裂発生を、アダプタ支持具の軸方向位置を調整する簡単な作業によって防止することが可能になる。
【００２６】
また、撓み量制御手段７を備えると、パンチアダプタ６の撓み量と圧粉体に生じる亀裂の関係がわかるので、アダプタ支持具を交換するなどしたときに必要になる再調整も、先の調整作業で得たデータに基づいて簡単に行なえるようになる。
【００２７】
以上の説明は、下パンチが複数ある場合を例に挙げて行なったが、上パンチ或いは下パンチと上パンチの双方が複数設けられる粉末成形装置もある。上パンチも、複数の分割体の成形圧による撓み量差が大きいと、下パンチほどではないが圧粉体に亀裂などを生じさせることが考えられる。粉末圧縮完了後の圧抜きは、通常、上パンチによる加圧を緩める方法でなされるが、複数の分割体の成形圧による撓み量差が大きいと、このときに上パンチの一部の分割体が他の一部の分割体に先行して除圧される状況が起こって圧粉体の一部に荷重が偏って作用する。その状況は長く続くわけではないが好ましいことではない。従って、この発明は上パンチに適用してもその有効性を発揮する。この発明を上パンチに適用するときには、上パンチの上面をパンチアダプタで支持し、そのパンチアダプタの上部にアダプタ支持具（先に説明したものと同一構造のものでよい）を設置する。
【００２８】
なお、圧粉体の形状によっては、下パンチや上パンチが３個或いはそれ以上設けられる。分割体の数が仮に３の下パンチを有する粉末成形装置は、この発明で云う下２パンチを２個備えたものになる。その２個の下２パンチが下１パンチに対して共に許容限度を越える撓み量差を発生するときには、２個の下２パンチを各下２パンチに対応させて設けるパンチアダプタで個別に支持し、各パンチアダプタに撓み量制御手段７を具備させる。下２パンチが２個以上ある装置や上パンチが２個以上あるものも同様とする。
【００２９】
図４、図５は、撓み量制御手段の他の実施形態を示している。この撓み量制御手段７は、パンチアダプタ６とベースプレート１２との間に横から挿入可能な楔部材１５ａを有する調整機構１５を介在し、この機構の楔部材１５ａをアダプタ支持具として用いる。パンチアダプタ６の下面（上パンチに適用するものはパンチアダプタ６の上面）には、楔部材１５ａの傾斜した上面に対応させたテーパ面１５ｂを設けてあり、そのテーパ面１５ｂが撓み規制位置で楔部材１５ａによって受け支えられる。
【００３０】
楔部材１５ａには、支持部材１５ｃによって定位置回転可能に支持された調整ボルト１５ｄがねじ込まれており、その調整ボルト１５ｄの回転操作によって楔部材１５ａがベースプレート１２上を金型装置の平面視において軸心基準で放射方向にスライドする。そのスライドによって楔部材１５ａの上面の高さ位置が変化し、パンチアダプタ６と楔部材１５ａとの間の距離（即ちパンチアダプタ６の撓み量）が調整される。
【００３１】
この図４、図５の撓み量制御手段７は、スライド調整を個々に行う楔部材１５ａを複数個設ける必要があるので、図２の撓み量制御手段に比べると調整の手間が増えるが、このようなものでも、金型装置の分解や部品の入れ替えを行なわずにパンチアダプタ６の撓み量を所定の範囲内で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の粉末成形装置の要部の概要を示す断面図
【図２】図１の装置の一部を拡大して示す部分破断正面図
【図３】図２のパンチアダプタが成形圧でアダプタ支持具に受け止められる位置まで撓んだ状態を示す図
【図４】撓み量制御手段の他の例の概要を示す平面図
【図５】図４のＸ−Ｘ線に沿った断面図
【図６】図１の装置で成形される圧粉体の斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１          粉末成形装置
２          ダイ
２ａ        成形穴
３          上パンチ
４          下パンチ
４−１        下１パンチ
４−２        下２パンチ
５          コアロッド
６          パンチアダプタ
６ａ        パンチ支持面
７          撓み量制御手段
７ａ        アダプタ支持具
８          キャビティ
９          ダイプレート
１０        上パンチプレート
１１        下パンチプレート
１２        ベースプレート
１３        スペーサ
１４        スクリュージャッキ
１４ａ      ウォーム
１４ｂ      ウォームホイール
１４ｃ      ラム
１４ｄ      台形雄ねじ
１４ｅ      雌ねじ
１５        調整機構
１５ａ      楔部材
１５ｂ      テーパ面
１５ｃ      支持部材
１５ｄ      調整ボルト
【図１】
2009018318.tif 000003
【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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