JP3704433B2

JP3704433B2 - Powder pressing method

Info

Publication number: JP3704433B2
Application number: JP24428698A
Authority: JP
Inventors: 義博松本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2018-08-31
Also published as: JP2000071223A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーモスタット用ケースなどの電気部品用ケース、及びこれを製造するための粉末加圧成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家電製品、ＯＡ機器、自動車等の温度制御部品として、図６の様なサーモスタットが用いられている。コーヒーメーカーのヒーター部の温度制御、複写機のトナー焼き付け部の温度制御がその使用例である。
【０００３】
サーモスタットの温度制御機構は、バイメタル３９の温度変化による弧状の変形量を摺動ピン４０を介して、接点金具４２のたわみ量とし、リベット４３で固定された端子電極４４への接触有無を電気のスイッチ機構にしたもので、所定の温度になると電気の流れを遮断し、異常な高温に上昇しない様に制御する***品である。
【０００４】
このサーモスタットに使用されるケース４１は、サーモスタットの機構部品であるバイメタル３９、摺動ピン４０、接点金具４２を保護し、ピンガイド４５を保持するケースで、各部品を保持するために有底筒状体をしており、キャップ４６にて固定する為、開口側の外周にツバを有する形状である。また、絶縁性を維持するために、セラミックスから形成されている。
【０００５】
そこで、開口側の外周にツバを有する筒状体をセラミックスの粉末加圧成形で成形する際、従来は、図４（ａ）に示すようにキャビティ部を下側に向け成形する方法が一般的であった。この成形方法は、第１上パンチ２１、第１下パンチ２２、第２下パンチ２３、ウス２４に充填された粉末２５を第１上パンチ２１で圧縮させ成形体２６を得る方法である。
【０００６】
また、図４（ｃ）に示す有底筒状体で外周にツバを有する成形体２７は、キャビティ部２８を有し、且つ外周にツバ部２９を有するものであるため、この形状を得るには、上記の方法で成形した後に、図４（ｂ）に示すように成形体２６の切削しろ３０を切削加工、又は焼結後研削加工を施さなければならなかった。
【０００７】
しかし、後者の焼結後研削加工では、加工コストが高く実用的ではなかった。また、前者の切削加工を施したサーモスタット用ケースでは、切削バイトの加工筋が表面に残り、外周面の表面粗度が１．８μｍ以上であった。その為、この表面に電圧、制御温度等の繊細な文字を印刷すると、にじみが生じる等の不都合があった。
【０００８】
なお、図４（ｃ）に示す形状となるように成形するためには、上パンチを２つに分割し、第１上パンチ、第２上パンチ、第１下パンチ、第２下パンチ、ウスで構成された金型で成形を行う必要があるが、この場合は、ツバを形成する為の第１上パンチの厚みが上記切削しろと同じ寸法であり、非常に薄い為、金型の強度が保たず成形することができなかった。
【０００９】
更に図４（ｃ）に示す形状の開口部と反対側にさらに凸形状を有するような形状の成形体については粉末加圧成形において同時成形ができなかった。このような形状とする為には、別途成形した凸形状の成形体を焼結過程で結合させなければならなかった。
【００１０】
例えば、図５（ｅ）に示すような形状の成形体３１を作製する場合は、まず、上記と同様に、図５（ａ）（ｃ）のようにしてツバ部２９を形成した成形体２７を作製する。一方、図５（ｂ）に示すように、第１上パンチ３２、第１下パンチ３３、第２下パンチ３４、ウス３５の金型で構成されウス３５に充填された粉末３６を第１上パンチ３２で圧縮させて、図５（ｄ）に示すような凸部３７を有する成形体３８を作製し、図５（ｅ）に示すように両者を焼結過程で結合させなければならなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様に、従来の方法では、外周にツバを有する有底筒状体の焼結体を得るには、粉末加圧成形、切削、焼成の少なくとも３工程が必要である。また、外周にツバを有する筒状体の開口部と反対側の面に凸形状を有する焼結体を得るには、二種類の成形体の成形工程、二つの成形体の接合、焼成の少なくとも４工程が必要であり、またこれにツバを有する焼結体を得るには、切削加工が追加され少なくとも５工程が必要であった。
【００１２】
その為、工程が長く手間がかかり、更に加工コストがかかるプロセスであった。又、この方法でサーモスタット用ケースなどの電気部品用ケースを作製すると、ケースの表面に加工筋が残り、繊細な文字の印刷には不向きであった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内周に段部を備えたウスと、下パンチと、上記段部に対応する位置に備えた第１上パンチ及びその内側に備えた第２上パンチからなる金型を用い、充填された粉末を、まず第１上パンチを下降させてウスの段部近傍を加圧し、その後、各上下パンチを加圧することすることにより、外周にツバを有する有底筒状の成形体を成形するものである。
【００１４】
また、本発明は、上記方法で成形し、焼成して電気部品用ケースを構成することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図によって説明する。
【００１６】
図１（ｂ）に示す様に本発明のセラミックの粉末加圧成形方法によって得られる有底筒状体で外周にツバを有する成形体１は、キャビティ部２とその開口側の外周に備えたツバ部３を有するものである。
【００１７】
この成形体１の成形方法は、図１（ａ）に示す様に、第１上パンチ４、キャビティ部２を形成する為の第２上パンチ５、第１下パンチ６、ツバ部３を形成する為の段部７を有するウス８の金型で構成される。そして、キャビティ底部と壁部の圧縮比を揃える為に、粉末９を充填したウス８にまず第２上パンチ５を挿入し余分な粉末をウスから逃がし、その後第１上パンチ４をウス内に挿入し両パンチでウス内の粉末を圧縮し成形体１を得ることができる。
【００１８】
図３に粉末加圧成形の加圧工程を詳細に示す。まず、図３（ａ）に示すように、内周に段部７を備えたウス８と第１下パンチ６で形成される空間に粉末９を充填し、第２上パンチ５をウス８内に挿入して余分な粉末をウスから逃がし、第１上パンチ４と第２上パンチ５を下降させる。そして、図３（ｂ）に示すように、まず第１上パンチ４にてツバとなるウスの段部７近傍を加圧した後、図３（ｃ）に示すように、ウス８を下降させながら第１上パンチ４と第２上パンチ５を下降させ全体を加圧することにより全体を形成する。
【００１９】
この様な方法で成形することにより、切削加工なしで、外周にツバを有する有底筒状体の成形体１を容易に得ることができる。
【００２０】
また、他の実施形態を図２（ｂ）に示す様に、セラミックの粉末加圧成形におけるキャビティ部と反対側の面に凸形状を有し、更にツバをも有する成形体１０も同様にして成形することができる。
【００２１】
図２（ａ）に示す様に、第１上パンチ１４、キャビティ部１１を形成する為の第２上パンチ１５、凸部１３を形成する為の第１下パンチ１６と第２下パンチ１７、ツバ部１２を形成する為の段部１８を有するウス１９の金型を用いる。そして、上記と同様に、キャビティ底部と壁部の圧縮比を揃える為に粉末２０を充填したウス１９に、まず第２上パンチ１５を挿入し余分な粉末をウスから逃がし、その後第１上パンチ１４をウスに挿入し両パンチでウス内の粉末を圧縮し成形体１０を得ることができる。
【００２２】
この方法によれば、キャビティ部を形成した面と反対側の面に凸形状を有する成形体を容易に形成することができる。
【００２３】
上記各成形体１、１０を所定条件で焼成して、図６に示す様なサーモスタット用ケース４１とすることができる。この時、ケースの外周は、焼成したままの面であり、切削ではなく金型で形成してある為、表面粗度（Ｒａ）１．８μｍ以下の滑らかな面とできる。その為、この面に印刷を施してもにじみが生じにくい。
【００２４】
また、このサーモスタット用ケースは、ステアタイト、アルミナ以外にフォルステライト、ムライト、コーディエライト等の各種セラミックスが使用可能である。
【００２５】
さらに、サーモスタット用ケースに限らず、その他の各種電気部品用のケースに本発明を適用できることはいうまでもない。
【００２６】
【実施例】
ここで、本発明実施例として図１に示す有底筒状体で外周にツバを有する成形体１を試作した。サイズは、外径ａ１５．０ｍｍ、ツバ下径ｂ１４．４ｍｍ、キャビティ径ｃ１２．４ｍｍ、厚みｄ６．８ｍｍ、キャビティ深さｅ４．８ｍｍ、ツバ厚みｆ０．８ｍｍである。この形成体は、図４に示す従来の方法で成形し、切削加工を施した成形体と有意差無しの寸法精度であった。又、本発明実施例では表面の加工筋をなくすことができ、表面粗度は１．８μｍ以下であった。
【００２７】
次に、本発明の実施例として図２に示すキャビティ部を形成した面と反対側の面に凸形状を有する成形体で更にツバをも有する成形体１０を試作した。サイズは、外径ｇ１５．０ｍｍ、ツバ下径ｈ１４．４ｍｍ、キャビティ径ｉ１２．４ｍｍ、厚みｊ１１．５ｍｍ、キャビティ深さｋ４．８ｍｍ、ツバ厚みｌ０．８ｍｍ、凸部間隔ｍ６．７ｍｍ、凸部高さｎ１．６ｍｍである。この形成体は、図５に示す従来の方法で成形し、切削加工を施した成形体と凸形状の成形体との結合体と有意差無しの寸法精度であった。又、本発明実施例では表面の加工筋をなくすことができ、表面粗度は１．８μｍ以下であった。
【００２８】
【発明の効果】
この様に本発明によれば、内周に段部を備えたウスと、下パンチと、上記段部に対応する位置に備えた第１上パンチ及びその内側に備えた第２上パンチからなる金型を用い、上記ウスと下パンチで形成される空間に粉末を充填し、まず第１上パンチを下降させてウスの段部近傍を加圧した後、各上下パンチを加圧することにより、外周ツバ部を備えた有底筒状体を容易に成形することができる。
【００２９】
従って、製造工程を短縮することができ、且つ安価に製品を供給することができる。又、切削加工をなくすることにより、表面の加工筋がなくなり、繊細な文字の印刷にも適した表面状態に仕上げることができ、極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の粉末加圧成形方法で用いる金型の断面図、（ｂ）は（ａ）によって得られる成形体の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の粉末加圧成形方法で用いる金型の断面図、（ｂ）は（ａ）によって得られる成形体の断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の粉末加圧成形の加圧工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）は従来の粉末加圧成形方法で用いる金型の断面図、（ｂ）は（ａ）によって得られる成形体の断面図、（ｃ）は成形体の切削加工を施した状態の断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は従来の粉末加圧成形方法で用いる金型の断面図、（ｂ）は従来の粉末加圧成形方法で用いる凸形状を有する成形体の金型断面図、（ｃ）は（ａ）によって得られる成形体の断面図、（ｄ）は（ｂ）によって得られる成形体の断面図、（ｅ）は二つの成形体を接合させた形成体の断面図である。
【図６】サーモスタットの構造図である。
【符号の説明】
１、１０：成形体
２、１１：キャビティ
３、１２：ツバ
４、１４：第１上パンチ
５、１５：第２上パンチ
６、１６：第１下パンチ
１７：第２下パンチ
７、１８：段部
８、１９：ウス
９、２０：粉末
４１：ケース
４２：接点金具
４３：リベット
４４：端子電極
４５：ピンガイド
４６：キャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a case for an electrical component such as a case for a thermostat, and a powder pressure molding method for producing the case.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a thermostat as shown in FIG. 6 has been used as a temperature control component for home appliances, OA equipment, automobiles and the like. The temperature control of the heater part of the coffee maker and the temperature control of the toner printing part of the copying machine are examples of its use.
[0003]
The temperature control mechanism of the thermostat uses the amount of arc deformation due to the temperature change of the bimetal 39 as the amount of deflection of the contact fitting 42 via the slide pin 40, and determines whether or not the terminal electrode 44 fixed by the rivet 43 is in contact with the electric. It is a switch mechanism that is a safety component that controls the electrical flow to be cut off at a predetermined temperature so that it does not rise to an abnormally high temperature.
[0004]
A case 41 used in this thermostat is a case that protects the bimetal 39, the sliding pin 40, and the contact metal fitting 42, which are mechanical parts of the thermostat, and holds a pin guide 45. A bottomed tube is used to hold each part. In order to be fixed by the cap 46, it has a shape with a flange on the outer periphery on the opening side. Moreover, in order to maintain insulation, it is formed from ceramics.
[0005]
Therefore, when forming a cylindrical body having a flange on the outer periphery of the opening side by powder pressure forming of ceramics, conventionally, a method of forming the cavity portion downward as shown in FIG. Met. This forming method is a method of obtaining a formed body 26 by compressing the powder 25 filled in the first upper punch 21, the first lower punch 22, the second lower punch 23, and the mouse 24 with the first upper punch 21.
[0006]
In addition, a molded body 27 having a bottomed cylindrical body shown in FIG. 4C and having a flange on the outer periphery has a cavity portion 28 and a flange portion 29 on the outer periphery. After forming by the above method, the cutting margin 30 of the molded body 26 had to be cut or ground after sintering as shown in FIG. 4 (b).
[0007]
However, the latter post-sintering grinding process is not practical because of high processing costs. Moreover, in the case for thermostats which performed the former cutting process, the processing streaks of the cutting bit remained on the surface, and the surface roughness of the outer peripheral surface was 1.8 μm or more. Therefore, when delicate characters such as voltage and control temperature are printed on the surface, there is a problem such as blurring.
[0008]
In addition, in order to shape | mold so that it may become a shape shown in FIG.4 (c), an upper punch is divided | segmented into two, a 1st upper punch, a 2nd upper punch, a 1st lower punch, a 2nd lower punch, a usus However, in this case, the thickness of the first upper punch for forming the flange is the same size as the above cutting margin and is very thin. However, it could not be formed without maintaining.
[0009]
Further, a molded body having a shape further having a convex shape on the side opposite to the opening portion having the shape shown in FIG. In order to obtain such a shape, a separately formed convex shaped body had to be bonded during the sintering process.
[0010]
For example, when the molded body 31 having the shape as shown in FIG. 5E is manufactured, first, the molded body 27 in which the flange portion 29 is formed as shown in FIGS. Is made. On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), the powder 36 filled in the mouse 35 including the first upper punch 32, the first lower punch 33, the second lower punch 34, and the mouse 35 is put into the first upper punch 32. It was compressed by the punch 32 to produce a molded body 38 having a convex portion 37 as shown in FIG. 5 (d), and both had to be bonded in the sintering process as shown in FIG. 5 (e). .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional method, in order to obtain a sintered body having a bottomed cylindrical body having a flange on the outer periphery, at least three steps of powder pressing, cutting, and firing are necessary. Further, in order to obtain a sintered body having a convex shape on the surface opposite to the opening of the cylindrical body having a flange on the outer periphery, at least the molding process of two types of molded bodies, the joining of two molded bodies, and firing Four steps were required, and in order to obtain a sintered body having a brim in this, cutting was added and at least five steps were required.
[0012]
For this reason, the process is long and time-consuming, and the processing cost is high. Further, when a case for an electrical component such as a thermostat case is produced by this method, a processing line remains on the surface of the case, which is unsuitable for printing delicate characters.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses a mold comprising a mouse having a step on the inner periphery, a lower punch, a first upper punch provided at a position corresponding to the step, and a second upper punch provided on the inside thereof. First, the first upper punch is lowered to pressurize the vicinity of the step portion of the mouse, and then the upper and lower punches are pressed to form a bottomed cylindrical molded body having a flange on the outer periphery. It is to be molded.
[0014]
In addition, the present invention is characterized in that an electrical component case is formed by molding and firing by the above method.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
As shown in FIG. 1 (b), a bottomed cylindrical body 1 obtained by the ceramic powder pressure molding method of the present invention and having a flange on the outer periphery is provided on the outer periphery of the cavity portion 2 and its opening side. The collar portion 3 is provided.
[0017]
As shown in FIG. 1A, the molding 1 is formed by forming a first upper punch 4, a second upper punch 5 for forming a cavity portion 2, a first lower punch 6, and a flange portion 3. It is comprised with the metal mold | die of the usus 8 which has the step part 7 for doing. In order to make the compression ratio between the bottom of the cavity and the wall uniform, the second upper punch 5 is first inserted into the mouse 8 filled with the powder 9 to allow excess powder to escape from the mouse, and then the first upper punch 4 is put into the mouse. The molded body 1 can be obtained by inserting and compressing the powder in the mouse with both punches.
[0018]
FIG. 3 shows in detail the pressing process of powder pressing. First, as shown in FIG. 3 (a), a powder 9 is filled in a space formed by a mouse 8 having a step 7 on the inner periphery and a first lower punch 6, and the second upper punch 5 is placed inside the mouse 8. To remove excess powder from the mouse and lower the first upper punch 4 and the second upper punch 5. Then, as shown in FIG. 3B, first, the first upper punch 4 pressurizes the vicinity of the step portion 7 of the mouse that becomes a brim, and then lowers the mouse 8 as shown in FIG. 3C. The whole is formed by lowering the first upper punch 4 and the second upper punch 5 and pressurizing the whole.
[0019]
By molding by such a method, the bottomed cylindrical molded body 1 having a flange on the outer periphery can be easily obtained without cutting.
[0020]
Further, as shown in FIG. 2B, another embodiment has a convex shape on the surface opposite to the cavity portion in the ceramic powder pressure molding, and the molded body 10 having a flange also has the same manner. Can be molded.
[0021]
2A, the first upper punch 14, the second upper punch 15 for forming the cavity portion 11, the first lower punch 16 and the second lower punch 17 for forming the convex portion 13, A die 19 having a step portion 18 for forming the brim portion 12 is used. In the same manner as described above, the second upper punch 15 is first inserted into the mouse 19 filled with the powder 20 in order to make the compression ratio between the cavity bottom and the wall equal, and then the excess powder is released from the mouse, and then the first upper punch. 14 can be inserted into a mouse and the powder in the mouse can be compressed with both punches to obtain a molded body 10.
[0022]
According to this method, a molded body having a convex shape on the surface opposite to the surface on which the cavity portion is formed can be easily formed.
[0023]
Each of the molded bodies 1 and 10 can be fired under predetermined conditions to form a thermostat case 41 as shown in FIG. At this time, the outer periphery of the case is an as-fired surface and is formed by a mold instead of cutting, so that it can be a smooth surface having a surface roughness (Ra) of 1.8 μm or less. Therefore, even if printing is performed on this surface, bleeding is unlikely to occur.
[0024]
In addition to steatite and alumina, various ceramics such as forsterite, mullite, and cordierite can be used for the thermostat case.
[0025]
Furthermore, it goes without saying that the present invention can be applied not only to the case for thermostats but also to cases for various other electrical components.
[0026]
【Example】
Here, as a working example of the present invention, a molded body 1 having a bottomed cylindrical body shown in FIG. The size is an outer diameter a15.0 mm, a flange lower diameter b14.4 mm, a cavity diameter c12.4 mm, a thickness d6.8 mm, a cavity depth e4.8 mm, and a flange thickness f0.8 mm. This formed body was dimensional accuracy with no significant difference from the formed body formed by the conventional method shown in FIG. In the embodiment of the present invention, surface streaks could be eliminated and the surface roughness was 1.8 μm or less.
[0027]
Next, as an example of the present invention, a molded body 10 having a convex shape on a surface opposite to the surface on which the cavity portion shown in FIG. The size is as follows: outer diameter g15.0 mm, collar lower diameter h14.4 mm, cavity diameter i12.4 mm, thickness j11.5 mm, cavity depth k4.8 mm, collar thickness l0.8 mm, convex spacing m6.7 mm, convex height The thickness is n1.6 mm. This formed body had a dimensional accuracy with no significant difference from the combined body of the formed body formed by the conventional method shown in FIG. In the embodiment of the present invention, surface streaks could be eliminated and the surface roughness was 1.8 μm or less.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is composed of a mouse having a stepped portion on the inner periphery, a lower punch, a first upper punch provided at a position corresponding to the stepped portion, and a second upper punch provided therein. Using a mold, filling the space formed by the above-mentioned mouse and lower punch, first lowering the first upper punch and pressurizing the vicinity of the step portion of the mouse, then pressurizing each upper and lower punch, A bottomed cylindrical body having an outer peripheral flange portion can be easily formed.
[0029]
Therefore, the manufacturing process can be shortened and the product can be supplied at low cost. Further, by eliminating the cutting process, the surface streaks are eliminated, and it is possible to finish the surface state suitable for printing delicate characters, which is extremely effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view of a mold used in the powder pressure molding method of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a molded body obtained by (a).
2A is a cross-sectional view of a mold used in the powder pressure molding method of the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view of a molded body obtained by (a).
FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing a pressing process of powder pressure molding according to the present invention.
4A is a cross-sectional view of a mold used in a conventional powder pressure molding method, FIG. 4B is a cross-sectional view of a molded body obtained by (a), and FIG. 4C is a diagram illustrating cutting of the molded body. It is sectional drawing of the state which carried out.
5A and 5B are cross-sectional views of a mold used in a conventional powder pressure molding method, and FIG. 5B is a cross-sectional view of a mold having a convex shape used in a conventional powder pressure molding method. (C) is a cross-sectional view of a molded body obtained by (a), (d) is a cross-sectional view of a molded body obtained by (b), and (e) is a cross-sectional view of a formed body obtained by joining two molded bodies. It is.
FIG. 6 is a structural diagram of a thermostat.
[Explanation of symbols]
1, 10: Molded body 2, 11: Cavity 3, 12: Brim 4, 14: First upper punch 5, 15: Second upper punch 6, 16: First lower punch 17: Second lower punch 7, 18: Stepped portion 8, 19: Us 9, 20: Powder 41: Case 42: Contact metal fitting 43: Rivet 44: Terminal electrode 45: Pin guide 46: Cap

Claims

内周に段部を備えたウスと、下パンチと、上記段部に対応する位置に備えた第１上パンチ及びその内側に備えた第２上パンチからなる金型を用い、上記ウスと下パンチで形成される空間に粉末を充填し、まず第２上パンチをウス内に挿入し、次に第１上パンチを下降させてウスの段部近傍を加圧した後、各上下パンチを加圧することにより、外周にツバを有する筒状体を成形する工程からなる粉末加圧成形方法。Using a mold comprising a mouse having a step on the inner periphery, a lower punch, a first upper punch provided at a position corresponding to the step, and a second upper punch provided on the inside thereof, the mouse and the lower After filling the space formed by the punch with powder, first insert the second upper punch into the mouse, then lower the first upper punch and pressurize the vicinity of the step of the mouse, then add each upper and lower punch. A powder pressure forming method comprising a step of forming a cylindrical body having a flange on the outer periphery by pressing.