JP6015495B2 - 粉末成形装置 - Google Patents
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Description
例えば特許文献1に開示された粉末成形装置は、金型機能部として、ダイセットと複数のパンチセットからなるパンチセット群とを備えている。ダイセットは、ダイプレート及び連結ロッドを含み、パンチセットは、パンチプレート及び連結ロッドを含む。また、駆動機能部として、複数のパンチセットにそれぞれ対応する油圧シリンダ群を備えている。この粉末成形装置は、パンチを多段で構成することで、多段の成形品を成形可能である。
この粉末成形装置は、ベースプレートと、ダイを支持するダイプレートをベースプレートに対して昇降駆動可能なダイ駆動部と、上パンチを支持する上パンチプレートをベースプレートに対して昇降駆動可能な上パンチ駆動部と、下パンチユニットとを備える。下パンチユニットは、ベースプレートに搭載され、下パンチ、複数のコア、及び、複数のコアを下パンチに対して相対移動させることが可能なコアアクチュエータが一体に組み立てられている。ここで、コアアクチュエータは、例えば油圧シリンダである。
複数のコアは、下パンチの中心軸上に設けられるセンタコア、及び、センタコアの外側に周方向に沿って設けられる複数のサイドコアを含む。
複数のコアアクチュエータは、シリンダ室内を摺動可能なピストン、及び、基端がピストンに結合され、先端がコアのキャビティとは反対側の端部であるフランジ部を固定するコアプレートに結合されたピストンロッドを含む。
下パンチユニットの高さ方向において、サイドコアを駆動するコアアクチュエータのピストンは、センタコアを駆動するコアアクチュエータのピストンと、センタコアのフランジ部との間に配置されている。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による粉末成形装置は、焼結工法の前工程として金属等の粉末材料を加圧圧縮成形する装置である。図1に示すように、粉末成形装置100は、ベースプレート11、上ラム12、ガイドポスト13、ダイ駆動部70、上パンチ駆動部80、下パンチユニット20、その他図示しない支持台、制御盤等を備えた縦型機である。
なお、図1を装置の正面視とすると、側面視はほぼ同様であるため、図示を省略する。また、図1において中心軸O上に図示された部材は、原則として同軸に配置されている。
下パンチ2は、ダイ5の型穴51に内挿される。サイドコア3及びセンタコア4は、端面において下パンチ2の輪郭の内側に下パンチ2と分離して設けられている。すなわち、下パンチ2が型穴51に内挿された状態で、型穴51の内側に設けられている。
サイドコアシリンダ37及びセンタコアシリンダ47は、特許請求の範囲に記載の「コアアクチェータ」に相当し、それぞれサイドコア3及びセンタコア4を下パンチ2に対して相対移動させる。本実施形態では油圧シリンダが用いられる。
ベースプレート11上に、センタコアシリンダブロック471が固定部材48によって固定されている。センタコアシリンダブロック471の上には、サイドコアシリンダブロック371、圧受けシャフト27、下パンチプレート26及び下パンチ押え25が順に積み重ねられ、固定される。下パンチ押え25及び下パンチプレート26は、下パンチ2のフランジ部を挟んで固定する。したがって、本実施形態では下パンチ2は不動である。
ピストンロッド474の先端には、センタコア4のフランジ部を挟んで固定するセンタコア押え45及びセンタコアプレート46が結合されている。これにより、センタコアシリンダ47の動作によって、センタコア4を下パンチ2に対して昇降駆動可能である。
ピストンロッド374の先端には、サイドコア3のフランジ部を挟んで固定するサイドコア押え35及びサイドコアプレート36が結合されている。これにより、サイドコアシリンダ37の動作によって、サイドコア3を下パンチ2に対して昇降駆動可能である。
なお、圧受けシャフト27、ガイドピン49等は、図2に示される断面以外の箇所を含め、バランスを考慮して複数配置されている。
なお、ダイ5は、「ベースプレート11に搭載される」と定義される下パンチユニット20自体には含まれない。ただし、下パンチユニット20を交換するとき、下パンチ2の外径や嵌合長さが変わる場合等には、ダイ5は、下パンチユニット20とセットで交換される。
装置の初期位置では、サイドコア3の端面32及びセンタコア4の端面42の高さは、下パンチ2の端面24及びダイ5の端面54の高さと一致する。この高さ位置は、後述するように、ダイ5の端面54の下限位置DLに相当する。
この成形品P1は、例えば電磁アクチュエータの部材として用いられる。例えばセンタ貫通孔Hcはシャフトの挿通穴として、サイド貫通孔Hsは取付用ボルトの挿通穴として利用される。
また、下パンチユニット20における下パンチ2、サイドコア3、センタコア4及びダイ5の各端面24、32、42、54の下限位置をDL、上限位置をDHと示す。
図4に示すように、図3(b)に示す初期位置から、まずダイ5の端面54が上限位置DHまで上昇する。そして、ダイ5の内壁52と、下パンチ2、サイドコア3及びセンタコア4の各端面24、32、42とで区画された仮のキャビティC’に粉末材料Mが充填準備として投入される。
続いて図5に示すように、サイドコア3の端面32及びセンタコア4の端面42が上限位置DHまで上昇し、下パンチ2の端面24から突出する。この状態で、ダイ5の内壁52、下パンチ2の端面24、サイドコア3及びセンタコア4の外壁31、41で区画された空間が真のキャビティCとなる。この例では、キャビティCの容積は、サイドコア3及びセンタコア4の突出分に相当する容積だけ仮のキャビティC’よりも小さい。したがって、投入された粉末材料Mの上面が持ち上がる。図5では、便宜上、粉末材料Mの上面が上限位置DHに一致するように図示してあるが、実際の工程では、キャビティCからあふれ出た粉末材料Mの上面を「すり切り」する場合等もある。こうして、粉末材料MはキャビティCに充填される。
次に、図6に示すように、上パンチ6が下降する。すると、上パンチ6の外壁61はダイ5の型穴内壁52に、上パンチ6のセンタコア嵌合穴62はセンタコア4の外壁41に、上パンチ6のサイドコア嵌合穴63はサイドコア3の外壁31にそれぞれ同時に嵌合する。この状態で上パンチ6がさらに所定位置まで下降し、所定の温度、圧力下で所定時間維持されることで、粉末材料Mは加圧圧縮されて硬化し、成形品P1となる。
その後、図7に示すように、上パンチ6が元の位置まで上昇し、また、サイドコア3、センタコア4及びダイ5の端面42が下限位置DLまで下降する。これにより、成形品P1が下パンチユニット20から抜き出される。
<取り出し工程>
最後に図8に示すように、成形品P1は、図示しない取り出し手段によって外部へ取り出される。
(ア)本発明の粉末成形装置を有効に適用可能な成形品の他の例を、図9(c)、(d)、(e)に示す。
図9(c)に示す成形品P2は、センタ貫通孔Hcのみを有している。この場合、下パンチユニットは、コアとしてセンタコア4のみを備えればよい。また他の例では、3段以上のコアを備えることにより、成形品P1に対し、サイド貫通孔Hsの外側にさらに多重のサイド貫通孔を有する成形品等に適用することができる。
図9(e)に示す成形品P4は、下パンチ2の端面24よりもセンタコア4の端面42が低く、成形品に凸部Lpを形成するものである。すなわち、従来技術である特許文献1に記載された同心階段状の成形品に相当する。この成形品P4に、成形品P1のような貫通孔Hs、Hcを組み合わせることも有効である。
以上、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施することができる。
17 ・・・ダイプレート、 18 ・・・上パンチプレート、
20 ・・・下パンチユニット、 2 ・・・下パンチ、
3 ・・・サイドコア(コア)、
37 ・・・サイドコアシリンダ(コアアクチュエータ)、
4 ・・・センタコア(コア)、
47 ・・・センタコアシリンダ(コアアクチュエータ)、
5 ・・・ダイ、 51 ・・・型穴、
6 ・・・上パンチ、
70 ・・・ダイ駆動部、 80 ・・・上パンチ駆動部、
C ・・・キャビティ、 M ・・・粉末材料。
Claims (2)
- 型穴(51)が形成されたダイ(5)、前記型穴に内挿された下パンチ(2)、及び、前記型穴の内側に前記下パンチと分離して設けられた複数のコア(3、4)によって区画されたキャビティ(C)に充填された粉末材料(M)を、前記下パンチと、前記下パンチと対向するように設けられた上パンチ(6)との間で加圧成形する粉末成形装置(100)であって、
ベースプレート(11)と、
前記ダイを支持するダイプレート(17)を前記ベースプレートに対して昇降駆動可能なダイ駆動部(70)と、
前記上パンチを支持する上パンチプレート(18)を前記ベースプレートに対して昇降駆動可能な上パンチ駆動部(80)と、
前記ベースプレートに搭載され、前記下パンチ、前記複数のコア、及び、前記複数のコアを前記下パンチに対して相対移動させる複数のコアアクチュエータ(37、47)が一体に組み立てられた下パンチユニット(20)と、
を備え、
前記複数のコアは、前記下パンチの中心軸上に設けられるセンタコア(4)、及び、前記センタコアの外側に周方向に沿って設けられる複数のサイドコア(3)を含み、
前記複数のコアアクチュエータは、シリンダ室(372、472)内を摺動可能なピストン(373、473)、及び、基端が前記ピストンに結合され、先端が前記コアの前記キャビティとは反対側の端部であるフランジ部を固定するコアプレート(36、46)に結合されたピストンロッド(374、474)を含み、
前記下パンチユニットの高さ方向において、前記サイドコアを駆動する前記コアアクチュエータ(37)の前記ピストン(373)は、前記センタコアを駆動する前記コアアクチュエータ(47)の前記ピストン(473)と、前記センタコアの前記フランジ部との間に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の粉末成形装置。 - 前記キャビティは、前記型穴の内壁(52)、前記下パンチの端面(24)、及び、前記下パンチの端面から突出する前記コアの外壁(31、41)によって区画され、
前記コアの形状に対応する貫通孔(Hs、Hc)を有する成形品(P1、P2)を成形可能であることを特徴とする請求項1に記載の粉末成形装置。
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