JP2011088182A - 粉末成形用金型とその金型の組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上パンチと下パンチの少なくとも一方が、断面円形、又は、所定角度の相対回転前後の輪郭が重なり合う形状の外径部を有しており、その状況で上パンチと下パンチを、位相を一致させて取り付けることが要求される粉末成形用金型を、上パンチと下パンチの誤組み付けが起こらないものにすることを課題としている。
【解決手段】ダイ１と下パンチ３を固定する下パンチ押さえ１６に、ダイ１と下パンチ３を互いに位置決めする位置決め要素（ガイドピン９と移動ガイド１８）を対応して設け、さらに、ダイ１と上パンチ２に、その両者を互いに位置決めする位置決め治具８と照合部１５を対応して設け、位置決め治具８をダイ１に着脱自在に取り付け、照合部１５を上パンチ２の側面に形成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、上パンチと下パンチの誤組み付けを防止した粉末成形用金型とその金型の組み付け方法に関する。

焼結部品は、原料粉末を加圧、成形し、得られた粉末成形体を焼結して製造される。この方法での粉末成形は、ダイと上パンチと下パンチを基本要素とし、必要に応じてコアを含めた金型を使用して行われる。その粉末成形用金型は、例えば、下記特許文献１に開示されている。

ところで、この粉末成形用金型の中に、上パンチや下パンチの軸直角断面での外径部形状が全域において円形になるように設計されたものがある。また、上パンチや下パンチが、それらのパンチの軸心を中心にして（３６０／ｎ）°回転させたときに、回転前後の軸直角断面における外径部輪郭が互いに重なり合う形状をもつように設計されたものもある。ここでの前記ｎは２以上の整数である。

特開昭６２−２４８９７号公報

粉末成形用金型の中には、上パンチと下パンチを、両者の位相が一致するように位置決めして取り付けなければならないものがある。

例えば、図８に示す焼結部品Ａは、一端面の外周の１箇所に切欠き部ａを有している。また、他端面に、リングの中央部から外周の２箇所に抜ける非中心対称形状の凹部ｂを有している。この部品のように、上下のパンチで成形する面に方向性がある場合、両パンチの位相がずれると両パンチによって成形される面の形状にずれが生じて目標とする製品形状が得られない。従って、このような金型は、上下のパンチを決められた向きに位置決めする必要がある。

その要求に対して、上下のパンチの位置決め（位相合わせ）をダイ基準で行える場合がある。上パンチと下パンチの位置決めは、通常、ダイに設けられる成形穴にそれらのパンチを挿入することによって行なわれる。そのときの挿入が両パンチの位相が一致する方向を向いたときにのみ許容される場合には、成形穴による位置決めが許容される。

ところが、上パンチや下パンチの外径部輪郭が、全域において断面円形になっていたり、軸心を中心にして（３６０／ｎ）°回転したときに回転前後の軸直角断面での外径部輪郭が重なり合うものになっていたりすると、成形穴による位置決めは行えず、上下のパンチを位相がずれた状態で組み付ける可能性があった。

例えば、軸直角断面において外形部の輪郭が円形のパンチは、どの方向を向いていても成形穴に受け入れられる。また、輪郭が例えば楕円形のパンチは、軸心を中心にして１８０°回転させると回転前後の輪郭が重なってその位置でも成形穴に受け入れられる。このように、成形穴による位置決めでは、上パンチや下パンチが正しく位置決めされていないときにもパンチが成形穴に挿入されることがある。そのために、間違った方向を正しい方向と誤認し、上下のパンチを位相がずれた状態に組み付ける可能性があった。その誤組み付けは作業のロスや材料のロスを生じさせる。

そこで、この発明は、上パンチと下パンチの少なくとも一方が、断面円形、又は、軸心を中心にしたパンチの所定角度での回転前後の輪郭が重なり合う形状の外径部を有しており、その状況で位相合わせが要求される上パンチと下パンチを正確に組み付けられるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、上パンチと下パンチの少なくとも一方が、断面円形、又は、軸心を中心にして上下のパンチが所定角度相対回転したときに回転前後の輪郭が重なり合う形状の外径部を有している粉末成形用金型を以下の通りに構成した。
すなわち、ダイと下パンチを固定する下パンチ押さえに、ダイと下パンチを互いに位置決めする位置決め要素を対応して設け、さらに、前記ダイと上パンチに、その両者を互いに位置決めする位置決め治具と照合部を対応して設けた。

前記位置決め治具は、ダイに設けられたセット孔に着脱自在に取り付け、前記照合部は前記上パンチの側面に形成することができる。

また、この粉末成形用金型の組み付けは、前記位置決め治具をダイに取り付け、その状態で上パンチの側面の照合部を位置決め治具との照合点に位置決めし、この状態を維持して上パンチを上パンチプレートに固定する方法で行なうようにした。この発明は、かかる金型の組み付け方法も提供する。

この発明の粉末成形用金型に設ける前記位置決め治具は、起立部の先端に上パンチの照合部に突き合わせる横行き部を有するもの、起立部の上部を上パンチの照合部に直接突き合わせるもの、あるいは、ブロック状のものなどが考えられる。また、前記照合部は、平面の面取り部、溝、突条などで構成されるものが考えられる。

ダイと下パンチの位置決め要素は、金型の軸心と平行配置にして設けるガイドピンとそのガイドピンの移動ガイドとで構成されるものなどでよい。移動ガイドは、孔、溝を問わない。ガイドピンを着脱自在とし、移動ガイドに代えてガイドピンとの照合部を設けることも可能である。

この金型には、必要に応じてコアロッドを含ませる。そのコアロッドと下パンチの位相を合わせる必要があれば、コアロッドと下パンチとの間に、両者の軸方向相対移動は可能であるが、両者の相対回転は不可とする回転拘束手段を設ける。

なお、位置決め治具は、金型による粉末成形時にはダイから取り外す。ダイと上パンチの位置決めが終了した段階で位置決め治具を取り外し、その後に、上パンチ押さえで上パンチを固定する方法を採ることで、上パンチ固定の作業がしやすくなる。

下パンチは、前記位置決め要素でダイ基準に位置決めして組み付ける。

この発明の粉末成形用金型およびその金型の組み付け方法によれば、ダイと下パンチが互いに位置決めされ、ダイと上パンチも互いに位置決めされる。そのために、上パンチと下パンチも互いに位置決めされ、上下のパンチの位相のずれが防止される。

また、ダイと上パンチ用の位置決め治具は、ダイに着脱自在に取り付けて位置決め後に取り外すので、その位置決め治具が障害物となって粉末成形に支障が出ることがない。

ダイと下パンチの位置決めは、金型の軸心と平行なガイドピンとそのガイドピンの移動ガイドを用いて行うと、ガイドピンが残されたままになっても粉末成形に支障は出ず、ガイドピンを位置決め後に取り外さずに済む。

なお、コアロッドが含まれてそのコアロッドについてもパンチとの位置決めが要求される金型は、コアロッドの回転拘束手段を利用してコアロッドの位置決めと位置決め後の状態の保持を行なうことができる。

このように構成された金型は、位置決め治具をダイの上面に取り付け、この位置決め治具と上パンチの側面に設けた照合部を突き合わせることで上パンチとダイを位置決めし、この状態で上パンチ押さえによる上パンチの固定を行う。従って、上下のパンチの誤組み付けが起こらない。

この発明の粉末成形用金型の一例を示す断面図 図１のII-II線に沿った位置の拡大断面 図１のIII-III線に沿った位置の拡大断面 図１の金型の位置決め治具と上パンチ側面の照合部の斜視図 位置決め治具で上パンチを位置決めした状態を示す拡大正面図 位置決め治具の変形例を示す断面図 位置決め治具のさらに他の例を示す斜視図 （ａ）上下のパンチの位相合わせが必要な焼結部品の一例を上面側から見た斜視図、（ｂ）同上の焼結部品を底面側から見た斜視図

以下、添付図面の図１〜図７に基づいてこの発明の粉末成形用金型の形態を説明する。図１は粉末成形装置の一例であって、ダイ１と、上パンチ２と、この上パンチ２に対向させた下パンチ３と、下パンチ３の内側に配置されるコアロッド４を組み合わせた金型を有している。

ダイ１は、ダイプレート５に支持され、ダイプレート５は連結ロッド６を介してヨーク７に連結されている。ヨーク７は、プレス機の下ラム（図示せず）によって駆動される。

ダイ１の上面には、起立部８ａと横行き部８ｂを有する部材で構成された位置決め治具８を設けている。また、このダイ１の下面には、金型の軸心と平行なガイドピン９を垂下して設けている。

位置決め治具８は、起立部８ａの下端側をダイ１に設けたセット孔１０に抜き差し自在に差し込んでダイ１に取り付けており、セット孔１０から抜き取ることができる。

上パンチ２は、上パンチ押さえ１１を用いて上パンチプレート１２に固定される。上パンチプレート１２は、プレス機の上ラム（図示せず）によって駆動される。図示の粉末成形装置は、上パンチプレート１２のガイドを、同プレートに設けたブッシュ１３にダイプレート５上に起立させて設けたガイドロッド１４を挿通してそのガイドロッド１４で行うようにしている。

上パンチ２の側面には、照合部１５を設けている。その照合部１５は、図２、図４に示すように、上パンチ２の取り付け部の側面に平面の面取り部を設けてその面取り部で形成したが、溝や突条などであってもよい。

下パンチ３は、下パンチ押さえ１６を用いてベースプレート１７に固定される。下パンチ押さえ１６には、ガイドピン９に対応させた移動ガイド１８を設けている。図示の移動ガイド１８は、縦孔（縦長の溝でもよい）で構成しており、そこにダイ１の下面に設けたガイドピン９が軸方向スライド自在に挿入される。ガイドピン９はダイ側の位置決め要素として機能し、また、移動ガイド１８は下パンチ側の位置決め要素として機能する。

コアロッド４は、ヨーク７に取り付けており、ダイ１と一体になって昇降する。このコアロッド４は、ここでは方向性があり、そのために、上下のパンチとの位置決め（位相合わせ）が要求されるものを用いている。その位置決めのために、下パンチ３とコアロッド４との間に、両者の軸方向相対移動を許容して下パンチ３とコアロッド４を相対回転不可となす回転拘束手段１９を設けている。

図示の回転拘束手段１９は、コアロッド４の側面に図３に示す２面幅の面取り部１９ａを設け、下パンチ３の円筒状取り付け部３ａの内外径面に設けた径方向の貫通孔にピン１９ｂを通し、そのピン１９ｂの内端を面取り部１９ａに係合させる。図示の面取り部１９ａは縦長の溝に置き換えてもよい。また、面取り部１９ａやそれに代わる縦長の溝は、その数を１つにしてもよい。

このように構成した例示の粉末成形用金型は、ガイドピン９とそのガイドピンの移動ガイド１８を使用して下パンチ３をダイ１に対して位置決めし、さらに、コアロッド４を、回転拘束手段１９を用いて下パンチ３に対して位置決めする。そして、位置決めした下パンチ３を下パンチ押さえ１６でベースプレート１７に固定し、また、位置決めしたコアロッド４をロッドホルダ２０でヨーク７に固定する。

また、これと前後してダイ１と上パンチ２の位置決めを行う。その作業は、上パンチ押さえ１１を固定する締結ボルト（図示せず）の締め付けがなされていない状態（上パンチ２の軸心を中心にした回転が許容される状態）で行う。先ず、ダイ１の上面に位置決め治具８を取り付け、その後に、位置決め治具８による位置決め点に照合部１５がくるように上パンチ２の向きを調整する。この作業は、上パンチ２をその上パンチの一部がダイの成形穴１ａに挿入される位置まで降下させて行うと、位置決め治具８の高さ寸法を低くすることができる。

上記の調整を終えたら、上パンチ押さえ１１の締結ボルトを締め付けて上パンチ２を上パンチプレート１２に固定する。その固定は、位置決め治具８をダイ１から取り外して行うと作業がしやすい。位置決め治具８をダイ１に装着したまま上パンチ押さえ１１を固定した場合には、作業終了後に位置決め治具８をダイから取り外す。以上で金型の組み付けが完了する。

なお、位置決め治具８は、図６に示すような、横行き部が無くて起立部の上部を上パンチの照合部に直接突き合わせるようにしたものでもよいし、上パンチ押さえを固定する締結ボルトの操作に支障がでなければ、周方向に間隔をあけて配置される前記締結ボルト間に図７に示すようなブロックを配置してそれを位置決め治具８とすることもできる。

図８の焼結部品の成形を行う図１の金型を試作して組み付けを行なった。その結果、上パンチと下パンチの組み間違いは全く起こらず、この発明の金型構造、及び組み付け方法での誤組み付け防止の効果を確認することができた。

１ ダイ
２ 上パンチ
３ 下パンチ
３ａ 取り付け部
４ コアロッド
５ ダイプレート
６ 連結ロッド
７ ヨーク
８ 位置決め治具
８ａ 起立部
８ｂ 横行き部
９ ガイドピン
１０ セット孔
１１ 上パンチ押さえ
１２ 上パンチプレート
１３ ブッシュ
１４ ガイドロッド
１５ 照合部
１６ 下パンチ押さえ
１７ ベースプレート
１８ 移動ガイド
１９ 回転拘束手段
１９ａ 面取り部
１９ｂ ピン
２０ ロッドホルダ
Ａ 焼結部品
ａ 切欠き部
ｂ 凹部

Claims (6)

1. 上パンチ（２）と下パンチ（３）の少なくとも一方が、断面円形、又は、軸心を中心にして上下のパンチが所定角度相対回転したときに回転前後の輪郭が重なり合う形状の外径部を有している粉末成形用金型において、
   ダイ（１）と下パンチを固定する下パンチ押さえ（１６）に、ダイ（１）と下パンチ（３）を互いに位置決めする位置決め要素を対応して設け、さらに、前記ダイ（１）と上パンチ（２）に、その両者を互いに位置決めする位置決め治具（８）と照合部（１５）を対応して設けたことを特徴とする粉末成形用金型。
2. 前記位置決め治具（８）は、前記ダイ（１）に設けられたセット孔（１０）に着脱自在に取り付けられ、前記照合部（１５）は前記上パンチ（２）の側面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形用金型。
3. 前記位置決め治具（８）が、起立部（８ａ）と横行き部（８ｂ）を有する鉤形部材、起立部（８ａ）の上部を直接照合部と突き合わせる部材、又は、ブロック状部材のいずれかで構成され、前記照合部（１５）は平面の面取り部、溝、突条のいずれかで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形用金型。
4. 前記位置決め要素が、金型の軸心と平行なガイドピン（９）とそのガイドピンの移動ガイド（１８）とで構成された請求項１〜３のいずれかに記載の粉末成形用金型。
5. 前記下パンチ（３）の内側にコアロッド（４）が配置され、そのコアロッド（４）と下パンチ（３）との間に、両者の軸方向相対移動は可能であるが、両者の相対回転は不可とする回転拘束手段（１９）を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の粉末成形用金型。
6. ダイ（１）と上パンチ（２）と下パンチ（３）を備え、前記上パンチ（２）と下パンチ（３）の少なくとも一方が、断面円形、又は、軸心を中心にして上下のパンチが所定角度相対回転したときに回転前後の輪郭が重なり合う形状の外径部を有している粉末成形用金型の組み付け方法であって、
   前記ダイ（１）の上面に着脱自在の位置決め治具（８）を、前記上パンチ（２）の側面に前記位置決め治具（８）を合わせる照合部（１５）をそれぞれ設け、
   前記位置決め治具（８）を前記ダイ（１）に取り付け、この位置決め治具（８）で上パンチ（２）を位置決めして上パンチ押さえ（１１）による上パンチ（２）の固定を行う粉末成形用金型の組み付け方法。

Images