JP3932486B2 - 圧粉体成型機 - Google Patents

Description

本発明は、粉末を圧縮して圧粉体を成形する圧粉体成型機に関するものである。

一般に、圧粉体成型機は、鉄基粉末に銅粉、黒鉛粉末等の合金粉末とさらにステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛等の潤滑剤を混合した鉄基粉末混合粉をプレス用の金型に充填したのち、加圧成形して粉末冶金用鉄基粉末成形体を製造する一般冶金産業、或いは核燃料用の粉末をグローブボックス内に設置した金型内に充填しプレス加工して核燃料ペレットの圧粉体に成形するような原子力産業にも使用されている。

これらの圧粉体成型機として、金型に対して複数のパンチを備えたプレス機が一般的に常用されている。
従来、圧粉体成型機は、パンチホルダーを介して上パンチを固定した上段プレートと、ダイスを固定保持したダイプレートと、下パンチを固定した下段プレートとを配置して、ダイス内で上パンチと下パンチとを挟み合わせ、ダイス内の粉体を圧縮し圧粉体を成形する構造のものが特開平９−２５３８９６号公報（特許文献１ 図１参照）として存在する。

特開平９−２５３８９６号（図１）

以下、特許文献１の図１により従来の圧粉体成型機について説明する。
この特許文献１の圧粉体成型機である粉末成形用金型装置にあっては、上パンチ押え１２にて上パンチ１３を上パンチプレート１０下にボルト止めし、ダイプレート２３上よりダイ２１が嵌め込まれ、このダイ２１をダイ押え２２にてダイプレート２３に押さえつけ、ホルト止めし、このダイプレート２３の下面にダイプレート受け板２６を設け、上パンチプレート１０の端より垂下したガイドポスト１４をダイプレート２３と無縁の状態でダイプレート受け板２６の軸受に嵌合し、ダイ２１の中央には、上下動自在な下パンチ３１を設け、この下パンチ３１を下パンチ押え３２によりベースプレート４０にボルト止めし、このベースプレート４０の端に垂設したガイドロッド６０を設けた構成としている。

そして、このダイ２１に粉体を挿入後、ガイドポスト１４に沿って上パンチプレート１０を降下して上パンチ１３をダイ２１に向けて降下する。一方、ガイドロッド６０に沿ってベースプレート４０を上昇、下パンチ３１をダイ２１に向けて上昇し、ダイ２１内の粉体を上パンチ１３と下パンチ３１とにて圧縮し、圧粉体としている。

この圧粉体成型機の取り付けに際しては、下パンチ３１をダイ２１に差し込んだ状態にし、このダイ２１をダイプレート２３に嵌め込み、ダイ押え２２をダイ２１上に設け、ダイ押え２２上よりボルト止めして、ダイ２１をダイプレート２３に固定し、下パンチ３１を下パンチ押え３２にて押さえつけ、ベースプレート４０に下パンチ押え３２上よりボルト止めする。又、上パンチ１３をダイ２１に差込んだ状態で上パンチプレート１０を降下し、上パンチ押え１２の下面よりボルトにて上パンチプレート１０に仮止めした後、上パンチプレート１０を上昇させてボルトを締め付け上パンチ１３を固定していた。

ところが、この圧粉体成型機は、ダイプレート２３にダイ２１を嵌め込んだ後に、ダイ押え２２をダイ２１上面よりダイプレート２３に押さえつけて、ダイ押え２２上より複数のボルトをダイ２１周りでそれぞれ締め付けていたために、複数のボルトの締め付け、取り外しによるダイの取り付け、取り外しが煩雑で、多大な作業時間を費やすという問題点があった。

又、上パンチ１３も一旦、ダイ２１内に差し込んで上パンチ１３の芯出しをしてダイ２１との位置決めをした後、上パンチ押え１２の下側から上向きに複数のボルトにて上パンチプレート１０に仮止めした後、上パンチプレート１０を上昇させて各ボルトを締め付け、上パンチ１３を固定していたために、仮締め時に上パンチ押え１２のボルト孔やボルトの位置が目視できず非常に作業し辛いと共に上パンチプレート１０上昇後には、上パンチ１３とダイ２１との芯合わせがスムーズにいかず、上パンチ１３周りの複数のボルトによる芯出し位置が狂い、芯合わせ調整作業が容易に行われないという問題点があった。

更に、ダイ２１に上パンチ１３がスムーズに挿入するように芯合わせ調整する際に、上パンチ１３を破損させないように低速（手動）上昇、降下できる機構を備えた金型交換用の装置が圧粉体成型機本体とは別場所に必要であるために、金型交換用の装置までダイのセットを移動させなければならないという問題点があった。

本発明は、パンチホルダー５を介して上パンチ４を固定した上段プレート３と、ダイス７保持用のダイスホルダー８を固定するダイプレート９と、挟着部材３２を介して下パンチ１１を固定した下段プレート１２とを配置して、ダイス７内で上パンチ４と下パンチ１１とを挟み合わせ、ダイス７内の粉体を圧縮し圧粉体を成形する圧粉体成型機１に於いて、上記ダイプレート９を上下二分割にして下段ダイプレート９ｂ上にダイス７を嵌め込んだダイスホルダー８を設け、上段ダイプレート９ａと下段ダイプレート９ｂとにてダイスホルダー８内のダイス７を挟み込んでダイス７を固定し、更に上段プレート３の下面にホルダープレート６を設け、このホルダープレート６に上パンチ４固定のパンチホルダー５を差込固定する構成としている。

又、パンチホルダー５内の上パンチ４周りに内部スリーブ１３を設け、上パンチ４の周方向から内部スリーブ１３を均一に膨らませてパンチホルダー５内に上パンチ４を固定する構成としている。更に、下段プレート１２上に下パンチ固定板１０を設け、この下パンチ固定板１０内に向けて螺着する締付けボルト３３の締着にて挟着部材３２が下パンチ固定板１０上をスライド移動し、この挟着部材３２のスライド移動に伴って下パンチ１１を下パンチ固定板１０に押圧固定する構成としている。

本発明は、従来の問題点を解決したものであって、ダイスの取り付け、取り外しが簡単で、作業時間を大幅に削減することができ、上パンチとダイスとの芯合わせ調整作業も容易に行うことができる。又、金型交換用の装置までダイスのセットを移動させることもなく、その場でダイスのセットを操作することができる。

圧粉体成型機１は、図１及び図２に示すように、ガイドシャフト２に沿って上下動する上段プレート３と、上パンチ４を保持するパンチホルダー５と、パンチホルダー５を上段プレート３に固定するホルダープレート６と、中央を上下に貫通したダイス７と、ダイス７を保持するダイスホルダー８と、ダイスホルダー８を固定するダイプレート９と、下パンチ固定板１０を介して下パンチ１１を固定する下段プレート１２とから構成している。

ガイドシャフト２は、図３に示すように、六個のダイス７を囲んで前後左右の端にそれぞれ配置している。
このガイドシャフト２に軸支して上下動する上段プレート３は、油圧式又は電気式のモータ（図示せず）等によって駆動している。この上段プレート３は、図１及び図２に示すように、後述のパンチホルダー５を支え、ダイス７の数に相当するピストン１４を備えている。

ダイス７内に挿入される上パンチ４は、図４に示すように、圧入部１５と、圧入部１５の上端で後述のパンチホルダー５の下面に保持される大口径部１６と、大口径部１６の上端でパンチホルダー５内に入って周壁を固定される挿入部１７とを一体成形している。この上パンチ４の大口径部１６は、大口径部の径よりも小さい径の挿入部１７との間にテーパ部１６ａを備えている。

この上パンチ４の挿入部１７を固定保持するパンチホルダー５は、図４に示すように、下部筒状部１８と、下部筒状部１８の上端の支持部１９とを一体成形しており、この下部筒状部１８の下端面中央より傾斜部２０ａを通り上方に向けて上パンチ４の挿入部１７を挿入できる空胴部２０を設け、空胴部２０を形成する周壁上部に後述の内部スリーブ１３による締付け部２１を設けている。パンチホルダー５の支持部１９の先端は、上段プレート３のピストン１４下端面に支持している。

このパンチホルダー５の下部筒状部１８の外壁と空胴部２０との間には、図４及び図６に示すように、下端外部より後述の締付け部２１の油圧室２６に通じる油注入路２２と、油圧室２６より下端外部へ油を流出する油流出路２３とを設けている。油流出路２３の先端には、外部と遮蔽され、エアー抜きを兼ねた遮蔽部材２４を装填しており、油注入路２２の先端には、油圧室２６内の油に圧力をかけて内圧を高めるための油圧ネジ２５を装着している。

パンチホルダー５の締付け部２１は、空胴部２０内の周りに環状に形成されており、図６に示すように、油注入路２２及び油流出路２３と連なった油圧室２６と、空胴部２０内に挿入された上パンチ４の挿入部１７に当接し、この挿入部１７を固定保持する内部スリーブ１３とを備えている。２８は、シールパッキンである。上パンチ４の挿入部１７先端は、パンチホルダー５から上パンチ４が落下しないようにパンチホルダー５の空胴部２０内より支持部１９内に向けて押し上げ軽く回してパンチホルダー内に支持するようにしている。

上段プレート３の下面にボルト止めされるホルダープレート６は、パンチホルダー５の下部筒状部１８を貫通する貫通孔をダイスの数に相当する数だけ設け、この各貫通孔を通って各ピストン１４に支持された各パンチホルダー５を保持して各パンチホルダー５の落下を防止している。ホルダープレート６とダイスホルダー８とを事前に芯だししておくことにより、ダイスホルダー８とダイス７とのクリアランス、又は上パンチ４のテーパ部１６ａとパンチホルダー５の傾斜部２０ａとのテーパ合わせ及び内部スリーブ１３に接する上パンチ４の中心出し等の芯だし作業が不要となる。

ダイス７は、図１又は図５に示すように、上下に貫通した内部中空の筒状体であって、中央外壁に環状の鍔部２９を形成している。
ダイスホルダー８は、ダイス７の鍔部２９を挿入する挿入孔をダイス７の数に相当して設けている。

ダイプレート９は、上下二分割の上段ダイプレート９ａと下段ダイプレート９ｂとからなっており、上段ダイプレート９ａ及び下段ダイプレート９ｂは、ガイドシャフト２によってガイドされている。
上段ダイプレート９ａ及び下段ダイプレート９ｂは、それぞれにダイス７の筒状体を挿入する貫通孔をダイス７の数に相当して設けている。

この下段ダイプレート９ｂの貫通孔にダイス７の筒状体下部を挿入しており、下段ダイプレート９ｂ上にダイスホルダー８を載置してダイスホルダー８の挿入孔にダイス７の鍔部２９を挿入し、更にダイスホルダー８上に上段ダイプレート９ａを載置してダイス７の筒状体上部を挿入した後に、下段ダイプレート９ｂ上端から油圧式又は空圧式のクランプ３０で、上段ダイプレート９ａをロックして下段ダイプレート９ｂと上段ダイプレート９ａとにて、ダイスホルダー８と共にダイス７を挟み込んで固定している。

下段プレート１２は、前後左右の端にそれぞれガイドシャフト２を配置して接地面に固定しており、この下段プレート１２の上面に下パンチ固定板１０をボルト止めしている。
この下パンチ固定板１０に固定される下パンチ１１は、一旦、降下したダイプレート９の中のダイス７に下方より挿入された状態で挟着部材３２を介して下パンチ固定板１０に固定する。

この挟着部材３２は、図２に示すように、前方下部が下パンチ固定板１０内にあって、下パンチ固定板１０上を前後スライド移動可能とし、後方が下パンチ１１を挟み込む後端より切り欠いた溝を設けている。３３は、下パンチ固定板１０前方より螺込まれる締付けボルトであって、この締付けボルト３３の先端が挟着部材３２に当接している。
３１は、上段プレート３と上段ダイプレート９ａとを連結する接続プレートである。

このようにして、下パンチ１１及びダイス７を組立てるには、下段ダイプレート９ｂの貫通孔に各ダイス７を差し込み、更にその上にダイスホルダー８を載せ、ダイスホルダー８の挿入孔に各ダイス７の鍔部２９を差し込む。このダイスホルダー８の上に上段ダイプレート９ａを載せ、上段ダイプレート９ａの貫通孔に各ダイス７の残りの筒状体上部を差し込み、この状態で下段ダイプレート９ｂのクランプ３０で上段ダイプレート９ａをロックする。これにより各ダイス７の取付け、取外しがボルト無しで簡単にできると共に煩雑な作業もなく大幅な作業時間の短縮をはかることができる。特にグローブボックス内で作業が行われる核燃料ペレットの圧粉体に成形するような原子力産業ではより有効となる。

下パンチ１１は、図２に示すように、締付けボルト３３を下パンチ固定板１０の内側に螺込むことにより、締付けボルト３３の先端に当接した挟着部材３２が下パンチ固定板１０上をスライド移動し、挟着部材３２の溝内にあって下パンチ固定板１０に当てられ固定されている。これによって下パンチ１１の芯合わせも容易にすることができる。
次に、上段プレート３のピストン１４に支持されたパンチホルダー５は、ホルダープレート６を上段プレート３の下面にボルト止めすることによって、落下及び先端揺れが防止され、この状態で上段プレート３を降下することができる。

一方、上パンチ４は、上パンチ４の挿入部１７がパンチホルダー５内に挿入され、上パンチ４を回すことによってパンチホルダー５に仮止めされ、更に上パンチ４のテーパ部１６ａがパンチホルダー５の傾斜部２０ａに沿うことにより芯合わせが行われる。上パンチ４が仮止めされた後、パンチホルダー５の油圧ネジ２５を締め付けると油圧室２６内の油に圧力がかかり、内圧を高めることとなって油圧室２６内が膨張して内部スリーブ１３を空胴部２０に向けてたわませ、空胴部２０内の上パンチ４の挿入部１７外周壁に沿って内部スリーブ１３が接触、上パンチ４への締め付け力を均一にして締め付けることができる。

これによって、ダイス７と上パンチ４との芯合わせ調整作業も容易で確実に行うことができると共に、上パンチ４の固定も簡単で作業時間の短縮をはかることができる。更に、その場でダイスのセットができるために、従来のように金型交換用の装置までわざわざダイスのセットを移動させる必要もない。

以上本発明の代表的と思われる実施例について説明したが、本発明は必ずしもこれら実施例構造のみ、又は原子力産業のみに限定されるものではなく、本発明にいう前記の構成要件を備え、かつ、本発明にいう目的を達成し、本発明にいう効果を有する範囲内において適宜改変して実施することができるものである。

本発明実施例の正面図。 本発明実施例の側面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 本発明実施例の上パンチ取付け前を示す説明図。 本発明実施例の上パンチ取付け状態を示す説明図。 本発明実施例の上パンチ取付け状態を示す一部拡大断面図。

符号の説明

１…圧粉体成型機
３…上段プレート
４…上パンチ
５…パンチホルダー
６…ホルダープレート
７…ダイス
８…ダイスホルダー
９…ダイプレート
９ａ…上段ダイプレート
９ｂ…下段ダイプレート
１０…下パンチ固定板
１１…下パンチ
１２…下段プレート
１３…内部スリーブ
１５…圧入部
１７…挿入部
１８…下部筒状部
２０…空胴部
２１…締付け部
２６…油圧室
２９…鍔部
３０…クランプ
３１…接続プレート
３２…挟着部材
３３…締付けボルト

Claims (3)

1. パンチホルダー（５）を介して上パンチ（４）を固定した上段プレート（３）と、ダイス（７）保持用のダイスホルダー（８）を固定するダイプレート（９）と、挟着部材（３２）を介して下パンチ（１１）を固定した下段プレート（１２）とを配置して、ダイス（７）内で上パンチ（４）と下パンチ（１１）とを挟み合わせ、ダイス（７）内の粉体を圧縮し圧粉体を成形する圧粉体成型機（１）に於いて、上記ダイプレート（９）を上下二分割にして下段ダイプレート（９ｂ）上にダイス（７）を嵌め込んだダイスホルダー（８）を設け、上段ダイプレート（９ａ）と下段ダイプレート（９ｂ）とにてダイスホルダー（８）内のダイス（７）を挟み込んでダイス（７）を固定し、更に上段プレート（３）の下面にホルダープレート（６）を設け、このホルダープレート（６）に上パンチ（４）固定のパンチホルダー（５）を差込固定することを特徴とした圧粉体成型機。
2. 上記パンチホルダー（５）内の上パンチ（４）周りに内部スリーブ（１３）を設け、上パンチ（４）の周方向から内部スリーブ（１３）を均一に膨らませてパンチホルダー（５）内に上パンチ（４）を固定する請求項１に記載の圧粉体成型機。
3. 上記下段プレート（１２）上に下パンチ固定板（１０）を設け、この下パンチ固定板（１０）内に向けて螺着する締付けボルト（３３）の締着にて挟着部材（３２）が下パンチ固定板（１０）上をスライド移動し、この挟着部材（３２）のスライド移動に伴って下パンチ（１１）を下パンチ固定板（１０）に押圧固定する請求項１及び請求項２に記載の圧粉体成型機。

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