分割ケース金型を使用して部品を圧縮成形する方法および装置と、それによって製造される部品
分割ケース金型（６０）は、粉末を圧縮成形するのに使用され、金型部品（６１、６２）は、加圧軸（７７）の方向に対して平行でない方向に移動可能である。そのような分割ケース金型（６０）によって製造される部品は、加圧軸（７７）に対して垂直でない方向を向いた分割ライン跡（３０）を有する外側面を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を固化するための冶金プロセスに関し、そのプロセスは分割ケース金型を使用する。本発明はまた、そのようなプロセスで製造される部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結可能粉末、すなわち、冶金用サーメットまたはセラミック粉末から切削インサートを製造するには、逸散性バインダを含む、あるいはこれを含まない焼結可能粉末を圧縮して、予備焼結された成形部品（ｇｒｅｅｎ ｐａｒｔ）にする。次いで、成形部品を焼成して、切削工具であり得る完成部品ができる。圧縮は、焼結可能粉末を収容した金型内に形成された金型キャビティに上部および底部ラムを押し付けることで発生する大きな対抗力によって得られる高圧力のもとで行われる。
【０００３】
米国特許第６，９８６，８６６号明細書は、切削インサートを製造するクロスホール圧縮成形を行う方法および装置に関し、その方法および装置によると、内部に金型キャビティがあるソリッド一体金型（ｓｏｌｉｄ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｉｅ）を使用して成形部品を製造する。成形部品は一体の金型キャビティから排出されるので、成形部品の形状は、金型キャビティを「スライド」して通過し、これから出ることができる形状に限定される。
【０００４】
米国特許出願公開第２００６／０１６５８２８号明細書は、切削インサートを製造する方法および装置に関し、その方法および装置によると、成形部品の両側で金型キャビティを自由に通過できない成形部品を製造するために、加圧軸に対して平行な方向に分割ケース金型を分離することができる。しかし、そのような装置を使用する場合、成形部品の側部の形体は、成形部品を解放するために金型部品が形体上をスライドできるように形成されなければならない。この要件により、成形部品の形状が制限されるだけでなく、さらに、金型部品が成形部品上をスライドすることで成形部品に対して摩擦が生じ、この摩擦が部品に損傷を与える恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スライドして金型をスライドして通り抜けることで、または金型部品に部品上をスライドさせることで金型から解放することの影響を成形部品の形状が受けることのない、圧縮成形工程で使用するプロセスおよび装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有する。キャビティは、圧縮した状態の部品の形状を画定する、両端を備えた壁を有する金型チャンバと、金型チャンバの各端部から延びる加圧穴とで構成される。金型は、分割面を備えた少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、分割面の大部分は加圧軸に対して垂直でない。
【０００７】
別の実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有する。キャビティは、圧縮状態の部品の形状を画定する、両端を備えた壁を有する金型チャンバで構成されている。金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、加圧軸に対して平行ではない方向のみに移動するように適合される。各金型部品は、他のチャンバセグメントとともに金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、チャンバセグメント内の分割ライン面とを有し、この分割ライン面は、組み立てた金型において、金型チャンバが囲まれ、画定されるように、１つまたは複数の他の金型部品のチャンバセグメント内の隣接する分割ライン面と接する。チャンバ壁は、加圧軸と正の角度をなす少なくとも１つの部分と、加圧軸と負の角度をなす少なくとも１つの他の部分とを有する。
【０００８】
さらに別の実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、加圧軸に沿って貫通する加圧穴を有する。金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含む。各金型部品は、ａ）他のチャンバセグメントとともに、チャンバ壁を有する金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、ｂ）他の加圧穴セグメントとともに、チャンバの両端から金型外側面を貫通する加圧穴を画定する加圧穴セグメントと、ｃ）チャンバセグメントに隣接する分割ライン面であって、組み立てた金型において、金型を組み立てるように、他のチャンバ面の分割ライン面と接する分割ライン面とを有する。チャンバ壁は、加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有し、その面の両端間でその面に沿った少なくとも一点では、接線が加圧軸に対して平行である。
【０００９】
さらに別の実施形態では、圧縮された粉末から部品を形成する単軸プレス機は、ａ）組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、チャンバの両端から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有する金型と、ｂ）チャンバの両端に最も近くなるまで、加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムとを含む。少なくとも２つの分離可能な金型部品はそれぞれ、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有し、かつ金型部品は、組み立てた状態と分離した状態との間を加圧軸に対して平行でない方向に移動可能である。
【００１０】
さらに別の実施形態では、単軸プレス機を使用して粉末から部品を作製する方法は、ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、加圧軸に沿ってチャンバの両側から金型外側面を貫通する加圧穴とを備えた金型キャビティを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、その金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めし、ｂ）金型および加圧穴に粉末を充填する各ステップを含む。さらに、チャンバに最も近くなるまで加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、粉末をチャンバの領域内まで圧縮し、分離可能な各金型部品が、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、部品を解放するためには、上部および底部ラムを互いに離し、加圧軸に対して平行でない方向に金型部品を切り離す。
【００１１】
さらに別の実施形態では、加圧軸に沿って貫通するキャビティを備えた金型を有する中で、単軸加圧動作を使用して物品を形成し、キャビティは、チャンバと、上部ラムおよび底部ラムがキャビティ内で加圧軸に沿って独立して移動できる、チャンバの両側にある加圧穴とで構成される。物品は、ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、加圧軸に沿ってチャンバの両側から金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、その金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めし、ｂ）金型および加圧穴に粉末を充填し、ｃ）チャンバに最も近くなるまで加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、チャンバの領域内まで粉末を圧縮し、ｄ）分離可能な各金型部品が、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、部品を解放するために、上部および底部ラムを互いに離し、加圧軸に対して平行でない方向に金型部品を切り離す各ステップによって形成される。
【００１２】
さらに別の実施形態では、物品は圧縮された粉末を含み、物品の本体には、貫通する主軸があり、本体は圧縮成形工程を通じて形成され、本体の外側面は、加圧軸に対して垂直でない方向の分割ラインを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】金属加工工程で使用する切削インサートを表す部品の斜視図である。
【図２】図１に示した部品の側面図を示している。
【図３】上部および底部ラムを備えた分割ケース金型の概略図であり、上部および底部ラムは分割ケース金型と協同して機能する。
【図４】図３と同じ要素の概略図であるが、「充填」構成を示すために位置が変わっている。
【図５】図３と同じ部品を含むが、部品の圧縮を示す構成の概略図である。
【図６】、図３の部品と同様の部品を含むが、圧を減らすために部品から若干離れた上部および底部ラムを示す概略図である。
【図７】図３に示す部品の概略図であるが、分離を示すために金型部品が離れている。
【図８】図３に示す金型部品の概略図であるが、圧縮された部品を排出するように構成されている。
【図９】組み立てた状態の、本発明による１つの分割ケース金型を示している。
【図１０】分離した状態の、本発明による１つの分割ケース金型を示している。
【図１１】図９および図１０の金型から取った単一金型部品の詳細を示している。
【図１２】異なる金型の金型部品が取り付けられたベースプレートの斜視図を示し、金型部品は開いた状態にある。
【図１３】図１２に示したものと同様であるが、金型部品が閉じた状態にある斜視図を示している。
【図１４Ａ】分離した状態および組み立てた状態にある図１２および図１３の金型の概略的な断面図を示している。
【図１４Ｂ】分離した状態および組み立てた状態にある図１２および図１３の金型の概略的な断面図を示している。
【図１５】ベースプレートの裏面の斜視図を示している。
【図１６Ａ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１６Ｂ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１６Ｃ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１７】複雑な部品を製造した後の分離した状態にある金型部品を示している。
【図１８】図１８に示す部品の拡大図である。
【図１９】図１７および図１８に示す複雑な部品を製造するために組み立てた状態にある金型部品を示している。
【図２０Ａ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｂ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｃ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｄ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２１Ａ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【図２１Ｂ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【図２１Ｃ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１および図２は、焼成後に切削インサートになる成形部品１０を示している。しかし、この成形部品１０に関しては、成形部品が分割ケース金型に適用される場合について説明する。図３は、図２に示す成形部品１０の側面図のものと概ね同様の形状の金型チャンバ５０を有する金型６０を表す構成を示している。特に、成形部品１０は上面１２および底面１４を有し、それらの間に側壁１６、１８、２０、２２がある。側壁１６は、上面１２から延びる概ね垂直なセグメント１７Ａと、底面１４まで延びる傾斜セグメント１７Ｂとを有する。さらに、側壁２０は、底面１４から延びる概ね垂直なセグメント２１Ａと、上面１２まで延びる傾斜セグメント２１Ｂとを有する。成形部品１０は、中心線２４に関して対称である。なお、側壁１６、２０の傾斜セグメント１７Ｂ、２１Ｂはともに、中心線２４と部分的に重なることに留意されたい。成形部品１０は、焼成後に切刃として使用される稜線２６と、正反対にある稜線２８とを有する。
【００１５】
ここで、冶金粉末などの粉末から圧縮部品１０（図２）を形成するための単軸プレス機で使用する金型６０を示す図３を参照する。概要として、金型６０は、圧縮成形部品１０（図２）が形成される金型チャンバ５０で構成された金型キャビティ６５を有する。第１の加圧穴６８が、金型キャビティ６５内で金型チャンバ５０の片側にあり、第２の加圧穴７０が、金型キャビティ６５内で金型チャンバ５０の反対側にある。上部ラム７２は、矢印７１Ａに沿って第１の加圧穴６８内を移動することができ、一方、底部ラム７４は、矢印７１Ｂに沿って第２の加圧穴７０内を移動することができる。各ラムは、金型チャンバ５０のエッジ５２、５４に合わせた圧縮位置まで移動することができる。上部ラム７２および底部ラム７４が、それぞれの加圧穴６８、７０内に伸長している場合、金型チャンバ５０は、成形部品１０の形状と基本的に同一の形状を有する。
【００１６】
なお、一方で図３に関連して、成形部品１０が金型チャンバ５０内に形成されると、成形部品１０は、基本的に金型チャンバ５０内に捕捉され、たとえ上部ラム７２および底部ラム７４が完全に後退したとしても、金型６０を切り離すことなしに成形部品１０を無傷で取り出すことができないことに留意されたい。しかし、本発明によると、金型６０は分割ケース金型であり、例えば、金型部品６１は金型部品６２から独立し、金型部品６２とは別個のものである。これを説明するために、金型部品６１、６２は、加圧軸７７と合致した分割ライン７５に沿って分割されている。その結果として、図７に示すように、例えば、矢印５８Ａ、５８Ｂの方向に沿って金型部品６１を金型部品６２から切り離して、金型６０から成形部品１０を容易に取り出すのに十分なすき間を形成することができる。
【００１７】
分割ライン７５は直線として図示されているが、このラインは、所望する部品の形状と、干渉なく金型部品を切り離すという要望とに依存して、非直線形状としてもよい。
【００１８】
単軸プレス機を使用して粉末から成形部品１０を作製する方法に目を向けて、以下に図３〜８について説明する。
【００１９】
金型６０は、組み立てた状態（図３）で、その中に金型チャンバ５０を含む金型キャビティ６５を画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品６１、６２を有する。第１の加圧穴６８は、金型チャンバ５０から加圧軸７７に沿って金型上方外側面８０を貫通する。第２の加圧穴７０は、金型チャンバ５０から加圧軸７７に沿って金型下方外側面８２を貫通する。図３は、金型部品６１、６２を一緒に、組み立てた状態で示している。図４に示すように、底部ラム７４は上方に移動して、第２の加圧穴７０の一部を占めている。その後、金型キャビティ６５は適切な量の粉末８５を充填され、上部ラム７２および底部ラム７４が互いに向かって金型チャンバ５０のエッジ５２、５４まで運ばれると、粉末８５が圧縮されて最終的な成形部品１０の形状（図１）となる。
【００２０】
当然のことながら、上部ラム７２および底部ラム７４は、金型チャンバ５０に最も近くなるまで、加圧軸７７に沿って互いに対して移動することができ、粉末８５を金型チャンバ５０の容積まで圧縮する。底部ラム７４を固定状態に保持し、金型６０および上部ラム７２を下方に移動させて、最大限に圧縮された成形部品１０を製造することも可能である。
【００２１】
図５は、最大限に圧縮する位置にあり、それによって成形部品１０を画定する上部ラム７２および底部ラム７４を示している。
【００２２】
成形部品１０を焼成して得られた部品は基本的に剛性であるが、成形部品１０を焼成する前の圧縮粉末は幾分弾力性がある。そのため、金型６０から部品１０を取り出すステップを開始したときに、高度に圧縮された成形部品１０は、中立状態まで弾性的に膨張する。この減圧が妨げのない態様で起こるのを容認した場合、成形部品１０に応力が発生し、クラックが入る恐れがある。このため、成形部品１０を最大限に圧縮した（図５）後、図６に示すように、上部ラム７２および底部ラム７４を離れる方向に若干移動させて、上部ラム７２に対応する上部ギャップ８７と、底部ラム７４に対応する底部ギャップ９０で示すように、予め定められた量だけであるが、成形部品１０が復元するのを可能にする。これらのギャップ８７、９０により、成形部品１０に部分的な逃げ空間が付与され、それによって復元を制御することが可能になる。成形部品１０は、これらの新たに形成されたギャップ８７、９０を概ね埋めるように膨張する。次いで、図７に示すように、金型部品６１、６２を横方向に互いから切り離して、金型キャビティ６５であった部分から成形部品１０を取り出すのに十分なすき間を形成する。なお、図７に示すように、成形部品１０を解放するために、金型部品６１は、加圧軸７７に対して平行でない方向に金型６２に対して移動することに留意されたい。図８に示すように、金型部品６１、６２が部品１０に対して十分な量移動したので、成形部品１０は金型６０から解放され、その後、取り出すことができる。
【００２３】
図５に示すように、金型部品６１、６２は一緒に組み立てられて、成形部品１０が金型キャビティ６５内で動かないように成形部品１０を捕捉する金型チャンバ５０を形成する。
【００２４】
これまで説明したのは、冶金粉末などの粉末８５を圧縮して、圧縮された成形部品１０を形成する方法である。一方、金型部品６１、６２（図６）が圧縮され、組み立てられる態様について以下に説明する。図９〜１１は、第１の金型部品６１、第２の金型部品６２、第３の金型部品６３、および第４の金型部品６４で構成される円形金型６０を示している。この説明のために、各金型部品は同一であり、円形金型６０の９０°分を占める部分からなるとする。しかし、説明するように、所望の部品形状に対処するために、１つまたは複数の金型部品が異なっていてもよい。上部ラム（図示せず）および底部ラム（図示せず）は、加圧軸７７に沿って金型キャビティ６５内を移動する。金型６０は、上部外側面８０および底部外側面８２と、加圧軸７７に沿って貫通する金型キャビティ６５とを有する。キャビティ６５は、圧縮状態の成形部品１０の形状を画定する、エッジ５２、５４を備えた壁を有する金型チャンバ５０で構成される。金型キャビティ６５はまた、金型チャンバ５０の一方のエッジ５２から上部外側面８０まで延びる第１の加圧穴６８と、金型チャンバ５０の一方のエッジ４４から下部外側面８２を貫通する第２の加圧穴７０とを有する。図１０を参照すると、各金型部品６１、６２、６３、６４は、一対の分割面６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂを有する。隣接する金型部品の分割面は、図９に示す組み立てた円形金型６０を形成するように当接し合う。なお、分割面は加圧軸７７に対して垂直ではないので、金型部品６１、６２、６３、６４は、加圧軸７７に対して平行でない方向に離れるように動くことができ、それによって、成形部品１０の形状が、加圧軸７７に沿った動作では金型部品６１、６２、６３、６４を解放することができないようなものである場合に、成形部品１０の損傷を回避することに留意されたい。結果的に、成形部品１０を解放するのに、金型部品６１、６２、６３、６４は、加圧軸７７に対して垂直でない方向に移動しなければならない。そのような動作により、成形部品１０を所望の形状に圧縮成形する際に大きな自由度が付与され、また、成形部品１０が加圧軸７７に沿って排出された場合に結果として起こることであるが、金型を成形部品１０に対してスライドさせる、すなわち、成形部品１０の上部や下部の任意の張出突起に損傷を与える、といったことなく、金型から成形部品１０を解放することが可能になる。
【００２５】
各金型部品６１、６２、６３、６４は、両側に加圧穴部分がある金型チャンバ部分を有する。一例として、他の金型部分６１、６３、６４を代表して金型部分６２に目を向けると、金型チャンバ部分５０Ａは、第１の加圧穴部分６８Ａおよび第２の加圧穴部分７０Ａによって囲まれている。チャンバ部分５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄは、ともに金型チャンバ５０を画定する。
【００２６】
説明のために、図９〜１１には、同一のキャビティ部分５０Ａを備えた、形状が基本的に同一の４つの金型部品６１、６２、６３、６４を示したが、当然のことながら、成形部品１０の所望する形状に応じて、２つ以上の金型部品であってもよく、各金型部分の加圧穴部分およびキャビティ部分は、成形部品１０の形状に対処するためだけでなく、さらに、金型キャビティに粉末を充填することに関して最も効率的な態様を提供するために、さらに、成形部品１０を金型から解放するために、若干異なっていてもよい。
【００２７】
金型部品６１、６２、６３、６４の働きを示すために図９〜１１を提示した。当然のことながら、キャビティ５０、第１の加圧穴６８、および第２の加圧穴７０については、単にそれらの働きを示すために概略的に描いた。キャビティ５０、第１の加圧穴６８、および第２の加圧穴７０の形状は、製造することを意図した成形部品１０の形状に対処するための、任意の数量の異なる幾何形状であってもよい。また、円筒を構成する４つの同一部片として、金型部品６１、６２、６３、６４を示したが、成形部品１０の所望する形状によっては、わずか２つの金型部品であってもよく、各金型部品は、圧縮成形部品１０を解放するために、金型部品が、離れる方向に自由に移動できなければならないということによってのみ制約される、全く異なる形状であってもよい。
【００２８】
金型部品６１、６２、６３、６４は互いに密着するが、製造公差があるために、成形部品１０が圧縮されたときに、成形部品１０の外側面に分割ラインの跡がつく。図５〜８は、そのような分割ライン跡３０を示している。この跡３０は直線として示されているが、この跡３０の線は、金型部品の合わせパターンによって決まる。さらに、製造公差によっては、分割ライン跡を肉眼で容易に見ることができない。加えて、分割ライン跡３０は、成形部品１０全体の周囲にわたる。しかしながら、分割ライン跡３０が、成形部品１０の角部または縁部に沿って配置されている場合、分割ライン跡を識別するのが困難なこともある。
【００２９】
ここまで、本発明を説明するのに概略図を使用した。図１２〜１４は、方法および装置の一実施形態を実現するために使用される実際のハードウェアを示している。区別のために、装置の同様な部品に対しては、これまでの図を説明するのに使用した参照番号から１００だけ増加させる。
【００３０】
図１２〜１４は、上部および底部ラムが示されていない単軸プレス機２００を示している。単軸プレス機２００は、圧縮粉末から成形部品（図示せず）を形成するのに使用される。プレス機２００は、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４で構成される金型１６０を支持するのに使用される床部２１０を有するベース部２０５を含み、これらの金型部品は、分離した状態で図１２に示され、組み立てた状態で図１３に示されている。成形部品１０を製造する方法は、概略図を使用して前に説明した方法と同じであるが、図１２および図１３で分かるように、金型キャビティ１６５は、別の形状の部品を製造するために形状が大幅に異なっている。
【００３１】
それにもかかわらず、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４は、ベース２０５に固定されているが、分離した状態（図１２）と組み立てた状態（図１３）との間でベース２０５上をスライドすることもできる。
【００３２】
図１２を参照すると、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が分離した位置に付勢されている。特に、各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４はスプリング機構２１５に連結されており、説明を進めるために、金型部品１６１に連結されたスプリング機構２１５およびその作用は、残りの金型部品１６２、１６３、１６４に対しても同じであるという理解のもとで、このスプリング機構２１５について説明する。
【００３３】
ケーブル２１８の第１の端部２１７は金型部品１６１に取り付けられ、一方、ケーブル２１８の第２の端部２１９は、ブラケット２２２内にスライド可能に固定されたテンションボルト２２０に連結されている。ブラケット２２２は、ボルトなどの留め具２２５を使用して、ベース部２０５に強固に固定されている。ボルト２２０は、ケーブル２１８を張力がかかった状態に維持するために、圧縮スプリング２２７によって付勢されている。特に、ボルト２２０は、そのボルトヘッド２２１が圧縮スプリング２２７と係合しており、それによって、図１２で分かるように、右方向に押される。ケーブル２１８は、金型部品１６１から半径方向に延び、ピボットピン２２９に巻き付いている。ケーブル２１８の第２の端部２１９は、テンションボルト２２０に取り付けられている。各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４に連結されたスプリング機構２１５は、分離した位置に各金型部品を付勢するように働く。金型部品を切り離す一実施形態として、スプリング機構２１５について説明したが、油圧シリンダなどの他の機構を使用してもよい。
【００３４】
図１３は、金型キャビティ１６５を明確に画定する、組み立てた位置にある金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を示し、組み立てた位置まで金型部品１６１でケーブル２１８を引っ張ることにより、圧縮スプリング２２７を圧縮している。図１３に明瞭に示すように、金型１６０の側面１６７の外形は円錐形であり、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の側面１６７は、組み立てた状態でダイコーン１７３を形成する。
【００３５】
図１４Ａは、円錐形の側面１６７を備えた金型１６０を示し、さらに、内側面２７２に陥凹円錐２７４がある保持器２７０を示しており、陥凹円錐２７４は、形状がダイコーン１７３に一致していて、保持器２７０は、図１４Ｂに示し、図１３に保持器２７０がない状態で示すように、円錐形の金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を捕捉し、これらを一緒に、組み立てた状態で固定する。
【００３６】
図１４Ｂは、金型１６０の中心線２７５とダイコーン１７３の側面１６７との間、かつ金型１６０の中心線２７５と保持器２７０の陥凹円錐２７４の内側面２７２との間の円錐角Ｘを示している。ダイコーン２７３および陥凹円錐２７４のそれぞれの円錐角Ｘは、モールステーパを形成してもよく、このモールステーパは、ダイコーン１７３と陥凹円錐２７４との間に自己固着式摩擦連結をもたらす小勾配のテーパである。約５／８インチ／フィートのテーパがモールステーパであるとされている。ダイコーン１７３および陥凹円錐２７４のそれぞれに対する円錐角Ｘは、１０°〜２０°とすることができる。
【００３７】
金型１６０上で保持器２７０を下方に移動させて、金型１６０を分離した状態から組み立てた状態に位置決めするために、陥凹円錐２７４をダイコーン１７３上に置いて、陥凹円錐２７４の内側面２７２が、ダイコーン１７３の側面１６７を半径方向内側に押すようにする。これを行うためには、各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４に連結されたスプリング機構２１５（図１２）の付勢力に打ち勝つのに十分な力を用いて、ダイコーン１７３に対して保持器２７０を移動させることが必要である。駆動機構（図示せず）は、保持器２７０を移動させて、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を分離位置から組み立て位置に配置する。駆動機構は、１つまたは複数の油圧シリンダ（図示せず）であってもよい。
【００３８】
図１４Ａは、金型１６０から垂直方向に長い距離離れた保持器２７０を示している。しかし、実際上、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の分離は、単に成形部品（図示せず）を金型キャビティ１６５から解放することを可能にするのに十分な量でありさえすればよい。より大きく分離させることは不必要であり、望ましくないこともある。したがって、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の分離度を制御するために、保持器２７０の垂直動作が厳密に制御される。特に、図１４Ｂに関連して、制限ボルト２８０が穴２８２を貫通し、保持器２７０を貫通している。制限ボルト２８０は、ベース部２０５（図１３）であってもよい基礎プレート２８４内に延びている。ナット２８６は、制限ボルト２８２の端部に固定されて、基礎プレート２８４に対するボルトの動きを制限することができる。しかしながら、制限ボルト２８０は細長く、保持器２７０の上面２８９から若干離間したボルトヘッド２８１を有する。その結果、保持器２７０が上方に移動すると、スプリングで付勢された金型部品１６１、１６２、１６３、１６４（図１３）は、半径方向外側に押されるが、保持器２７０の垂直方向動作によって可能となった量に限られ、保持器２７０の垂直方向動作自体は、保持器２７０の上面２８９と各ボルトヘッド２８１の底面２８８との間のギャップｇがその限度になる。スペーサ２９５は、ナット２８６と基礎プレート２８４との間に置かれて、保持器２７０が移動できる移動度を制限することができ、結果的に、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が横方向へ分離した状態に移動できる移動度を制限することができる。
【００３９】
金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が組み立てられて、金型チャンバ１５０を形成すると、金型部品は対合し、金型チャンバ１５０の壁に分割ラインを形成する。これらの分割ラインは金型チャンバ１５０内に溝を作る。これらの分割ラインによって作られた溝は、分割ラインの跡として成形部品に加えられ、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が金型チャンバ１５０の領域内で対合する精度に応じて、これらの分割ライン跡は、張り出しが多くなったり、少なくなったりする。ただし、分割ライン跡は常にある程度存在する。
【００４０】
図１に示した成形部品１０は、図１２および図１３に示した金型キャビティ１６５で単軸プレス機２００を利用して製造することができる。図１２および図１３で分かるように、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４は、半径方向経路、例えば、図１２に示す、金型部品１６１に関連する経路２８７に沿って、分離位置から組み立て位置に前後に移動する。金型部品１６１は、残りの金型部品１６２、１６３、１６４と同様に、単軸プレス機２００のベース部２０５内に延在するガイドスロット２９０（図１２）によって画定される、ベアリング２８５に沿った半径方向経路２８７（図１２）内を移動する。図１２に示すように、ガイドスロット２９０は、残りのガイドスロット２９１、２９２、２９３が、それぞれ金型部品１６２、１６３、１６４を案内するために、加圧軸２７７に対して放射状になっているのと同様に、ベース部２０５を通じて加圧軸２７７に対して半径方向に向けられる。
【００４１】
なお、ベース部２０５は、単軸プレス機２００内の予め定められた穴に収まるガイドピン２９４Ａ、２９４Ｂ、２９４Ｃ、２９４Ｄを有する独立型の部品であることに留意されたい。ベース部２０５は、他の金型を収容できる他のベース部と交換可能であるので、同じ単軸プレス機２００を使用して、その単軸プレス機２００に取り付けられたベース部に応じて、様々な異なる切刃用の異なる部品を製造することができる。
【００４２】
図１５は、ベース部２０５、スプリング機構２１５、ベアリング２８５、および金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の外側面を、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の適切な開閉を損ねる恐れのある余分な粉末がない状態に保つために、残存粉末が落下できる排出スロット２９６Ａ、２９６Ｂ、２９６Ｃ、２９６Ｄを設けたベース部２０５の底部を示している。
【００４３】
特定の金型部品が、組み立てた状態から分離した状態へ進む経路を作る主な目的は、圧縮後、成形部品の妨げとならないように、金型部品を成形部品から分離することである。特に、本発明による分割ケース金型を使用して、様々な形状を部品に付与することができ、アンダーカットのある形状さえも付与することができる。その金型部品に対して適切な金型部品形状を確立して、分離時の、金型部品と部品との間の干渉をなくすことができる。この干渉を言い表すのに使用される専門用語はバックドラフトである。
【００４４】
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、バックドラフトを回避するために、部品から分離されるときに、金型部品がたどることのできる様々な経路を示している。特に、図１６Ａに関連して、ガイドスロット２９７Ａ、２９７Ｂ、２９７Ｃ、２９７Ｄが、中心を外れた半径方向の直線経路を画定するように位置決めされている。これらの形状は、図１５に示した、特定のベース部用のガイドスロット２９０、２９１、２９２、２９３に付与される。
【００４５】
図１６Ｂを参照すると、ガイドスロット２９８Ａ、２９８Ｂ、２９８Ｃ、２９８Ｄは、成形部品を解放するために金型部品がたどることができる非直線の湾曲経路を示している。最後に図１６Ｃを参照して、２９９Ａなどの１つのガイドスロットの経路が、２９９Ｂなどの別のガイドスロットの経路に類似している必要はない。図１６Ｃは、バックドラフトを成形部品にもたらすことなく、成形部品から金型部品を解放するために選択され得る、ガイドスロット２９９Ａ、２９９Ｂ、２９９Ｃ、２９９Ｄによる様々な異なる経路を示している。
【００４６】
本発明による分割ケース金型は金型部品を含み、その金型部品は、加圧軸とは異なる方向に移動し、そうすることにより、部品が、圧縮成形工程を通じてこれまで得られなかった幾何形状に成形されることを可能にする。これまでは、射出成形技術を利用していたか、または最初の圧縮成形工程後、最終的な形状に至るのに部品が広範な研削を必要とする圧縮成形技術を利用していた。本明細書で説明した、単軸プレス機で使用される分割ケース金型を通じて、今や、これまで圧縮成形工程で得られなかった部品形状を生成することができる。
【００４７】
これまで説明してきたのは、本発明による分割ケース金型単軸プレス機を使用する、図１および図２に示す成形部品１０の製造に係わるハードウェアである。
【００４８】
そのような分割ケース金型を用いて、いずれかの側面に複雑な面がある成形部品を製造することが可能である。図１７および図１８を参照すると、金型３６０は、図１７および図１８に示した例において、加圧軸３７７に対して半径方向に移動可能な金型部品３６１、３６２、３６３、３６４を含む。上部ラムの端部のみを図示した上部ラム３７２および底部ラム３７４は、加圧軸３７７に沿って互いに対して移動する。金型部品３６１、３６２、３６３、３６４、上部ラム３７２、および底部ラム３７４は、組み立てた状態（図２０）で、圧縮成形工程時に形成される成形部品３１０と同一形状の金型チャンバ３５０を画定する。図１８により詳しく示した成形部品３１０は、上面３１２、底面３１４、およびそれらの間の側壁３１６、３１８、３２０、３２２で構成されている。典型的な側壁３２２は、一対の主切刃３８０Ａ、３８４Ａと、それに隣接する補助切刃３８２Ａ、３８６Ａとを含む。この特定の成形部品３１０の場合、各側面は上記の切刃構成であり、結果として、側壁３１６に付随する主切刃３８０Ｂおよび補助切刃３８２Ｂは、側壁３２２の最も奥の部分である陥凹プラトまたは着座パッド３９０から突出する突出部３８８をもたらす。成形部品３１０の反対側の切刃に対応する別の突出部３９２は、突出部３８８とは正反対にある。陥凹面と突出部とのこの組み合わせにより、本発明による分割ケース金型単軸プレス機に理想的に適した幾何形状が得られる。特に、図１７に戻り、金型部品３６４に目を向けると、金型部品３６４の面３９５は、側壁３２２の外形と基本的に同一の外形を有する。これら２つの面３９５、３９６が同一であるという理解のもとで、説明のために金型部品３６３に付随する面３９６を使用する。
【００４９】
説明のために、金型面３９６（図１７）を成形部品３１０の側壁３２２（図１８）と合わせて説明する。少なくとも成形部品３１０に関しては、４つの側面はすべて同一であり、側面３２２の図の方が側面３２０の図よりもよく見える。金型面３９６（図１７）は、着座パッド３９０（図１８）を形成するのに使用される着座パッド用突出部３９９を有し、側壁３２２を検討して反映されたその他の面を有する。図２０は、成形部品３１０を形成するための金型チャンバ３５０内にある、側壁３１６、３２２を備えた成形部品３１０を示している。金型部品３６４の面３９５および金型部品３６１の面３９８は、成形部品３１０の側壁３２２、３１６の外形を画定する。図１９に関連して、成形部品３１０は、金型部品３６１、３６２、３６３、３６４（図１７）によって捕捉され、各金型部品３６１、３６２、３６３、３６４の、加圧軸３７７に対して平行でない動作によってのみ解放され得るので、上部ラム３７２および底部ラム３７４が離れたとしても、金型チャンバ３５０内で加圧軸３７７に沿って動くことができないことが分かる。成形部品３１０があると、加圧軸３７７に対して完全に平行な相対運動は何ら行うことができない。図１７は、この圧縮成形工程時に、部品を解放するのに必要な移動の方向を示している。
【００５０】
金型チャンバの幾何形状によっては、特定の成形部品を圧縮成形するのに、分割ケース金型を必要とすることがある。図２０Ａを参照して、制限するものがない、開口端４５２を有する金型チャンバ４５０は、分割ケース金型を必要としない。その理由は、成形部品を加圧軸４７７に沿って矢印４５４の方向に押して、成形部品４１０を金型４６０から排出することができるからである。図２０Ｂは、比較的単純であるが、分割ケース金型による圧縮成形工程に理想的な形状を示している。金型チャンバ５５０の壁５５３は、加圧軸５７７に対して正の角度Ｙをなす少なくとも１つの部分５５４と、加圧軸５７７に対して負の角度Ｚをなす少なくとも１つの他の部分５５５とを有する。金型チャンバ５５０によって捕捉され、分割ケース金型の金型部品を横方向に移動させなければ金型チャンバ５５０から安全に取り出すことができない成形部品が、これらの角度の付いた面の組み合わせによって画定される。
【００５１】
図２０Ｂに示す装置はかなり単純な形状であるが、示した形体は、分割ケース金型による圧縮成形工程を使用する製造に適した、はるかに複雑な構成に適用することができる。
【００５２】
図２０Ｂにおいて、金型チャンバ５５０は、成形部品５１０が加圧軸５７７に沿って軸方向に移動するのを防止する制限部５５２を含む。したがって、金型チャンバ５５０を有する金型は、本発明による分割ケース金型にとって理想的である。
【００５３】
図２０Ｃを参照すると、金型チャンバ６５０は、成形部品６１０を捕捉し、加圧軸６７７に沿った部品の移動を不可能にする、ベローズ形状の壁６５２を含む。図２０Ｃは、分割ケース金型による圧縮成形工程にとって理想的な別の構造を示している。金型チャンバ６５０の壁６６２は、加圧軸６７７に対して垂直でない平面に沿った凹面６６３を有する。面６６３の端部６６６、６６８間で面６６３に沿った少なくとも１つの点６６５では、接線が加圧軸６７７に対して平行である。
【００５４】
この代替案では、チャンバ６５０の壁６６２は、加圧軸６７７に対して垂直でない平面に沿った凸面６８３を有してもよい。面６６３の端部６８６、６８８間で面６８３に沿った少なくとも１つの点６８５では、接線が加圧軸６７７に対して平行である。
【００５５】
図２０Ｄは、さらに別の金型チャンバ７５０を示し、この金型チャンバ７５０は、成形部品７１０に螺旋溝のねじ７１２を加えることができる。この構成もまた、本発明による分割ケース金型に理想的に適している。
【００５６】
これまで説明してきたのは、独自の面形体を有する成形部品の製造についてであり、これらの面形体は、本明細書で説明したような単軸プレス機および分割ケース金型を使用して、最も効率的に形成される。
【００５７】
本願の譲受人に譲渡され、「切削インサートを製造するクロスホール圧縮成形を行う方法および装置（Method and Apparatus for Cross-Hole Pressing To Produce Cutting Inserts）」と題した米国特許第６，９８６，８６６号明細書は、参照することで本明細書に援用するものとし、加圧軸に対して平行でない方向に成形部品を貫通するクロスホールをその部品に付与するための方法および装置について記載している。ただし、この特許は、そのようなクロスホールを形成するためのソリッド一体金型（ｓｏｌｉｄ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｉｅ）の使用について述べている。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、分割ケース金型の使用と併せてクロスホールを成形部品に付与することができ、分割ケース金型を使用して得られる独自の面形体を提供するだけでなく、さらに、加圧軸とは異なる軸に沿って成形部品を貫通する穴も提供する。
【００５９】
図２１Ａは、金型部品８６１および対向する金型部品８６２を有する金型８６０を示している。金型部品８６１、８６２を貫通する穴８９０は、金型部品８６１内にクロスピン８９２を受け入れ、金型部品８６２内にクロスピン８９３を受け入れるのに適している。組み立てた状態で、これらのクロスピン８９２、８９３は、金型チャンバ８５０内で接し合うので、金型部品８６１、８６２が組み立てられ、クロスピン８９２、８９３が接し合うと、金型キャビティ８６０に粉末を充填することができ、圧縮成形すると同時に、その成形部品（図示せず）が、図２１Ａに示すように、紙面に入っていく加圧軸８７７に対して平行でない方向に貫通する穴を有することになる。図２１Ａに示す装置において、金型部品８６１および金型部品８６２は、クロスピン８９２、８９３が移動するのと同じ方向である矢印８９４、８９５に沿って移動可能である。なお、クロスピン８９２、８９３は、金型部品８６１、８６２に対して平行な動きに限定されるものではない。
【００６０】
図２１Ｂを参照すると、金型９６０の金型部品９６１、９６２、９６３、９６４は、紙面に入っていく加圧軸９７７から放射状に延びる矢印９９４、９９５、９９６、９９７によって示される半径方向に移動可能である。クロスピン９９２、９９３は、金型部品９７０、９７１、９７２、９７３にそれぞれ含まれる窪み９７０、９７１、９７２、９７３内に位置決めすることができ、この窪みは、金型９６０が組み立てた状態にある場合に、クロスピン９９２、９９３を収容する。クロスピン９９２、９９３は、金型チャンバ９５０内で接する。次いで、金型チャンバ９５０が粉末を充填され、その粉末が圧縮されて成形部品を形成すると、この成形品は、クロスピン９９２、９９３によって付与されたクロス穴を有することになる。なお、図２１Ｂにおいて、クロスピン９９２、９９３は、矢印９９４、９９５、９９６、９９７によって示された金型部品の方向とは異なる、矢印９９８、９９９に沿った方向に移動することに留意されたい。
【００６１】
窪み９７０、９７１、９７２、９７３が、各金型部品９６１、９６２、９６３、９６４の壁内に配置された図２１Ｂとは異なる図２１Ｃを参照すると、金型１０６０は、矢印１０９４、１０９５、１０９６、１０９７に沿って移動可能な金型部品１０６１、１０６２、１０６３、１０６４を含む。しかしまがら、ともに移動して、紙面に入っていく加圧軸１０７７を中心として広がる（ｒａｄｉａｌ）金型チャンバ１０５０内で対合したクロスピン１０９２、１０９３は、矢印１０９４、１０９５、１０９６、１０９７によって示した方向とは異なる、矢印１０９８、１０９９に沿った方向に、金型部品１０６３、１０６４内の穴１０８０、１０８２を貫通する。再度、金型チャンバ１０５０は、組み立てた状態で粉末を充填され、圧縮されて、成形部品には、加圧軸１０７７とは異なる軸に沿って貫通する穴ができる。
【００６２】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明したが、本開示の全教示を考慮して、これら詳説に対する様々な修正および代替案を発案できることが当業者には分かるであろう。本明細書で説明した現時点での好ましい実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではないことを意図され、本発明の範囲には、添付の特許請求の最大限の範囲およびそのあらゆる等価物を当てるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を固化するための冶金プロセスに関し、そのプロセスは分割ケース金型を使用する。本発明はまた、そのようなプロセスで製造される部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結可能粉末、すなわち、冶金用サーメットまたはセラミック粉末から切削インサートを製造するには、逸散性バインダを含む、あるいはこれを含まない焼結可能粉末を圧縮して、予備焼結された成形部品（ｇｒｅｅｎ ｐａｒｔ）にする。次いで、成形部品を焼成して、切削工具であり得る完成部品ができる。圧縮は、焼結可能粉末を収容した金型内に形成された金型キャビティに上部および底部ラムを押し付けることで発生する大きな対抗力によって得られる高圧力のもとで行われる。
【０００３】
米国特許第６，９８６，８６６号明細書は、切削インサートを製造するクロスホール圧縮成形を行う方法および装置に関し、その方法および装置によると、内部に金型キャビティがあるソリッド一体金型（ｓｏｌｉｄ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｉｅ）を使用して成形部品を製造する。成形部品は一体の金型キャビティから排出されるので、成形部品の形状は、金型キャビティを「スライド」して通過し、これから出ることができる形状に限定される。
【０００４】
米国特許出願公開第２００６／０１６５８２８号明細書は、切削インサートを製造する方法および装置に関し、その方法および装置によると、成形部品の両側で金型キャビティを自由に通過できない成形部品を製造するために、加圧軸に対して平行な方向に分割ケース金型を分離することができる。しかし、そのような装置を使用する場合、成形部品の側部の形体は、成形部品を解放するために金型部品が形体上をスライドできるように形成されなければならない。この要件により、成形部品の形状が制限されるだけでなく、さらに、金型部品が成形部品上をスライドすることで成形部品に対して摩擦が生じ、この摩擦が部品に損傷を与える恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スライドして金型をスライドして通り抜けることで、または金型部品に部品上をスライドさせることで金型から解放することの影響を成形部品の形状が受けることのない、圧縮成形工程で使用するプロセスおよび装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有する。キャビティは、圧縮した状態の部品の形状を画定する、両端を備えた壁を有する金型チャンバと、金型チャンバの各端部から延びる加圧穴とで構成される。金型は、分割面を備えた少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、分割面の大部分は加圧軸に対して垂直でない。
【０００７】
別の実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有する。キャビティは、圧縮状態の部品の形状を画定する、両端を備えた壁を有する金型チャンバで構成されている。金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、加圧軸に対して平行ではない方向のみに移動するように適合される。各金型部品は、他のチャンバセグメントとともに金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、チャンバセグメント内の分割ライン面とを有し、この分割ライン面は、組み立てた金型において、金型チャンバが囲まれ、画定されるように、１つまたは複数の他の金型部品のチャンバセグメント内の隣接する分割ライン面と接する。チャンバ壁は、加圧軸と正の角度をなす少なくとも１つの部分と、加圧軸と負の角度をなす少なくとも１つの他の部分とを有する。
【０００８】
さらに別の実施形態では、粉末から圧縮部品を形成する単軸プレス機で使用する金型は、加圧軸に沿って貫通する加圧穴を有する。金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含む。各金型部品は、ａ）他のチャンバセグメントとともに、チャンバ壁を有する金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、ｂ）他の加圧穴セグメントとともに、チャンバの両端から金型外側面を貫通する加圧穴を画定する加圧穴セグメントと、ｃ）チャンバセグメントに隣接する分割ライン面であって、組み立てた金型において、金型を組み立てるように、他のチャンバ面の分割ライン面と接する分割ライン面とを有する。チャンバ壁は、加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有し、その面の両端間でその面に沿った少なくとも一点では、接線が加圧軸に対して平行である。
【０００９】
さらに別の実施形態では、圧縮された粉末から部品を形成する単軸プレス機は、ａ）組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、チャンバの両端から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有する金型と、ｂ）チャンバの両端に最も近くなるまで、加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムとを含む。少なくとも２つの分離可能な金型部品はそれぞれ、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有し、かつ金型部品は、組み立てた状態と分離した状態との間を加圧軸に対して平行でない方向に移動可能である。
【００１０】
さらに別の実施形態では、単軸プレス機を使用して粉末から部品を作製する方法は、ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、加圧軸に沿ってチャンバの両側から金型外側面を貫通する加圧穴とを備えた金型キャビティを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、その金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めし、ｂ）金型および加圧穴に粉末を充填する各ステップを含む。さらに、チャンバに最も近くなるまで加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、粉末をチャンバの領域内まで圧縮し、分離可能な各金型部品が、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、部品を解放するためには、上部および底部ラムを互いに離し、加圧軸に対して平行でない方向に金型部品を切り離す。
【００１１】
さらに別の実施形態では、加圧軸に沿って貫通するキャビティを備えた金型を有する中で、単軸加圧動作を使用して物品を形成し、キャビティは、チャンバと、上部ラムおよび底部ラムがキャビティ内で加圧軸に沿って独立して移動できる、チャンバの両側にある加圧穴とで構成される。物品は、ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、加圧軸に沿ってチャンバの両側から金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、その金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めし、ｂ）金型および加圧穴に粉末を充填し、ｃ）チャンバに最も近くなるまで加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、チャンバの領域内まで粉末を圧縮し、ｄ）分離可能な各金型部品が、ともに金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、部品を解放するために、上部および底部ラムを互いに離し、加圧軸に対して平行でない方向に金型部品を切り離す各ステップによって形成される。
【００１２】
さらに別の実施形態では、物品は圧縮された粉末を含み、物品の本体には、貫通する主軸があり、本体は圧縮成形工程を通じて形成され、本体の外側面は、加圧軸に対して垂直でない方向の分割ラインを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】金属加工工程で使用する切削インサートを表す部品の斜視図である。
【図２】図１に示した部品の側面図を示している。
【図３】上部および底部ラムを備えた分割ケース金型の概略図であり、上部および底部ラムは分割ケース金型と協同して機能する。
【図４】図３と同じ要素の概略図であるが、「充填」構成を示すために位置が変わっている。
【図５】図３と同じ部品を含むが、部品の圧縮を示す構成の概略図である。
【図６】、図３の部品と同様の部品を含むが、圧を減らすために部品から若干離れた上部および底部ラムを示す概略図である。
【図７】図３に示す部品の概略図であるが、分離を示すために金型部品が離れている。
【図８】図３に示す金型部品の概略図であるが、圧縮された部品を排出するように構成されている。
【図９】組み立てた状態の、本発明による１つの分割ケース金型を示している。
【図１０】分離した状態の、本発明による１つの分割ケース金型を示している。
【図１１】図９および図１０の金型から取った単一金型部品の詳細を示している。
【図１２】異なる金型の金型部品が取り付けられたベースプレートの斜視図を示し、金型部品は開いた状態にある。
【図１３】図１２に示したものと同様であるが、金型部品が閉じた状態にある斜視図を示している。
【図１４Ａ】分離した状態および組み立てた状態にある図１２および図１３の金型の概略的な断面図を示している。
【図１４Ｂ】分離した状態および組み立てた状態にある図１２および図１３の金型の概略的な断面図を示している。
【図１５】ベースプレートの裏面の斜視図を示している。
【図１６Ａ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１６Ｂ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１６Ｃ】ベースプレートの概略的な平面図を示し、金型部品が移動できる経路を示している。
【図１７】複雑な部品を製造した後の分離した状態にある金型部品を示している。
【図１８】図１８に示す部品の拡大図である。
【図１９】図１７および図１８に示す複雑な部品を製造するために組み立てた状態にある金型部品を示している。
【図２０Ａ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｂ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｃ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２０Ｄ】どのような場合に分割ケース金型の使用が最も有益になるかを明らかにするために、内部金型チャンバの形状を示している。
【図２１Ａ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【図２１Ｂ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【図２１Ｃ】中子ピンを分割ケース金型と併用できる構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１および図２は、焼成後に切削インサートになる成形部品１０を示している。しかし、この成形部品１０に関しては、成形部品が分割ケース金型に適用される場合について説明する。図３は、図２に示す成形部品１０の側面図のものと概ね同様の形状の金型チャンバ５０を有する金型６０を表す構成を示している。特に、成形部品１０は上面１２および底面１４を有し、それらの間に側壁１６、１８、２０、２２がある。側壁１６は、上面１２から延びる概ね垂直なセグメント１７Ａと、底面１４まで延びる傾斜セグメント１７Ｂとを有する。さらに、側壁２０は、底面１４から延びる概ね垂直なセグメント２１Ａと、上面１２まで延びる傾斜セグメント２１Ｂとを有する。成形部品１０は、中心線２４に関して対称である。なお、側壁１６、２０の傾斜セグメント１７Ｂ、２１Ｂはともに、中心線２４と部分的に重なることに留意されたい。成形部品１０は、焼成後に切刃として使用される稜線２６と、正反対にある稜線２８とを有する。
【００１５】
ここで、冶金粉末などの粉末から圧縮部品１０（図２）を形成するための単軸プレス機で使用する金型６０を示す図３を参照する。概要として、金型６０は、圧縮成形部品１０（図２）が形成される金型チャンバ５０で構成された金型キャビティ６５を有する。第１の加圧穴６８が、金型キャビティ６５内で金型チャンバ５０の片側にあり、第２の加圧穴７０が、金型キャビティ６５内で金型チャンバ５０の反対側にある。上部ラム７２は、矢印７１Ａに沿って第１の加圧穴６８内を移動することができ、一方、底部ラム７４は、矢印７１Ｂに沿って第２の加圧穴７０内を移動することができる。各ラムは、金型チャンバ５０のエッジ５２、５４に合わせた圧縮位置まで移動することができる。上部ラム７２および底部ラム７４が、それぞれの加圧穴６８、７０内に伸長している場合、金型チャンバ５０は、成形部品１０の形状と基本的に同一の形状を有する。
【００１６】
なお、一方で図３に関連して、成形部品１０が金型チャンバ５０内に形成されると、成形部品１０は、基本的に金型チャンバ５０内に捕捉され、たとえ上部ラム７２および底部ラム７４が完全に後退したとしても、金型６０を切り離すことなしに成形部品１０を無傷で取り出すことができないことに留意されたい。しかし、本発明によると、金型６０は分割ケース金型であり、例えば、金型部品６１は金型部品６２から独立し、金型部品６２とは別個のものである。これを説明するために、金型部品６１、６２は、加圧軸７７と合致した分割ライン７５に沿って分割されている。その結果として、図７に示すように、例えば、矢印５８Ａ、５８Ｂの方向に沿って金型部品６１を金型部品６２から切り離して、金型６０から成形部品１０を容易に取り出すのに十分なすき間を形成することができる。
【００１７】
分割ライン７５は直線として図示されているが、このラインは、所望する部品の形状と、干渉なく金型部品を切り離すという要望とに依存して、非直線形状としてもよい。
【００１８】
単軸プレス機を使用して粉末から成形部品１０を作製する方法に目を向けて、以下に図３〜８について説明する。
【００１９】
金型６０は、組み立てた状態（図３）で、その中に金型チャンバ５０を含む金型キャビティ６５を画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品６１、６２を有する。第１の加圧穴６８は、金型チャンバ５０から加圧軸７７に沿って金型上方外側面８０を貫通する。第２の加圧穴７０は、金型チャンバ５０から加圧軸７７に沿って金型下方外側面８２を貫通する。図３は、金型部品６１、６２を一緒に、組み立てた状態で示している。図４に示すように、底部ラム７４は上方に移動して、第２の加圧穴７０の一部を占めている。その後、金型キャビティ６５は適切な量の粉末８５を充填され、上部ラム７２および底部ラム７４が互いに向かって金型チャンバ５０のエッジ５２、５４まで運ばれると、粉末８５が圧縮されて最終的な成形部品１０の形状（図１）となる。
【００２０】
当然のことながら、上部ラム７２および底部ラム７４は、金型チャンバ５０に最も近くなるまで、加圧軸７７に沿って互いに対して移動することができ、粉末８５を金型チャンバ５０の容積まで圧縮する。底部ラム７４を固定状態に保持し、金型６０および上部ラム７２を下方に移動させて、最大限に圧縮された成形部品１０を製造することも可能である。
【００２１】
図５は、最大限に圧縮する位置にあり、それによって成形部品１０を画定する上部ラム７２および底部ラム７４を示している。
【００２２】
成形部品１０を焼成して得られた部品は基本的に剛性であるが、成形部品１０を焼成する前の圧縮粉末は幾分弾力性がある。そのため、金型６０から部品１０を取り出すステップを開始したときに、高度に圧縮された成形部品１０は、中立状態まで弾性的に膨張する。この減圧が妨げのない態様で起こるのを容認した場合、成形部品１０に応力が発生し、クラックが入る恐れがある。このため、成形部品１０を最大限に圧縮した（図５）後、図６に示すように、上部ラム７２および底部ラム７４を離れる方向に若干移動させて、上部ラム７２に対応する上部ギャップ８７と、底部ラム７４に対応する底部ギャップ９０で示すように、予め定められた量だけであるが、成形部品１０が復元するのを可能にする。これらのギャップ８７、９０により、成形部品１０に部分的な逃げ空間が付与され、それによって復元を制御することが可能になる。成形部品１０は、これらの新たに形成されたギャップ８７、９０を概ね埋めるように膨張する。次いで、図７に示すように、金型部品６１、６２を横方向に互いから切り離して、金型キャビティ６５であった部分から成形部品１０を取り出すのに十分なすき間を形成する。なお、図７に示すように、成形部品１０を解放するために、金型部品６１は、加圧軸７７に対して平行でない方向に金型６２に対して移動することに留意されたい。図８に示すように、金型部品６１、６２が部品１０に対して十分な量移動したので、成形部品１０は金型６０から解放され、その後、取り出すことができる。
【００２３】
図５に示すように、金型部品６１、６２は一緒に組み立てられて、成形部品１０が金型キャビティ６５内で動かないように成形部品１０を捕捉する金型チャンバ５０を形成する。
【００２４】
これまで説明したのは、冶金粉末などの粉末８５を圧縮して、圧縮された成形部品１０を形成する方法である。一方、金型部品６１、６２（図６）が圧縮され、組み立てられる態様について以下に説明する。図９〜１１は、第１の金型部品６１、第２の金型部品６２、第３の金型部品６３、および第４の金型部品６４で構成される円形金型６０を示している。この説明のために、各金型部品は同一であり、円形金型６０の９０°分を占める部分からなるとする。しかし、説明するように、所望の部品形状に対処するために、１つまたは複数の金型部品が異なっていてもよい。上部ラム（図示せず）および底部ラム（図示せず）は、加圧軸７７に沿って金型キャビティ６５内を移動する。金型６０は、上部外側面８０および底部外側面８２と、加圧軸７７に沿って貫通する金型キャビティ６５とを有する。キャビティ６５は、圧縮状態の成形部品１０の形状を画定する、エッジ５２、５４を備えた壁を有する金型チャンバ５０で構成される。金型キャビティ６５はまた、金型チャンバ５０の一方のエッジ５２から上部外側面８０まで延びる第１の加圧穴６８と、金型チャンバ５０の一方のエッジ４４から下部外側面８２を貫通する第２の加圧穴７０とを有する。図１０を参照すると、各金型部品６１、６２、６３、６４は、一対の分割面６１Ａ、６１Ｂ、６２Ａ、６２Ｂ、６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂを有する。隣接する金型部品の分割面は、図９に示す組み立てた円形金型６０を形成するように当接し合う。なお、分割面は加圧軸７７に対して垂直ではないので、金型部品６１、６２、６３、６４は、加圧軸７７に対して平行でない方向に離れるように動くことができ、それによって、成形部品１０の形状が、加圧軸７７に沿った動作では金型部品６１、６２、６３、６４を解放することができないようなものである場合に、成形部品１０の損傷を回避することに留意されたい。結果的に、成形部品１０を解放するのに、金型部品６１、６２、６３、６４は、加圧軸７７に対して垂直でない方向に移動しなければならない。そのような動作により、成形部品１０を所望の形状に圧縮成形する際に大きな自由度が付与され、また、成形部品１０が加圧軸７７に沿って排出された場合に結果として起こることであるが、金型を成形部品１０に対してスライドさせる、すなわち、成形部品１０の上部や下部の任意の張出突起に損傷を与える、といったことなく、金型から成形部品１０を解放することが可能になる。
【００２５】
各金型部品６１、６２、６３、６４は、両側に加圧穴部分がある金型チャンバ部分を有する。一例として、他の金型部分６１、６３、６４を代表して金型部分６２に目を向けると、金型チャンバ部分５０Ａは、第１の加圧穴部分６８Ａおよび第２の加圧穴部分７０Ａによって囲まれている。チャンバ部分５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄは、ともに金型チャンバ５０を画定する。
【００２６】
説明のために、図９〜１１には、同一のキャビティ部分５０Ａを備えた、形状が基本的に同一の４つの金型部品６１、６２、６３、６４を示したが、当然のことながら、成形部品１０の所望する形状に応じて、２つ以上の金型部品であってもよく、各金型部分の加圧穴部分およびキャビティ部分は、成形部品１０の形状に対処するためだけでなく、さらに、金型キャビティに粉末を充填することに関して最も効率的な態様を提供するために、さらに、成形部品１０を金型から解放するために、若干異なっていてもよい。
【００２７】
金型部品６１、６２、６３、６４の働きを示すために図９〜１１を提示した。当然のことながら、キャビティ５０、第１の加圧穴６８、および第２の加圧穴７０については、単にそれらの働きを示すために概略的に描いた。キャビティ５０、第１の加圧穴６８、および第２の加圧穴７０の形状は、製造することを意図した成形部品１０の形状に対処するための、任意の数量の異なる幾何形状であってもよい。また、円筒を構成する４つの同一部片として、金型部品６１、６２、６３、６４を示したが、成形部品１０の所望する形状によっては、わずか２つの金型部品であってもよく、各金型部品は、圧縮成形部品１０を解放するために、金型部品が、離れる方向に自由に移動できなければならないということによってのみ制約される、全く異なる形状であってもよい。
【００２８】
金型部品６１、６２、６３、６４は互いに密着するが、製造公差があるために、成形部品１０が圧縮されたときに、成形部品１０の外側面に分割ラインの跡がつく。図５〜８は、そのような分割ライン跡３０を示している。この跡３０は直線として示されているが、この跡３０の線は、金型部品の合わせパターンによって決まる。さらに、製造公差によっては、分割ライン跡を肉眼で容易に見ることができない。加えて、分割ライン跡３０は、成形部品１０全体の周囲にわたる。しかしながら、分割ライン跡３０が、成形部品１０の角部または縁部に沿って配置されている場合、分割ライン跡を識別するのが困難なこともある。
【００２９】
ここまで、本発明を説明するのに概略図を使用した。図１２〜１４は、方法および装置の一実施形態を実現するために使用される実際のハードウェアを示している。区別のために、装置の同様な部品に対しては、これまでの図を説明するのに使用した参照番号から１００だけ増加させる。
【００３０】
図１２〜１４は、上部および底部ラムが示されていない単軸プレス機２００を示している。単軸プレス機２００は、圧縮粉末から成形部品（図示せず）を形成するのに使用される。プレス機２００は、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４で構成される金型１６０を支持するのに使用される床部２１０を有するベース部２０５を含み、これらの金型部品は、分離した状態で図１２に示され、組み立てた状態で図１３に示されている。成形部品１０を製造する方法は、概略図を使用して前に説明した方法と同じであるが、図１２および図１３で分かるように、金型キャビティ１６５は、別の形状の部品を製造するために形状が大幅に異なっている。
【００３１】
それにもかかわらず、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４は、ベース２０５に固定されているが、分離した状態（図１２）と組み立てた状態（図１３）との間でベース２０５上をスライドすることもできる。
【００３２】
図１２を参照すると、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が分離した位置に付勢されている。特に、各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４はスプリング機構２１５に連結されており、説明を進めるために、金型部品１６１に連結されたスプリング機構２１５およびその作用は、残りの金型部品１６２、１６３、１６４に対しても同じであるという理解のもとで、このスプリング機構２１５について説明する。
【００３３】
ケーブル２１８の第１の端部２１７は金型部品１６１に取り付けられ、一方、ケーブル２１８の第２の端部２１９は、ブラケット２２２内にスライド可能に固定されたテンションボルト２２０に連結されている。ブラケット２２２は、ボルトなどの留め具２２５を使用して、ベース部２０５に強固に固定されている。ボルト２２０は、ケーブル２１８を張力がかかった状態に維持するために、圧縮スプリング２２７によって付勢されている。特に、ボルト２２０は、そのボルトヘッド２２１が圧縮スプリング２２７と係合しており、それによって、図１２で分かるように、右方向に押される。ケーブル２１８は、金型部品１６１から半径方向に延び、ピボットピン２２９に巻き付いている。ケーブル２１８の第２の端部２１９は、テンションボルト２２０に取り付けられている。各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４に連結されたスプリング機構２１５は、分離した位置に各金型部品を付勢するように働く。金型部品を切り離す一実施形態として、スプリング機構２１５について説明したが、油圧シリンダなどの他の機構を使用してもよい。
【００３４】
図１３は、金型キャビティ１６５を明確に画定する、組み立てた位置にある金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を示し、組み立てた位置まで金型部品１６１でケーブル２１８を引っ張ることにより、圧縮スプリング２２７を圧縮している。図１３に明瞭に示すように、金型１６０の側面１６７の外形は円錐形であり、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の側面１６７は、組み立てた状態でダイコーン１７３を形成する。
【００３５】
図１４Ａは、円錐形の側面１６７を備えた金型１６０を示し、さらに、内側面２７２に陥凹円錐２７４がある保持器２７０を示しており、陥凹円錐２７４は、形状がダイコーン１７３に一致していて、保持器２７０は、図１４Ｂに示し、図１３に保持器２７０がない状態で示すように、円錐形の金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を捕捉し、これらを一緒に、組み立てた状態で固定する。
【００３６】
図１４Ｂは、金型１６０の中心線２７５とダイコーン１７３の側面１６７との間、かつ金型１６０の中心線２７５と保持器２７０の陥凹円錐２７４の内側面２７２との間の円錐角Ｘを示している。ダイコーン２７３および陥凹円錐２７４のそれぞれの円錐角Ｘは、モールステーパを形成してもよく、このモールステーパは、ダイコーン１７３と陥凹円錐２７４との間に自己固着式摩擦連結をもたらす小勾配のテーパである。約５／８インチ／フィートのテーパがモールステーパであるとされている。ダイコーン１７３および陥凹円錐２７４のそれぞれに対する円錐角Ｘは、１０°〜２０°とすることができる。
【００３７】
金型１６０上で保持器２７０を下方に移動させて、金型１６０を分離した状態から組み立てた状態に位置決めするために、陥凹円錐２７４をダイコーン１７３上に置いて、陥凹円錐２７４の内側面２７２が、ダイコーン１７３の側面１６７を半径方向内側に押すようにする。これを行うためには、各金型部品１６１、１６２、１６３、１６４に連結されたスプリング機構２１５（図１２）の付勢力に打ち勝つのに十分な力を用いて、ダイコーン１７３に対して保持器２７０を移動させることが必要である。駆動機構（図示せず）は、保持器２７０を移動させて、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４を分離位置から組み立て位置に配置する。駆動機構は、１つまたは複数の油圧シリンダ（図示せず）であってもよい。
【００３８】
図１４Ａは、金型１６０から垂直方向に長い距離離れた保持器２７０を示している。しかし、実際上、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の分離は、単に成形部品（図示せず）を金型キャビティ１６５から解放することを可能にするのに十分な量でありさえすればよい。より大きく分離させることは不必要であり、望ましくないこともある。したがって、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の分離度を制御するために、保持器２７０の垂直動作が厳密に制御される。特に、図１４Ｂに関連して、制限ボルト２８０が穴２８２を貫通し、保持器２７０を貫通している。制限ボルト２８０は、ベース部２０５（図１３）であってもよい基礎プレート２８４内に延びている。ナット２８６は、制限ボルト２８２の端部に固定されて、基礎プレート２８４に対するボルトの動きを制限することができる。しかしながら、制限ボルト２８０は細長く、保持器２７０の上面２８９から若干離間したボルトヘッド２８１を有する。その結果、保持器２７０が上方に移動すると、スプリングで付勢された金型部品１６１、１６２、１６３、１６４（図１３）は、半径方向外側に押されるが、保持器２７０の垂直方向動作によって可能となった量に限られ、保持器２７０の垂直方向動作自体は、保持器２７０の上面２８９と各ボルトヘッド２８１の底面２８８との間のギャップｇがその限度になる。スペーサ２９５は、ナット２８６と基礎プレート２８４との間に置かれて、保持器２７０が移動できる移動度を制限することができ、結果的に、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が横方向へ分離した状態に移動できる移動度を制限することができる。
【００３９】
金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が組み立てられて、金型チャンバ１５０を形成すると、金型部品は対合し、金型チャンバ１５０の壁に分割ラインを形成する。これらの分割ラインは金型チャンバ１５０内に溝を作る。これらの分割ラインによって作られた溝は、分割ラインの跡として成形部品に加えられ、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４が金型チャンバ１５０の領域内で対合する精度に応じて、これらの分割ライン跡は、張り出しが多くなったり、少なくなったりする。ただし、分割ライン跡は常にある程度存在する。
【００４０】
図１に示した成形部品１０は、図１２および図１３に示した金型キャビティ１６５で単軸プレス機２００を利用して製造することができる。図１２および図１３で分かるように、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４は、半径方向経路、例えば、図１２に示す、金型部品１６１に関連する経路２８７に沿って、分離位置から組み立て位置に前後に移動する。金型部品１６１は、残りの金型部品１６２、１６３、１６４と同様に、単軸プレス機２００のベース部２０５内に延在するガイドスロット２９０（図１２）によって画定される、ベアリング２８５に沿った半径方向経路２８７（図１２）内を移動する。図１２に示すように、ガイドスロット２９０は、残りのガイドスロット２９１、２９２、２９３が、それぞれ金型部品１６２、１６３、１６４を案内するために、加圧軸２７７に対して放射状になっているのと同様に、ベース部２０５を通じて加圧軸２７７に対して半径方向に向けられる。
【００４１】
なお、ベース部２０５は、単軸プレス機２００内の予め定められた穴に収まるガイドピン２９４Ａ、２９４Ｂ、２９４Ｃ、２９４Ｄを有する独立型の部品であることに留意されたい。ベース部２０５は、他の金型を収容できる他のベース部と交換可能であるので、同じ単軸プレス機２００を使用して、その単軸プレス機２００に取り付けられたベース部に応じて、様々な異なる切刃用の異なる部品を製造することができる。
【００４２】
図１５は、ベース部２０５、スプリング機構２１５、ベアリング２８５、および金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の外側面を、金型部品１６１、１６２、１６３、１６４の適切な開閉を損ねる恐れのある余分な粉末がない状態に保つために、残存粉末が落下できる排出スロット２９６Ａ、２９６Ｂ、２９６Ｃ、２９６Ｄを設けたベース部２０５の底部を示している。
【００４３】
特定の金型部品が、組み立てた状態から分離した状態へ進む経路を作る主な目的は、圧縮後、成形部品の妨げとならないように、金型部品を成形部品から分離することである。特に、本発明による分割ケース金型を使用して、様々な形状を部品に付与することができ、アンダーカットのある形状さえも付与することができる。その金型部品に対して適切な金型部品形状を確立して、分離時の、金型部品と部品との間の干渉をなくすことができる。この干渉を言い表すのに使用される専門用語はバックドラフトである。
【００４４】
図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃは、バックドラフトを回避するために、部品から分離されるときに、金型部品がたどることのできる様々な経路を示している。特に、図１６Ａに関連して、ガイドスロット２９７Ａ、２９７Ｂ、２９７Ｃ、２９７Ｄが、中心を外れた半径方向の直線経路を画定するように位置決めされている。これらの形状は、図１５に示した、特定のベース部用のガイドスロット２９０、２９１、２９２、２９３に付与される。
【００４５】
図１６Ｂを参照すると、ガイドスロット２９８Ａ、２９８Ｂ、２９８Ｃ、２９８Ｄは、成形部品を解放するために金型部品がたどることができる非直線の湾曲経路を示している。最後に図１６Ｃを参照して、２９９Ａなどの１つのガイドスロットの経路が、２９９Ｂなどの別のガイドスロットの経路に類似している必要はない。図１６Ｃは、バックドラフトを成形部品にもたらすことなく、成形部品から金型部品を解放するために選択され得る、ガイドスロット２９９Ａ、２９９Ｂ、２９９Ｃ、２９９Ｄによる様々な異なる経路を示している。
【００４６】
本発明による分割ケース金型は金型部品を含み、その金型部品は、加圧軸とは異なる方向に移動し、そうすることにより、部品が、圧縮成形工程を通じてこれまで得られなかった幾何形状に成形されることを可能にする。これまでは、射出成形技術を利用していたか、または最初の圧縮成形工程後、最終的な形状に至るのに部品が広範な研削を必要とする圧縮成形技術を利用していた。本明細書で説明した、単軸プレス機で使用される分割ケース金型を通じて、今や、これまで圧縮成形工程で得られなかった部品形状を生成することができる。
【００４７】
これまで説明してきたのは、本発明による分割ケース金型単軸プレス機を使用する、図１および図２に示す成形部品１０の製造に係わるハードウェアである。
【００４８】
そのような分割ケース金型を用いて、いずれかの側面に複雑な面がある成形部品を製造することが可能である。図１７および図１８を参照すると、金型３６０は、図１７および図１８に示した例において、加圧軸３７７に対して半径方向に移動可能な金型部品３６１、３６２、３６３、３６４を含む。上部ラムの端部のみを図示した上部ラム３７２および底部ラム３７４は、加圧軸３７７に沿って互いに対して移動する。金型部品３６１、３６２、３６３、３６４、上部ラム３７２、および底部ラム３７４は、組み立てた状態（図２０）で、圧縮成形工程時に形成される成形部品３１０と同一形状の金型チャンバ３５０を画定する。図１８により詳しく示した成形部品３１０は、上面３１２、底面３１４、およびそれらの間の側壁３１６、３１８、３２０、３２２で構成されている。典型的な側壁３２２は、一対の主切刃３８０Ａ、３８４Ａと、それに隣接する補助切刃３８２Ａ、３８６Ａとを含む。この特定の成形部品３１０の場合、各側面は上記の切刃構成であり、結果として、側壁３１６に付随する主切刃３８０Ｂおよび補助切刃３８２Ｂは、側壁３２２の最も奥の部分である陥凹プラトまたは着座パッド３９０から突出する突出部３８８をもたらす。成形部品３１０の反対側の切刃に対応する別の突出部３９２は、突出部３８８とは正反対にある。陥凹面と突出部とのこの組み合わせにより、本発明による分割ケース金型単軸プレス機に理想的に適した幾何形状が得られる。特に、図１７に戻り、金型部品３６４に目を向けると、金型部品３６４の面３９５は、側壁３２２の外形と基本的に同一の外形を有する。これら２つの面３９５、３９６が同一であるという理解のもとで、説明のために金型部品３６３に付随する面３９６を使用する。
【００４９】
説明のために、金型面３９６（図１７）を成形部品３１０の側壁３２２（図１８）と合わせて説明する。少なくとも成形部品３１０に関しては、４つの側面はすべて同一であり、側面３２２の図の方が側面３２０の図よりもよく見える。金型面３９６（図１７）は、着座パッド３９０（図１８）を形成するのに使用される着座パッド用突出部３９９を有し、側壁３２２を検討して反映されたその他の面を有する。図２０は、成形部品３１０を形成するための金型チャンバ３５０内にある、側壁３１６、３２２を備えた成形部品３１０を示している。金型部品３６４の面３９５および金型部品３６１の面３９８は、成形部品３１０の側壁３２２、３１６の外形を画定する。図１９に関連して、成形部品３１０は、金型部品３６１、３６２、３６３、３６４（図１７）によって捕捉され、各金型部品３６１、３６２、３６３、３６４の、加圧軸３７７に対して平行でない動作によってのみ解放され得るので、上部ラム３７２および底部ラム３７４が離れたとしても、金型チャンバ３５０内で加圧軸３７７に沿って動くことができないことが分かる。成形部品３１０があると、加圧軸３７７に対して完全に平行な相対運動は何ら行うことができない。図１７は、この圧縮成形工程時に、部品を解放するのに必要な移動の方向を示している。
【００５０】
金型チャンバの幾何形状によっては、特定の成形部品を圧縮成形するのに、分割ケース金型を必要とすることがある。図２０Ａを参照して、制限するものがない、開口端４５２を有する金型チャンバ４５０は、分割ケース金型を必要としない。その理由は、成形部品を加圧軸４７７に沿って矢印４５４の方向に押して、成形部品４１０を金型４６０から排出することができるからである。図２０Ｂは、比較的単純であるが、分割ケース金型による圧縮成形工程に理想的な形状を示している。金型チャンバ５５０の壁５５３は、加圧軸５７７に対して正の角度Ｙをなす少なくとも１つの部分５５４と、加圧軸５７７に対して負の角度Ｚをなす少なくとも１つの他の部分５５５とを有する。金型チャンバ５５０によって捕捉され、分割ケース金型の金型部品を横方向に移動させなければ金型チャンバ５５０から安全に取り出すことができない成形部品が、これらの角度の付いた面の組み合わせによって画定される。
【００５１】
図２０Ｂに示す装置はかなり単純な形状であるが、示した形体は、分割ケース金型による圧縮成形工程を使用する製造に適した、はるかに複雑な構成に適用することができる。
【００５２】
図２０Ｂにおいて、金型チャンバ５５０は、成形部品５１０が加圧軸５７７に沿って軸方向に移動するのを防止する制限部５５２を含む。したがって、金型チャンバ５５０を有する金型は、本発明による分割ケース金型にとって理想的である。
【００５３】
図２０Ｃを参照すると、金型チャンバ６５０は、成形部品６１０を捕捉し、加圧軸６７７に沿った部品の移動を不可能にする、ベローズ形状の壁６５２を含む。図２０Ｃは、分割ケース金型による圧縮成形工程にとって理想的な別の構造を示している。金型チャンバ６５０の壁６６２は、加圧軸６７７に対して垂直でない平面に沿った凹面６６３を有する。面６６３の端部６６６、６６８間で面６６３に沿った少なくとも１つの点６６５では、接線が加圧軸６７７に対して平行である。
【００５４】
この代替案では、チャンバ６５０の壁６６２は、加圧軸６７７に対して垂直でない平面に沿った凸面６８３を有してもよい。面６６３の端部６８６、６８８間で面６８３に沿った少なくとも１つの点６８５では、接線が加圧軸６７７に対して平行である。
【００５５】
図２０Ｄは、さらに別の金型チャンバ７５０を示し、この金型チャンバ７５０は、成形部品７１０に螺旋溝のねじ７１２を加えることができる。この構成もまた、本発明による分割ケース金型に理想的に適している。
【００５６】
これまで説明してきたのは、独自の面形体を有する成形部品の製造についてであり、これらの面形体は、本明細書で説明したような単軸プレス機および分割ケース金型を使用して、最も効率的に形成される。
【００５７】
本願の譲受人に譲渡され、「切削インサートを製造するクロスホール圧縮成形を行う方法および装置（Method and Apparatus for Cross-Hole Pressing To Produce Cutting Inserts）」と題した米国特許第６，９８６，８６６号明細書は、参照することで本明細書に援用するものとし、加圧軸に対して平行でない方向に成形部品を貫通するクロスホールをその部品に付与するための方法および装置について記載している。ただし、この特許は、そのようなクロスホールを形成するためのソリッド一体金型（ｓｏｌｉｄ ｕｎｉｆｉｅｄ ｄｉｅ）の使用について述べている。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、分割ケース金型の使用と併せてクロスホールを成形部品に付与することができ、分割ケース金型を使用して得られる独自の面形体を提供するだけでなく、さらに、加圧軸とは異なる軸に沿って成形部品を貫通する穴も提供する。
【００５９】
図２１Ａは、金型部品８６１および対向する金型部品８６２を有する金型８６０を示している。金型部品８６１、８６２を貫通する穴８９０は、金型部品８６１内にクロスピン８９２を受け入れ、金型部品８６２内にクロスピン８９３を受け入れるのに適している。組み立てた状態で、これらのクロスピン８９２、８９３は、金型チャンバ８５０内で接し合うので、金型部品８６１、８６２が組み立てられ、クロスピン８９２、８９３が接し合うと、金型キャビティ８６０に粉末を充填することができ、圧縮成形すると同時に、その成形部品（図示せず）が、図２１Ａに示すように、紙面に入っていく加圧軸８７７に対して平行でない方向に貫通する穴を有することになる。図２１Ａに示す装置において、金型部品８６１および金型部品８６２は、クロスピン８９２、８９３が移動するのと同じ方向である矢印８９４、８９５に沿って移動可能である。なお、クロスピン８９２、８９３は、金型部品８６１、８６２に対して平行な動きに限定されるものではない。
【００６０】
図２１Ｂを参照すると、金型９６０の金型部品９６１、９６２、９６３、９６４は、紙面に入っていく加圧軸９７７から放射状に延びる矢印９９４、９９５、９９６、９９７によって示される半径方向に移動可能である。クロスピン９９２、９９３は、金型部品９７０、９７１、９７２、９７３にそれぞれ含まれる窪み９７０、９７１、９７２、９７３内に位置決めすることができ、この窪みは、金型９６０が組み立てた状態にある場合に、クロスピン９９２、９９３を収容する。クロスピン９９２、９９３は、金型チャンバ９５０内で接する。次いで、金型チャンバ９５０が粉末を充填され、その粉末が圧縮されて成形部品を形成すると、この成形品は、クロスピン９９２、９９３によって付与されたクロス穴を有することになる。なお、図２１Ｂにおいて、クロスピン９９２、９９３は、矢印９９４、９９５、９９６、９９７によって示された金型部品の方向とは異なる、矢印９９８、９９９に沿った方向に移動することに留意されたい。
【００６１】
窪み９７０、９７１、９７２、９７３が、各金型部品９６１、９６２、９６３、９６４の壁内に配置された図２１Ｂとは異なる図２１Ｃを参照すると、金型１０６０は、矢印１０９４、１０９５、１０９６、１０９７に沿って移動可能な金型部品１０６１、１０６２、１０６３、１０６４を含む。しかしまがら、ともに移動して、紙面に入っていく加圧軸１０７７を中心として広がる（ｒａｄｉａｌ）金型チャンバ１０５０内で対合したクロスピン１０９２、１０９３は、矢印１０９４、１０９５、１０９６、１０９７によって示した方向とは異なる、矢印１０９８、１０９９に沿った方向に、金型部品１０６３、１０６４内の穴１０８０、１０８２を貫通する。再度、金型チャンバ１０５０は、組み立てた状態で粉末を充填され、圧縮されて、成形部品には、加圧軸１０７７とは異なる軸に沿って貫通する穴ができる。
【００６２】
本発明の特定の実施形態を詳細に説明したが、本開示の全教示を考慮して、これら詳説に対する様々な修正および代替案を発案できることが当業者には分かるであろう。本明細書で説明した現時点での好ましい実施形態は、単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではないことを意図され、本発明の範囲には、添付の特許請求の最大限の範囲およびそのあらゆる等価物を当てるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有し、前記キャビティは、圧縮した状態で前記部品の形状を画定する、端部を備えた壁を有する金型チャンバと、前記金型チャンバの各端部から延びる加圧穴とで構成され、前記金型は、分割面を備えた少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、前記分割面の大部分が前記加圧軸に対して垂直でない、金型。
【請求項２】
対向する金型部品の分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項１に記載の金型。
【請求項４】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１に記載の金型。
【請求項５】
側壁が円錐形状である、請求項１に記載の金型。
【請求項６】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有し、前記キャビティは、圧縮した状態で前記部品の形状を画定する、端部を備えた壁を有する金型チャンバで構成され、前記金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、前記加圧軸に対して平行でない方向にのみ移動するように構成され、かつ各金型部品は、
ａ）チャンバセグメントであって、他のチャンバセグメントとともに前記金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、
ｂ）前記チャンバセグメント内の分割ライン面であって、組み立てた前記金型において、前記金型チャンバが囲まれ、画定されるように、１つまたは複数の他の金型部品の前記チャンバセグメント内の隣接する分割ライン面と接する分割ライン面とを有し、
ｃ）前記チャンバ壁は、前記加圧軸と正の角度をなす少なくとも１つの部分と、前記加圧軸と負の角度をなす少なくとも１つの他の部分とを有する、金型。
【請求項７】
対向する金型部品の前記分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項６に記載の金型。
【請求項８】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項６に記載の金型。
【請求項９】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項６に記載の金型。
【請求項１０】
前記上部外側面が円錐形状である、請求項６に記載の金型。
【請求項１１】
前記チャンバは、反対側にある２つの端部をさらに含み、前記キャビティは、第１の加圧穴および第２の加圧穴を有し、各加圧穴は、前記金型チャンバの両端から前記加圧軸に沿って延び、前記上部および底部外側面を貫通する、請求項６に記載の金型。
【請求項１２】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、加圧軸に沿って貫通する加圧穴を有し、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、
ａ）チャンバセグメントであって、他のチャンバセグメントとともに、チャンバ壁を有する金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、
ｂ）加圧穴セグメントであって、他の加圧穴セグメントとともに、前記チャンバの両端から金型外側面を貫通する前記加圧穴を画定する加圧穴セグメントと、
ｃ）前記チャンバセグメントに隣接する分割ライン面であって、組み立てた前記金型において、前記金型を組み立てるように、他のチャンバ面の分割ライン面と接する分割ライン面とを有し、
ｄ）前記チャンバ壁が、前記加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有するか、あるいは前記面の両端間で前記面に沿った少なくとも一点では、接線が前記加圧軸に対して平行である、金型。
【請求項１３】
対向する金型部品の分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項１２に記載の金型。
【請求項１４】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項１２に記載の金型。
【請求項１５】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り出し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１２に記載の金型。
【請求項１６】
上部外側面が円錐形状である、請求項１２に記載の金型。
【請求項１７】
前記チャンバは、反対側にある２つの端部をさらに含み、前記キャビティは、第１の加圧穴および第２の加圧穴を有し、各加圧穴は、前記金型チャンバの両端から前記加圧軸に沿って延び、前記上部外側面および底部外側面を貫通する、請求項１２に記載の金型。
【請求項１８】
圧縮粉末から部品を形成するための単軸プレス機であって、
ａ）組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両端から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有する金型と、
ｂ）前記チャンバの前記両端に最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムとを含み、
ｃ）前記少なくとも２つの分離可能な金型部品はそれぞれ、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有し、かつ組み立てた状態と分離した状態との間を前記加圧軸に対して平行でない方向に移動可能である、
単軸プレス機。
【請求項１９】
前記金型は、前記加圧軸に対して半径方向に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２０】
前記金型は、前記加圧軸からずれた経路に沿った方向に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２１】
前記金型は直線的に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２２】
前記金型は非直線的に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２３】
前記金型は、組み立てた前記金型内で成形部品が動かないように、前記成形部品を捕捉する形状の空間を画定するチャンバ壁を有する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２４】
前記チャンバ部に隣接する分割ライン面が、組み立てた前記金型において、前記チャンバが囲まれるように、他のチャンバ部の隣接する分割ライン面と接し、前記分割ライン面は、前記加圧軸と直角でない角度をなすように向けられる、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２５】
前記チャンバ壁は、前記加圧軸と正の角度をなす部分と、前記加圧軸と負の角度をなす別の部分とを有する、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２６】
前記チャンバ壁は、前記加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有するか、あるいは前記面の両端間で前記面に沿った少なくとも一点では、接線が前記加圧軸に対して平行である、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２７】
組み立てた状態にある前記金型部品の側面はダイコーンを形成する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２８】
内側面が前記ダイコーンに一致する形状の陥凹円錐である保持器をさらに含み、前記保持器は、前記円錐形の金型部品を捕捉し、それらの金型部品を一緒に、組み立てた状態で固定する、請求項２７に記載の単軸プレス機。
【請求項２９】
各前記ダイコーンおよび前記陥凹円錐での円錐角はモールステーパを形成する、請求項２８に記載の単軸プレス機。
【請求項３０】
各前記ダイコーンおよび前記陥凹円錐での円錐角は１０〜２０°である、請求項２８に記載の単軸プレス機。
【請求項３１】
前記金型部品を支持し、前記金型部品が前記組み立てた状態と前記分離した状態との間でスライド動作するのを可能にするベース部をさらに含む、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３２】
前記金型部品を収容する前記ベース部は、他のベース部と交換可能であり、前記ベース部を交換することで、前記プレス機を使用して異なる形状の部品を製造することができる、請求項３１に記載の単軸プレス機。
【請求項３３】
前記組み立てた状態と前記分離した状態との間で前記金型部品を移動させる駆動機構をさらに含む、請求項３１に記載の単軸プレス機。
【請求項３４】
前記金型部品を前記組み立てた状態に移動させる前記駆動機構は、１つまたは複数の油圧シリンダである、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３５】
前記金型部品を前記分離した状態に移動させる前記駆動機構は、前記金型部品を前記分離した位置に付勢するスプリングセットである、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３６】
前記金型部品が前記分離した状態に移動できる程度を制限するスペーサをさらに含む、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３７】
前記加圧軸に対して平行でない方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３８】
多重プラテンプレス機である、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３９】
単軸プレス機を使用して粉末から部品を作製する方法であって、
ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両側から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを備えた金型キャビティを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、前記金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めするステップと、
ｂ）前記金型および前記加圧穴に粉末を充填するステップと、
ｃ）前記チャンバに最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、前記粉末を前記チャンバの領域内まで圧縮するステップと、
ｄ）各分離可能な金型部品は、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、前記部品を解放するために、前記上部および底部ラムを互いに離し、前記金型部品を前記加圧軸に対して平行でない方向に切り離すステップと、
を含む、部品を作製する方法。
【請求項４０】
前記粉末を圧縮した後で、かつ部品を解放する前に、前記部品に部分的な逃げ空間を付与して、前記部品に作用する圧縮を軽減する、請求項３９に記載の部品を作製する方法。
【請求項４１】
前記部品を解放する前に前記部品に加わる圧を減らすために、上部および底部ラムを少しだけ離して、前記部品に部分的な逃げ空間を付与する、請求項４０に記載の部品を作製する方法。
【請求項４２】
前記金型部品が移動できる距離が制限される、請求項４０に記載の部品を作製する方法。
【請求項４３】
前記金型は、前記加圧軸に対して半径方向に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記金型は、前記加圧軸からずれた方向に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記金型は直線的に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記金型は非直線的に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
組み立てた前記金型は、前記部品が前記金型キャビティ内で動かないように前記部品を捕捉する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
内部がダイコーンと一致する形状の陥凹円錐である保持器を前記ダイコーンの前記円錐形金型部品に押して、前記円錐形金型部品を一緒に、組み立てた状態で固定する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
前記ダイコーンを前記円錐形金型部品に対して押すステップは、油圧シリンダを使用して行われる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
部品が形成された後、前記金型部品を離れる方向に押して部品を解放するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記金型部品を前記組み立てた状態および分離した状態に位置決めするステップは、前記金型部品をベースプレート内で予め定められた経路に沿ってスライドさせることにより行われる、請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
前記金型チャンバに充填するステップの前に、同じ単軸プレス機を使用した様々な部品の製造を可能にするために、特定の金型セットを備えた特定のいずれかのベースプレートを前記単軸プレス機内に配置するステップをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記加圧軸に対して平行でない方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、取り外し可能な中子ロッドを前記チャンバ内に挿入するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５４】
加圧軸に沿って貫通するキャビティを備えた金型を有する中で単軸加圧動作を使用して形成される物品であって、前記キャビティは、チャンバと、上部ラムおよび底部ラムが前記キャビティ内で前記加圧軸に沿って独立して移動できる、前記チャンバの両側にある加圧穴とで構成され、前記物品は、
ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両側から前記加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、前記金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めするステップと、
ｂ）前記金型および前記加圧穴に粉末を充填するステップと、
ｃ）前記チャンバに最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、前記粉末を前記チャンバの領域内まで圧縮するステップと、
ｄ）各分離可能な金型部品は、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、前記上部および底部ラムを互いに離し、前記部品を解放するために前記金型部品を前記加圧軸に対して平行でない方向に切り離すステップと、
によって形成される物品。
【請求項５５】
前記粉末を圧縮した後で、かつ前記部品を解放する前に、前記部品に部分的な逃げ空間を付与するために、前記部品に作用する圧縮を軽減する、請求項５４に記載の物品。
【請求項５６】
組み立てた前記金型は、前記部品が前記金型内で動かないように前記部品を捕捉する、請求項５４に記載の物品。
【請求項５７】
前記金型部品を前記組み立てた状態および分離した状態に位置決めするステップは、前記金型部品をベースプレート内の予め定められた経路に沿ってスライドさせることにより行われる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
圧縮領域で前記加圧軸に対して垂直な方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、取り外し可能な中子ロッドを前記チャンバ内に挿入するステップをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
圧縮された粉末を含む物品であって、貫通する主軸がある本体を有し、前記本体は圧縮成形工程を通じて形成され、前記本体の外側面は、部品を形成するための金型チャンバを形成するように組み立てられた分割ケース金型部品の合わせラインを表す、加圧軸に対して垂直でない方向の分割ライン跡を有する、物品。
【請求項６０】
前記部品を焼成した切削インサートである、請求項５９に記載の物品。
【請求項１】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有し、前記キャビティは、圧縮した状態で前記部品の形状を画定する、端部を備えた壁を有する金型チャンバと、前記金型チャンバの各端部から延びる加圧穴とで構成され、前記金型は、分割面を備えた少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、前記分割面の大部分が前記加圧軸に対して垂直でない、金型。
【請求項２】
対向する金型部品の分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項１に記載の金型。
【請求項４】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１に記載の金型。
【請求項５】
側壁が円錐形状である、請求項１に記載の金型。
【請求項６】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、上部および底部外側面と、加圧軸に沿って貫通するキャビティとを有し、前記キャビティは、圧縮した状態で前記部品の形状を画定する、端部を備えた壁を有する金型チャンバで構成され、前記金型は、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、前記加圧軸に対して平行でない方向にのみ移動するように構成され、かつ各金型部品は、
ａ）チャンバセグメントであって、他のチャンバセグメントとともに前記金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、
ｂ）前記チャンバセグメント内の分割ライン面であって、組み立てた前記金型において、前記金型チャンバが囲まれ、画定されるように、１つまたは複数の他の金型部品の前記チャンバセグメント内の隣接する分割ライン面と接する分割ライン面とを有し、
ｃ）前記チャンバ壁は、前記加圧軸と正の角度をなす少なくとも１つの部分と、前記加圧軸と負の角度をなす少なくとも１つの他の部分とを有する、金型。
【請求項７】
対向する金型部品の前記分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項６に記載の金型。
【請求項８】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項６に記載の金型。
【請求項９】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項６に記載の金型。
【請求項１０】
前記上部外側面が円錐形状である、請求項６に記載の金型。
【請求項１１】
前記チャンバは、反対側にある２つの端部をさらに含み、前記キャビティは、第１の加圧穴および第２の加圧穴を有し、各加圧穴は、前記金型チャンバの両端から前記加圧軸に沿って延び、前記上部および底部外側面を貫通する、請求項６に記載の金型。
【請求項１２】
粉末から圧縮部品を形成するための単軸プレス機で使用する金型であって、加圧軸に沿って貫通する加圧穴を有し、少なくとも２つの分離可能な金型部品を含み、各金型部品は、
ａ）チャンバセグメントであって、他のチャンバセグメントとともに、チャンバ壁を有する金型チャンバを画定するチャンバセグメントと、
ｂ）加圧穴セグメントであって、他の加圧穴セグメントとともに、前記チャンバの両端から金型外側面を貫通する前記加圧穴を画定する加圧穴セグメントと、
ｃ）前記チャンバセグメントに隣接する分割ライン面であって、組み立てた前記金型において、前記金型を組み立てるように、他のチャンバ面の分割ライン面と接する分割ライン面とを有し、
ｄ）前記チャンバ壁が、前記加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有するか、あるいは前記面の両端間で前記面に沿った少なくとも一点では、接線が前記加圧軸に対して平行である、金型。
【請求項１３】
対向する金型部品の分割ラインの少なくとも２つは、前記加圧軸に沿って見た場合に、互いに平行であるが、互いに同一線上にない、請求項１２に記載の金型。
【請求項１４】
前記加圧軸に沿って見た場合に、少なくとも２つの金型部品の前記チャンバ壁は異なる外形を有する、請求項１２に記載の金型。
【請求項１５】
前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、前記加圧軸に対して平行でない方向で前記金型チャンバに挿入できる、取り出し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１２に記載の金型。
【請求項１６】
上部外側面が円錐形状である、請求項１２に記載の金型。
【請求項１７】
前記チャンバは、反対側にある２つの端部をさらに含み、前記キャビティは、第１の加圧穴および第２の加圧穴を有し、各加圧穴は、前記金型チャンバの両端から前記加圧軸に沿って延び、前記上部外側面および底部外側面を貫通する、請求項１２に記載の金型。
【請求項１８】
圧縮粉末から部品を形成するための単軸プレス機であって、
ａ）組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両端から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有する金型と、
ｂ）前記チャンバの前記両端に最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムとを含み、
ｃ）前記少なくとも２つの分離可能な金型部品はそれぞれ、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有し、かつ組み立てた状態と分離した状態との間を前記加圧軸に対して平行でない方向に移動可能である、
単軸プレス機。
【請求項１９】
前記金型は、前記加圧軸に対して半径方向に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２０】
前記金型は、前記加圧軸からずれた経路に沿った方向に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２１】
前記金型は直線的に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２２】
前記金型は非直線的に移動する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２３】
前記金型は、組み立てた前記金型内で成形部品が動かないように、前記成形部品を捕捉する形状の空間を画定するチャンバ壁を有する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２４】
前記チャンバ部に隣接する分割ライン面が、組み立てた前記金型において、前記チャンバが囲まれるように、他のチャンバ部の隣接する分割ライン面と接し、前記分割ライン面は、前記加圧軸と直角でない角度をなすように向けられる、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２５】
前記チャンバ壁は、前記加圧軸と正の角度をなす部分と、前記加圧軸と負の角度をなす別の部分とを有する、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２６】
前記チャンバ壁は、前記加圧軸に対して垂直でない平面に沿った凹面または凸面の少なくともいずれか一方を有するか、あるいは前記面の両端間で前記面に沿った少なくとも一点では、接線が前記加圧軸に対して平行である、請求項２３に記載の単軸プレス機。
【請求項２７】
組み立てた状態にある前記金型部品の側面はダイコーンを形成する、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項２８】
内側面が前記ダイコーンに一致する形状の陥凹円錐である保持器をさらに含み、前記保持器は、前記円錐形の金型部品を捕捉し、それらの金型部品を一緒に、組み立てた状態で固定する、請求項２７に記載の単軸プレス機。
【請求項２９】
各前記ダイコーンおよび前記陥凹円錐での円錐角はモールステーパを形成する、請求項２８に記載の単軸プレス機。
【請求項３０】
各前記ダイコーンおよび前記陥凹円錐での円錐角は１０〜２０°である、請求項２８に記載の単軸プレス機。
【請求項３１】
前記金型部品を支持し、前記金型部品が前記組み立てた状態と前記分離した状態との間でスライド動作するのを可能にするベース部をさらに含む、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３２】
前記金型部品を収容する前記ベース部は、他のベース部と交換可能であり、前記ベース部を交換することで、前記プレス機を使用して異なる形状の部品を製造することができる、請求項３１に記載の単軸プレス機。
【請求項３３】
前記組み立てた状態と前記分離した状態との間で前記金型部品を移動させる駆動機構をさらに含む、請求項３１に記載の単軸プレス機。
【請求項３４】
前記金型部品を前記組み立てた状態に移動させる前記駆動機構は、１つまたは複数の油圧シリンダである、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３５】
前記金型部品を前記分離した状態に移動させる前記駆動機構は、前記金型部品を前記分離した位置に付勢するスプリングセットである、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３６】
前記金型部品が前記分離した状態に移動できる程度を制限するスペーサをさらに含む、請求項３３に記載の単軸プレス機。
【請求項３７】
前記加圧軸に対して平行でない方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように挿入できる、取り外し可能な中子ロッドをさらに含む、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３８】
多重プラテンプレス機である、請求項１８に記載の単軸プレス機。
【請求項３９】
単軸プレス機を使用して粉末から部品を作製する方法であって、
ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両側から加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを備えた金型キャビティを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、前記金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めするステップと、
ｂ）前記金型および前記加圧穴に粉末を充填するステップと、
ｃ）前記チャンバに最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、前記粉末を前記チャンバの領域内まで圧縮するステップと、
ｄ）各分離可能な金型部品は、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、前記部品を解放するために、前記上部および底部ラムを互いに離し、前記金型部品を前記加圧軸に対して平行でない方向に切り離すステップと、
を含む、部品を作製する方法。
【請求項４０】
前記粉末を圧縮した後で、かつ部品を解放する前に、前記部品に部分的な逃げ空間を付与して、前記部品に作用する圧縮を軽減する、請求項３９に記載の部品を作製する方法。
【請求項４１】
前記部品を解放する前に前記部品に加わる圧を減らすために、上部および底部ラムを少しだけ離して、前記部品に部分的な逃げ空間を付与する、請求項４０に記載の部品を作製する方法。
【請求項４２】
前記金型部品が移動できる距離が制限される、請求項４０に記載の部品を作製する方法。
【請求項４３】
前記金型は、前記加圧軸に対して半径方向に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記金型は、前記加圧軸からずれた方向に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記金型は直線的に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記金型は非直線的に移動する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４７】
組み立てた前記金型は、前記部品が前記金型キャビティ内で動かないように前記部品を捕捉する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
内部がダイコーンと一致する形状の陥凹円錐である保持器を前記ダイコーンの前記円錐形金型部品に押して、前記円錐形金型部品を一緒に、組み立てた状態で固定する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
前記ダイコーンを前記円錐形金型部品に対して押すステップは、油圧シリンダを使用して行われる、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
部品が形成された後、前記金型部品を離れる方向に押して部品を解放するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記金型部品を前記組み立てた状態および分離した状態に位置決めするステップは、前記金型部品をベースプレート内で予め定められた経路に沿ってスライドさせることにより行われる、請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
前記金型チャンバに充填するステップの前に、同じ単軸プレス機を使用した様々な部品の製造を可能にするために、特定の金型セットを備えた特定のいずれかのベースプレートを前記単軸プレス機内に配置するステップをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記加圧軸に対して平行でない方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、取り外し可能な中子ロッドを前記チャンバ内に挿入するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項５４】
加圧軸に沿って貫通するキャビティを備えた金型を有する中で単軸加圧動作を使用して形成される物品であって、前記キャビティは、チャンバと、上部ラムおよび底部ラムが前記キャビティ内で前記加圧軸に沿って独立して移動できる、前記チャンバの両側にある加圧穴とで構成され、前記物品は、
ａ）金型が、組み立てた状態で、その中にある金型チャンバと、前記チャンバの両側から前記加圧軸に沿って金型外側面を貫通する加圧穴とを画定する少なくとも２つの分離可能な金型部品を有していて、前記金型部品を一緒に、組み立てた状態に位置決めするステップと、
ｂ）前記金型および前記加圧穴に粉末を充填するステップと、
ｃ）前記チャンバに最も近くなるまで前記加圧軸に沿って互いに対して移動可能な少なくとも１つの上部ラムおよび少なくとも１つの底部ラムを使用して、前記粉末を前記チャンバの領域内まで圧縮するステップと、
ｄ）各分離可能な金型部品は、ともに前記金型チャンバを画定するチャンバ部を有していて、前記上部および底部ラムを互いに離し、前記部品を解放するために前記金型部品を前記加圧軸に対して平行でない方向に切り離すステップと、
によって形成される物品。
【請求項５５】
前記粉末を圧縮した後で、かつ前記部品を解放する前に、前記部品に部分的な逃げ空間を付与するために、前記部品に作用する圧縮を軽減する、請求項５４に記載の物品。
【請求項５６】
組み立てた前記金型は、前記部品が前記金型内で動かないように前記部品を捕捉する、請求項５４に記載の物品。
【請求項５７】
前記金型部品を前記組み立てた状態および分離した状態に位置決めするステップは、前記金型部品をベースプレート内の予め定められた経路に沿ってスライドさせることにより行われる、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
圧縮領域で前記加圧軸に対して垂直な方向に前記チャンバを貫通して中子穴を画定するように、取り外し可能な中子ロッドを前記チャンバ内に挿入するステップをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
圧縮された粉末を含む物品であって、貫通する主軸がある本体を有し、前記本体は圧縮成形工程を通じて形成され、前記本体の外側面は、部品を形成するための金型チャンバを形成するように組み立てられた分割ケース金型部品の合わせラインを表す、加圧軸に対して垂直でない方向の分割ライン跡を有する、物品。
【請求項６０】
前記部品を焼成した切削インサートである、請求項５９に記載の物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１６Ｃ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０Ａ】
【図２０Ｂ】
【図２０Ｃ】
【図２０Ｄ】
【図２１Ａ】
【図２１Ｂ】
【図２１Ｃ】
【公表番号】特表２０１１−５０５２５８（Ｐ２０１１−５０５２５８Ａ）
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３６０９２（Ｐ２０１０−５３６０９２）
【出願日】平成２０年１１月２４日（２００８．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８４５００
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０５２５
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（３９９０３１０７８）ケンナメタル インコーポレイテッド (182)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１６００ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｙ Ｌａｔｒｏｂｅ ＰＡ １５６５０−０２３１， ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２４日（２００８．１１．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０８４５００
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０７０５２５
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【出願人】（３９９０３１０７８）ケンナメタル インコーポレイテッド (182)
【氏名又は名称原語表記】Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ Ｉｎｃ．
【住所又は居所原語表記】１６００ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｗａｙ Ｌａｔｒｏｂｅ ＰＡ １５６５０−０２３１， ＵＳＡ
【Ｆターム（参考）】
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