粉末成形プレス機械
【課題】従来よりさらに加工精度が高く均密度の成形品を得られるような粉末成形プレス機械を提案する。
【解決手段】ダイとコアロッドとの間に各１以上の上下パンチを併置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該プレートに連結される連結ロッドを備えた上パンチセットと、下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該プレートに連結される連結ロッドを備えた下パンチセットと、コアロッドの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート１０３下に配設され、上パンチセットの連結ロッドと連結される上筒状シリンダと、コアロッドの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート３上に配設され、下パンチセットの連結ロッドと連結される下筒状シリンダと、を含んで構成され、その上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、上下パンチを動作させて上下から加圧できるようになっている。
【解決手段】ダイとコアロッドとの間に各１以上の上下パンチを併置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該プレートに連結される連結ロッドを備えた上パンチセットと、下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該プレートに連結される連結ロッドを備えた下パンチセットと、コアロッドの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート１０３下に配設され、上パンチセットの連結ロッドと連結される上筒状シリンダと、コアロッドの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート３上に配設され、下パンチセットの連結ロッドと連結される下筒状シリンダと、を含んで構成され、その上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、上下パンチを動作させて上下から加圧できるようになっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ及びパンチを用いた加圧成形によって、粉末焼結部品などの成形品を製造する粉末成形プレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、成形品に対する高精度・ニアネットシェイプ化の要求が高まる中、成形品の厚さ（高さ）を決定するダイ及びパンチの位置について、サーボ制御の流体圧（気体圧、液体圧）シリンダを用いて制御する粉末成形プレス機械の需要が高まっている。この流体圧シリンダは、プレス時にパンチが受ける負荷荷重を支える受圧シリンダであり、複数のパンチを用いて多段外形の成形品を製造する場合、当該成形品の形状に従って各パンチにかかる負荷荷重が異なるので、パンチごとにそれぞれシリンダが必要である。したがって、成形品の形状が複雑になってパンチ数が増えるに従い、対応するシリンダの数も増えいていく。受圧シリンダ数の増加は粉末成形プレス機械の大型化を招き、成形能力よりも大きな受圧能力が要求される結果となる。一般的に、下３段成形を例にとると、最外殻にダイが１つ、パンチが３本、コアロッドが１本用いられ、受圧シリンダ機構が耐えられる受圧能力の合計は成形能力の１．５〜２倍が要求されるものとなっている。
【０００３】
このような粉末成形プレス機械としては、複数のパンチに対応する受圧シリンダを同軸に直列で配置した構造のものが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを同軸に直列で積層配置した構造であることから、全高が非常に高いものとなる。したがって、軸方向の各構成部品へ伝わる負荷荷重の伝達距離にばらつきが生じるので、各構成部品ごとに異なる撓みや座屈が発生し、プレス機械を組み立てる際に、その撓みや座屈要素等を細かく計算しなければならない。
【０００４】
そこで、多段成形の受圧能力を満たす受圧シリンダ機構を小型化し、粉末成形プレス機械のサイズを縮めることを主な目的として、特許文献２に記載の粉末成形プレス機械が提案されている。特許文献２記載の粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であり、次の構成を有する。すなわち、ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、を備えると共に、コアロッドと連結される中心シリンダ及び該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダをベースプレート上に配設し、そして、その筒状シリンダと少なくともパンチセットの連結ロッドとを連結するようにし、流体圧で中心シリンダ及び筒状シリンダを駆動する構成である。
【０００５】
この粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを筒状にし、往復運動させるパンチに対応する筒状シリンダごとに径を異ならせて中心シリンダを囲繞する構造としている。それまで独立して別個に設けられていた複数のシリンダを同一箇所に集中させて設けたことにより、受圧シリンダ機構を高さ方向に積層することなく低くまとめ且つ幅方向にも小型化を図ることができている。また、このように筒状の受圧シリンダを中央に集中させた構造から、該シリンダを受圧対象のパンチに対して１対１の関係で設けて負荷荷重を中央に集中させることができるので、受圧能力に優れ、バランスの取れたプレス機械を提供することができている。
【０００６】
【特許文献１】特公平０７−１１５２３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２記載の粉末成形プレス機械は、上パンチにより加圧して下パンチで受圧する仕組みで、型を形成する複数の下パンチにおける最も内側の下パンチがプレスの位置基準になる。このプレス時、上パンチからダイ（及びコアロッド）に下向き成分の側圧が加わるので、ダイの位置も変化することが知られている（特許文献２段落００４５〜００４６，図５及び図６参照）。この側圧が成形品の加工精度に影響し、従来の粉末成形プレス機械における下パンチの位置制御を複雑なものにしている。また、上パンチで加圧し下パンチで受圧する仕組みのため、成形品の内部において密度の不均衡が生じ得るという改善点も存在している。
【０００８】
本発明は、このような技術背景に鑑みたもので、より加工精度が高く均密度の成形品を得られるような粉末成形プレス機械を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためにここで提案する粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械である。
【００１０】
当該粉末成形プレス機械の第１の態様は、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている。
【００１１】
また、上記粉末プレス機械の第２の態様は、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートに連結される連結ロッドを備えたダイセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッド及び前記ダイセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセット及び前記ダイセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている。
【発明の効果】
【００１２】
この提案に係る粉末成形プレス機械は、上下パンチプレートを備え且つこれらをそれぞれ上下の筒状シリンダで駆動して加工を行う仕組みになっており、それぞれのパンチの加圧力と位置を任意制御することが可能である。これにより、例えば段付成形であっても、上下のパンチ両方から加圧しての加工ができるので、ダイやコアロッドに対し、従来のように下向き一方向への側圧がかからなくなる。その結果、格段の中立面を基準に加圧量、速度を制御することができ、従来に比べて制御がし易くなり、加工精度が向上する。そして、上下からの均等加圧によって、成形品の均密度化、高密度化も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第１実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した一部破断の要部斜視図。
【図５】第２実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図６】第２実施形態に係るパンチプレートの斜視図。
【図７】第３実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図８】第４実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図９】第５実施形態に係る上パンチセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図１０】図８及び図９に示す上下パンチセット及び油圧シリンダ機構を使用した粉末成形プレス機械の全体を示した正面図。
【図１１】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第１例を説明する図。
【図１２】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第２例を説明する図。
【図１３】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第３例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
粉末成形プレス機械における下パンチセット及びダイセットの第１実施形態を、図１〜図４に示している。この第１実施形態の下パンチセット及びダイセットは、特開２００５−２９６９６２号公報の図１〜図４に示されている下パンチ及びダイセットと同様のものである。
【００１５】
なお、以下の実施形態では３段の段付き成形品に対応する上下パンチセットを一例として説明する。また、流体圧シリンダとして油圧プレスを例として説明するが、これに限られるわけではなく、液圧及び気圧の両者を含めた流体圧を利用するプレス機械において本発明を適用可能である。
【００１６】
図１は、ダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ及びダイプレート２０ａと連結される連結ロッド２１ａからなるダイセット２ａと、第１〜第３下パンチ１１，１２，１３を取り付ける第１〜第３下パンチプレート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及び第１〜第３下パンチプレート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに連結される連結ロッド２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えた下パンチセット２ｂ，２ｃ，２ｄと、ベースプレート３に設けられる油圧シリンダ機構としての下シリンダ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（４ａが下中心シリンダ、４ｂ〜４ｄが下筒状シリンダ）及び下部シリンダ５と、を連結プレート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して連結した粉末成形プレス機械１の部分縦断面図である。そして、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は当該実施形態に係る粉末成形プレス機械１の斜視図である。なお、図２〜図４に示したように、各構成部品は放射状に配置されているので、その構造上、ａ−ａ中心線、ｂ−ｂ中心線上に配置されない構成部品もある。したがって、プレス機械の中心線に沿って縦断面図を作成すると、表記されない構成部品もある。そこで、図１では、本実施形態のプレス機械全体像を掴みやすくするべく、図２、図３のｃ−ｃ線上における各構成部品を中心線であるａ−ａ線に投影し、これを基準にして各構成部品を記載してある。
【００１７】
図１及び図２に示すように、下中心シリンダ４ａは、パンチの中心軸となるコアロッド１４を連結するコアピストン４１ａと、このコアピストン４１ａを駆動する作用室を形成するようにベースプレート３に立設された中央円筒壁４０ａと、を備えている。なお、コアロッドは、成形品に軸孔を設ける場合などに必要とされるもので、成形品によっては不要な場合もある。この場合は、中心シリンダを省くこともできる。
【００１８】
下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄは、下中心シリンダ４ａの中央円筒壁４０ａを囲繞するようにして所定間隔でベースプレート３に立設された環状壁４０ｂ〜４０ｄと、この環状壁４０ｂ〜４０ｄで囲まれた内部空間を作用室として駆動される環状ピストン４１ｂ〜４１ｄと、この環状ピストン４１ｂ〜４１ｄに立設されて連結プレート６ａ〜６ｃに連結されるピストンロッド４２ａ〜４２ｃと、を備えている。そして、下中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａ及び下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、気密又は液密状態で貫通させ且つ各作用室を密閉する封止蓋４３を有している。
【００１９】
中央円筒壁４０ａと環状壁４０ｂ〜４０ｄについては、ベースプレート３の上に、中央円筒壁４０ａを中央に配し、該中央円筒壁４０ａより径の大きな環状壁４０ｂを同心で配列し、さらに、該環状壁４０ｂより径の大きな環状壁４０ｃ及び該環状壁４０ｃより径の大きな環状壁４０ｄを同心で配列して形成されている。そして、立設された中央円筒壁４０ａによって形成される作用室に、コアロッド１４を往復運動させるコアピストン４１ａを内蔵し、各環状壁４０ｂ〜４０ｄによって囲まれた内部空間である作用室に、第１〜第３下パンチ１１〜１３を往復運動させる環状ピストン４１ｂ〜４１ｄを内蔵する構成である。つまり、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄは、コアロッド１４、つまり下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート３上に配設されている。各ピストン４１ａ〜４１ｄにはシール部材４５が設けられてピストン駆動用の圧油をシールする。
【００２０】
環状ピストン４１ｂ〜４１ｄのそれぞれには、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃが連結されている。このピストンロッド４２ａ〜４２ｃは、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄが円周方向に比較的薄いため、その構造上、太くすることができない。そこで、図２に示したように、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、各環状ピストン４１ｂ〜４１ｄに対し周方向に複数本ずつ隔設することにより、図２の断面内で見て放射状に配列するようにしている。図２では、ピストンロッド４２ａは４本、ピストンロッド４２ｂは８本、ピストンロッド４２ｃは１２本である。また、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃの長さを、図１に示したように、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄのストロークに対して２倍程度と短くし、加圧成形時にかかる負荷荷重に対し応力変形の少ない構造を実現している。なお、このピストンロッドの数、配置、構造はプレス機械の能力に応じて適宜設計されるものである。また、コアピストン４１ａについて、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストン４１ｂ〜４１ｄ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃと同様に、コアピストンと、これに連結されるコア用ピストンロッドとに分けた構造としてもよい。
【００２１】
コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを貫通させる孔を設けた封止蓋４３は、ベースプレート３と共にシリンダ全体を挟持して液密状態に密閉し、下シリンダ４ａ〜４ｄを構成する。封止蓋４３にはシールハウジング４４ａ〜４４ｄが設けられて、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃと下シリンダ４ａ〜４ｄの外端面との間をシールする。また、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを上下に駆動する圧油を注入又は排出する配管口４６ａが封止蓋４３に、同じく配管口４６ｂがベースプレート３に設けられている。すなわち、コアピストン４１ａ及び各ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを上方へ駆動する場合には、配管口４６ｂから作用室内に圧油を注入すると共に配管口４６ａから圧油を排出し、下方へ駆動する場合には、配管口４６ａから作用室内に圧油を注入すると共に配管口４６ｂから圧油を排出する。
【００２２】
下部シリンダ５は、中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄとは別個にベースプレート３の下に設けられて、ダイ１０を駆動する。この下部シリンダ５は、図１に示したように、ベースプレート３の下面に設けられたダイ用シリンダ壁５０、ダイ１０を駆動するダイ用ピストン５１、ダイセット２ａに連結される可動ロッド５２、ダイ用ピストン５１と可動ロッド５２を連結するダイ用ピストンヘッド５３からなる。ダイ用ピストン５１にはシール用のシール部材４５が設けられている。また、ベースプレート３及びダイ用シリンダ壁５０の側壁には、ダイ用ピストン５１を駆動するための圧油の配管口４６ｃ，４６ｄが設けられている。
【００２３】
連結プレート６ａ〜６ｄは、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃと可動ロッド５２のそれぞれと連結される。図１〜図４に示しているように、連結プレート６ａ〜６ｄは、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５に対応するように設けられている。すなわち、下筒状シリンダ４ｂに対応して連結プレート６ａが、下筒状シリンダ４ｃに対応して連結プレート６ｂが、下筒状シリンダ４ｄに対応して連結プレート６ｃが、下部シリンダ５に対応して連結プレート６ｄが、それぞれ設けられ、ピストンロッド４２ａと連結プレート６ａが、ピストンロッド４２ｂと連結プレート６ｂが、ピストンロッド４２ｃと連結プレート６ｃが、可動ロッド５２と連結プレート６ｄが、それぞれ連結される。
【００２４】
図３に示すように、連結プレート６ａ〜６ｃは外側に向かう程、径が大きくなる環状であり、最も外側にある連結プレート６ｄは外形が四辺形である。ただし、この形は任意であってよい。すなわち、連結プレートの全てを円形や楕円形、四辺形にしてもよく、これらの組み合わせであってもよい。また、連結プレート６ａ〜６ｄの上面には以下に説明するユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄの各連結ロッド２１ａ〜２１ｄを固定する連結孔６０ｄ及び連結凹部６０ａ〜６０ｃが設けられている。なお、連結プレート６ａの中心にはコアピストン４１ａを案内するガイド孔６１が設けられており、連結プレート６ｄの連結孔６０ｄは貫通している。
【００２５】
次に、ダイ１０及び第１〜第３下パンチ１１〜１３を取り付けるダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄについて説明する。図１、図４に示すように、ダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、最外殻のダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ、第１下パンチ１１を取り付ける第１下パンチプレート２０ｂ、第２下パンチ１２を取り付ける第２下パンチプレート２０ｃ、第３下パンチ１３を取り付ける第３下パンチプレート２０ｄ、ダイプレート２０ａに連結される連結ロッド２１ａ、第１下パンチプレート２０ｂに連結される連結ロッド２１ｂ、第２下パンチプレート２０ｃに連結される連結ロッド２１ｃ、第３下パンチプレート２０ｄに連結される連結ロッド２１ｄを備えている。
【００２６】
ダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、連結ロッド２１ａ〜２１ｄとコアピストン４１ａを案内するガイド孔７ａ〜７ｅを備えたミドルプレート７をベースにして、各プレート２０ａ〜２０ｄに連結ロッド２１ａ〜２１ｄをネジ２２によって連結した構造を有する。連結ロッド２１ａ〜２１ｃは、第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄに設けられたガイド孔２３ｂ〜２３ｄ及びミドルプレート７のガイド孔７ａ〜７ｄを通して、外段取りでユニット化される。すなわち、ダイプレート２ａの連結ロッド２１ａは第１下パンチプレート２０ｂのガイド孔２３ｂとミドルプレート７のガイド孔７ａに挿通され、第１下パンチプレート２０ｂの連結ロッド２１ｂは第２下パンチプレート２０ｃのガイド孔２３ｃとミドルプレート７のガイド孔７ｂに挿通され、第２下パンチプレート２０ｃの連結ロッド２１ｃは第３下パンチプレート２０ｄのガイド孔２３ｄとミドルプレート７のガイド孔７ｃに挿通され、第３下パンチプレート２０ｄの連結ロッド２１ｄはミドルプレート７のガイド孔７ｄに挿通される。なお、図１のダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、中心線を基準に、右側が連結ロッド２１ａ〜２１ｃとガイド孔２３ｂ〜２３ｄの挿通関係を、左側が各プレート２０ａ〜２０ｄと連結ロッド２１ａ〜２１ｄのネジ２２による連結関係を示してあるので、左右対称の図として記載していない。しかし、実際には左右対称の構成である。
【００２７】
ミドルプレート７において、ガイド孔７ａは連結プレート６ｄの連結孔６０ｄと、ガイド孔７ｂは連結プレート６ｃの連結凹部６０ｃと、ガイド孔７ｃは連結プレート６ｂの連結凹部６０ｂと、ガイド孔７ｄは連結プレート６ａの連結凹部６０ａと、ガイド孔７ｅは連結プレート６ａの中心に設けられたガイド孔６１と、それぞれ上下方向に対応する位置で設けられている。また、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの連結プレート６ａ〜６ｄと固定される部分には、固定具６２ａ〜６２ｄ（図３参照）を嵌め込む、例えば円周溝形状をした固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄが凹設されている。これにより、固定具６２ａは固定具嵌め込み溝２４ｄに、固定具６２ｂは固定具嵌め込み溝２４ｃに、固定具６２ｃは固定具嵌め込み溝２４ｂに、固定具６２ｄは固定具嵌め込み溝２４ａに嵌め込まれ、それぞれ連結ロッド２１ａ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｄに固定している。
【００２８】
ダイ１０、第１〜第３下パンチ１１〜１３は、図１に示すように、ダイ押え９ａ、ダイホルダ９ｂ、パンチ押え９ｃ、パンチ受け板９ｄ等の各アダプタによって、ダイプレート２０ａ及び第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄにセットされる。
【００２９】
以上のダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、油圧シリンダ機構とは別に、外段取りで構成してユニット化しておく。
【００３０】
油圧シリンダ機構としての下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、下パンチセット２ｂ〜２ｄ及びダイセット２ａと、を連結する組み立て作業では、まず、外段取りでユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄのミドルプレート７を、ミドルプレート支持台８に載せる。ミドルプレート支持台８は、ミドルプレート７を、第３下パンチプレート２０ｄと連結プレート６ａ〜６ｄとの間に位置させる高さで設けられており、その上端面に、ミドルプレート７をスライドさせるＬ型形状のスライド部８ａが設けられている。したがって、ミドルプレート７をミドルプレート支持台８に載せる場合には、ミドルプレート支持台８に適宜に設けたスライド部８ａまでミドルプレート７を持ち上げ、スライド部８ａをスライドさせることで設置するようにすれば良い。このようにしてミドルプレート７がミドルプレート支持台８に設置されると、ガイド孔７ａ〜７ｄが、連結プレート６ａ〜６ｄの連結凹部６０ａ〜６０ｃ及び連結孔６０ｄに対応した上方位置に位置決めされ、ガイド孔７ｅには中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａが挿通される。
【００３１】
次いで、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄと下部シリンダ５を駆動して連結プレート６ａ〜６ｄを上昇させ、連結ロッド２１ｂ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｃの連結凹部６０ａ〜６０ｃに挿入し且つ連結ロッド２１ａを連結プレート６ｄの連結孔６０ｄに貫挿する。そして、図３に示したように、固定具６２ａ〜６２ｄを、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄに嵌め込み、所定数のボルト６３で固定する。本実施形態では、各プレートにつき２個のボルト６３で固定具６２ａ〜６２ｄを連結プレート６ａ〜６ｄ上に固定する。コアロッド１４は、コアピストン４１ａの上端に設けられたネジ穴に螺合される。
【００３２】
固定具６２ａ〜６２ｃは連結プレート６ａ〜６ｃの上面においてボルト６３で固定されているが、固定具６２ｄは、連結プレート６ｄの下面においてボルト６３で固定されている。ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの連結ロッド２１ａについても、下パンチ１１〜１３を取り付ける下パンチセット２ｂ〜２ｃの連結ロッド２１ｂ〜２１ｄと同様に連結プレート６ａ〜６ｃの上面側で固定してもよいが、ダイ１０に対する下部シリンダ５の抜き出し力が下方に大きく働き、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの連結ロッド２１ａには引張力が発生するので、連結プレート６ｄの下面に突き出た連結ロッド２１ａ部分の固定具嵌め込み溝２４ａに固定具６２ｄを嵌め込み、下面からボルト６３で固定する構成とした方が好ましい。
【００３３】
以上の簡易な取付作業で、ユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄと、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、を連結固定することができる。
【００３４】
上述の通り、シリンダ４ａ〜４ｄ，５は、連結プレート６ａ〜６ｄを介して対応する連結ロッド２１ａ〜２１ｄと連結されている。上記の外段取り、ユニット化という点では、連結プレート６ａ〜６ｄを使用するのが好ましいが、連結プレートを介さずに各シリンダ４ａ〜４ｄ，５と連結ロッド２１ａ〜２１ｄとを連結する構成も可能である。
【００３５】
図５及び図６は、第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄについて、単なる平板状ではなく、より撓みに強い形状とした第２実施形態を示している。図５には図１同様の断面図を示してあり、図６には、下パンチプレート２０ｂの斜視図を示してある。
【００３６】
第２実施形態の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄにおいては、下パンチ１１〜１３を取り付ける中央部分のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄと、連結ロッド２１ｂ〜２１ｄを接続する周囲部分のロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄとの間に、軸方向（シリンダ及びロッドの動作方向）の段差部分２７ｂ〜２７ｄが形成されている。特に、図示の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄでは、段差部分２７ｂ〜２７ｄが、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを円形に囲繞する円筒形状であり、これにより下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄの外形は、スープ皿状（あるいは山高帽子状）になっている（図６参照）。このように段差部２７ｂ〜２７ｄを形成したことによって、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄからロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄへ至る下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄの断面において、軸方向に伸延する部分が存在することになる。すなわち、この段差部分２７ｂ〜２７ｄは、下パンチ１１〜１３からかかる荷重の方向と同じ方向に延在して、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを囲繞しているので、この実施形態の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄは、単なる平板状とした第１実施形態の下パンチプレートに比べて撓みにくくなる。これにより、パンチ位置の精度を向上させることができ、成形品のさらなる高精度化を実現することができる。
【００３７】
段差部分２７ｂ〜２７ｄの形状は、図示の円筒形状以外にも可能で、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを、平面視で多角形に囲繞する筒形状などにすることも可能である。ただし、パンチからかかる荷重を均等に分散させることを考えれば、円筒形状とするのが適している。また、本実施形態の段差部分２７ｂ〜２７ｄは上向きに凸（皿を伏せた恰好）としてあるが、下向きに凸としても同様の効果を得ることができる。ただし、上向き凸としてあった方が、次に説明するするように複数の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄを入れ子式に重ね合わせることができるので、コンパクト性の点で有利である。
【００３８】
第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄは、上から下へサイズが小さくなるように設計されているが、いずれもほぼ相似形をしている。すなわち、四辺形のロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄ、円筒形の段差部分２７ｂ〜２７ｄ、及び円形のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを備えた相似形で、円筒形状の段差部分２７ｂ〜２７ｄの直径（円形のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄの直径）が上から下へ小さくなるように形成されている。これによって、図５から分かるとおり、上に位置した第１下パンチプレート２０ｂの段差部分２７ｂの内側へ、下に位置した第２下パンチプレート２０ｃの段差部分２７ｃ及びパンチ取付部分２５ｃが入り込めるようになっており、複数のパンチプレートを入れ子式に縮めることができるようになっている。なお、図示の例では、第３下パンチプレート２０ｄについては、その上の第２下パンチプレート２０ｃの段差部分２７ｃ内側に、パンチ押え９ｃ及びパンチ受け板９ｄだけが入り込むサイズとなっているが、各パンチプレートのサイズを調整すれば、全パンチプレートの段差部分及びパンチ取付部分を入れ子式にすることもできる。
【００３９】
図７は、下部シリンダを不要とした第３実施形態を図１同様の断面で示している。
【００４０】
第３実施形態の場合、第１下パンチ１１を取り付ける下パンチセット２ｂをミドルプレート７に固定し、下パンチセット２ｂに用いられていた下筒状シリンダ４ｄを、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの駆動用に用いている。つまり、下筒状シリンダ４ｄのピストンロッド４２ｃとダイセット２ａを連結プレート６ｄを介して連結した構成である。この実施形態の場合、ピストンロッド４２ｃは、ダイ１０の抜き出し力に対応できるよう、環状ピストン４１ｄ上に数多く配されている。すなわち、通常、ダイの駆動には図１に示したような下部シリンダ５を用いて下方に大きな抜き出し力を発生させるので、これによる引張力に耐えられる可動ロッド５２（図１）が必要であるが、本実施形態では環状ピストン４１ｄ上にピストンロッド４２ｃを数多く配置することにより、ダイ１０の抜き出し力に耐えられる構造としている。これは、シリンダを筒状にしてピストンロッドを任意配置できるようにしたことにより、実施可能となるものである。この構成によって下部シリンダが不要となるので、下部シリンダ用にベースプレート下を掘り下げて形成するピットが不要となり、設置が容易で、粉末成形プレス機械１の全高を短縮することができる。
【００４１】
なお、第３実施形態では第１下パンチのパンチセット２ｂをミドルプレート７に固定しているが、他の下パンチのパンチセットを固定してもよい。その他の構成は図１と同様である。
【００４２】
図８は、下部シリンダを不要とした第４実施形態を図１同様の断面で示している。
【００４３】
この第４実施形態では、１段の下中心シリンダ４ａ及び４段の下筒状シリンダ４ｂ〜４ｅを形成して、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａ及び第１〜第３下パンチ１１〜１３を取り付ける下パンチセット２ｂ〜２ｄの全てを下筒状シリンダ４ｂ〜４ｅに連結している。最も外側の下筒状シリンダ４ｅは、所定間隔離れて環状壁４０ｄ（図１の最も外側の環状壁）を囲繞するようにして環状壁４０ｅを立設し、この環状壁４０ｅで囲んだ内部空間を作用室として環状ピストン４１ｅを内蔵している。該環状ピストン４１ｅに複数のピストンロッド４２ｄが立設され、封止蓋４３により液密封止されている。すなわち、第３実施形態とは異なり、ダイセット用の下筒状シリンダ４ｅを形成し、この下筒状シリンダ４ｅのピストンロッド４２ｄとダイセット２ａを連結プレート６ｄで連結している。ピストンロッド４２ｄはダイ駆動用なので、第３実施形態同様に数多く設けることができる。第４実施形態によっても、第３実施形態同等の利点を得ることができる。
【００４４】
図９に、上記の下パンチセット及びダイセットに対向させて上方に設けられる上パンチセットについての第５実施形態を、図１相当の断面図で示す。この上パンチセットは、基本的には、ダイセット関連部分を除いて、下パンチセットの上下を逆さまにしたものと考えて良い。また、コアロッドについては要、不要があり、成形品の形状に応じて適宜設けられる。
【００４５】
第５実施形態に係る上パンチセット１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、第１〜第３上パンチ１１１，１１２，１１３を取り付ける第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ及び第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄに連結される連結ロッド１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを備えている。また、本実施形態では上部ラムである上部プレート１０３の下に、油圧シリンダ機構としての上シリンダ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ（１０４ａが上中心シリンダ、１０４ｂ〜１０４ｄが上筒状シリンダ）が配設されている。そして、これら連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄと上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄとが、連結プレート１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して連結されている。なお、コアロッド不要の場合、上中心シリンダ１０４ａを設ける必要はない。あるいは、中心シリンダを使用して最も内側のパンチを駆動する構造とすることも可能である。
【００４６】
上中心シリンダ１０４ａは、上コアロッド１１４を連結するコアピストン１４１ａと、このコアピストン１４１ａを駆動する作用室を形成するように上部プレート１０３に立設された中央円筒壁１４０ａと、を備えている。また、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄは、上中心シリンダ４ａの中央円筒壁１４０ａを囲繞するようにして所定間隔で上部プレート１０３に立設された環状壁１４０ｂ〜１４０ｄと、この環状壁１４０ｂ〜１４０ｄで囲まれた内部空間を作用室として駆動される環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄと、この環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄに立設されて連結プレート１０６ａ〜１０６ｃに連結されるピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと、を備えている。そして、上中心シリンダ１０４ａのコアピストン１４１ａ及び上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄのピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを、気密又は液密状態で貫通させ且つ各作用室を密閉する封止蓋１４３を有している。
【００４７】
中央円筒壁１４０ａと環状壁１４０ｂ〜１４０ｄについては、上部プレート１０３の下に、中央円筒壁１４０ａを中央に配し、該中央円筒壁１４０ａより径の大きな環状壁１４０ｂを同心で配列し、さらに、該環状壁１４０ｂより径の大きな環状壁１４０ｃ及び該環状壁４０ｃより径の大きな環状壁１４０ｄを同心で配列して形成されている。そして、立設された中央円筒壁１４０ａによって形成される作用室に、上コアロッド１１４を往復運動させるコアピストン１４１ａを内蔵し、各環状壁１４０ｂ〜１４０ｄによって囲まれた内部空間である作用室に、第１〜第３上パンチ１１１〜１１３を往復運動させる環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄを内蔵する構成である。つまり、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄは、上コアロッド１１４、つまり上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート１０３下に配設されている。各ピストン１４１ａ〜１４１ｄにはシール部材１４５が設けられてピストン駆動用の圧油をシールする。
【００４８】
環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄのそれぞれには、上記実施形態同様のピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃが連結されている。なお、コアピストン１４１ａについて、筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄのピストン１４１ｂ〜１４１ｄ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと同様に、コアピストンと、これに連結されるコア用ピストンロッドとに分けた構造としてもよい。
【００４９】
コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを貫通させる孔を設けた封止蓋１４３は、上部プレート１０３と共にシリンダ全体を挟持して少なくとも液密封止し、上シリンダ１０４ａ〜１０４ｄを構成する。封止蓋１４３にはシールハウジング１４４ａ〜１４４ｄが設けられて、コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと上シリンダ１０４ａ〜１０４ｄの外端面との間をシールする。また、コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを上下に駆動する圧油を注入又は排出する配管口１４６ａが封止蓋１４３に、同じく配管口１４６ｂが上部プレート１０３に設けられている。すなわち、コアピストン１４１ａ及び各ピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを下方へ駆動する場合には、配管口１４６ｂから作用室内に圧油を注入すると共に配管口１４６ａから圧油を排出し、上方へ駆動する場合には、配管口１４６ａから作用室内に圧油を注入すると共に配管口１４６ｂから圧油を排出する。
【００５０】
連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、ピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃのそれぞれと連結される。上記実施形態と同様に、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄに対応するように設けられている。すなわち、上筒状シリンダ１０４ｂに対応して連結プレート１０６ａが、上筒状シリンダ１０４ｃに対応して連結プレート１０６ｂが、上筒状シリンダ１０４ｄに対応して連結プレート１０６ｃが、それぞれ設けられ、ピストンロッド１４２ａと連結プレート１０６ａが、ピストンロッド１４２ｂと連結プレート１０６ｂが、ピストンロッド１４２ｃと連結プレート１０６ｃが、それぞれ連結される。
【００５１】
連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、上記実施形態と同様に、外側に向かう程、径が大きくなる環状である。ただし、この形は任意であってよく、楕円形、四辺形、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。この連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの上面には以下に説明するユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄの各連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを固定する連結凹部１６０ａ〜１６０ｃが設けられている。また、連結プレート１０６ａの中心にはコアピストン１４１ａを案内するガイド孔１６１が設けられている。
【００５２】
第１〜第３上パンチ１１１〜１１３を取り付ける上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、第１上パンチ１１１を取り付ける第１上パンチプレート１２０ｂ、第２上パンチ１１２を取り付ける第２上パンチプレート１２０ｃ、第３上パンチ１１３を取り付ける第３上パンチプレート１２０ｄ、第１上パンチプレート１２０ｂに連結される連結ロッド１２１ｂ、第２上パンチプレート１２０ｃに連結される連結ロッド１２１ｃ、第３上パンチプレート１２０ｄに連結される連結ロッド１２１ｄを備えている。
【００５３】
上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄとコアピストン１４１ａを案内するガイド孔１０７ｂ〜１０７ｅを備えたミドルプレート１０７をベースにして、各プレート１２０ｂ〜１２０ｄに連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄをネジ１２２によって連結した構造を有する。連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄは、第２及び第３上パンチプレート１２０ｃ，１２０ｄに設けられたガイド孔１２３ｃ，１２３ｄ及びミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｂ〜１０７ｄを通して、外段取りでユニット化される。すなわち、第１上パンチプレート１２０ｂの連結ロッド１２１ｂは第２上パンチプレート１２０ｃのガイド孔１２３ｃとミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｂに挿通され、第２上パンチプレート１２０ｃの連結ロッド１２１ｃは第３上パンチプレート１２０ｄのガイド孔１２３ｄとミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｃに挿通され、第３上パンチプレート１２０ｄの連結ロッド１２１ｄはミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｄに挿通される。
【００５４】
ミドルプレート１０７において、ガイド孔１０７ｂは連結プレート１０６ｃの連結凹部１６０ｃと、ガイド孔１０７ｃは連結プレート１０６ｂの連結凹部１６０ｂと、ガイド孔１０７ｄは連結プレート１０６ａの連結凹部１６０ａと、ガイド孔１０７ｅは連結プレート１０６ａの中心に設けられたガイド孔１６１と、それぞれ上下方向に対応する位置で設けられている。また、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄの連結プレート１０６ａ〜１０６ｃと固定される部分には、上記実施形態と同様に、固定具１６２ａ〜１６２ｃを嵌め込む固定具嵌め込み溝が凹設され、それぞれ固定具１６２ａ〜１６２ｃが嵌め込まれている。また、上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄの場合は、連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに挿入された連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの反対側からネジ１２２にて固定している。これによると、固定具１６２ａ〜１６２ｃの使用が不要な場合もあり得る。
【００５５】
第１〜第３上パンチ１１１〜１１３は、図示のように、パンチ押え１０９ｃ、パンチ受け板１０９ｄ等のアダプタによって、第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ〜１２０ｄにセットされる。
【００５６】
これら上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、油圧シリンダ機構とは別に、外段取りで構成してユニット化しておくことができる。
【００５７】
油圧シリンダ機構としての上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと、上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄと、を連結する組み立て作業では、まず、外段取りでユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄのミドルプレート１０７を、ミドルプレート支持壁１０８に組み付ける。ミドルプレート支持壁１０８は、ミドルプレート１０７を、第３上パンチプレート１２０ｄと連結プレート１０６ａ〜１０６ｃとの間に位置させる高さで設けられており、その下端部内側面に、ミドルプレート１０７をスライドインさせるコ字形状のスライド溝１０８ａが凹設されている。したがって、ミドルプレート１０７をミドルプレート支持壁１０８に組み付ける際には、ミドルプレート支持壁１０８のスライド溝１０８ａまでミドルプレート１０７を持ち上げ、スライド溝１０８ａに沿ってスライドさせることで設置するようにすれば良い。このようにしてミドルプレート１０７がミドルプレート支持壁１０８に設置されると、ガイド孔１０７ｂ〜１０７ｄが、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに対応した下方位置に位置決めされ、ガイド孔１０７ｅには上中心シリンダ１０４ａのコアピストン１４１ａが挿通される。
【００５８】
次いで、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄを駆動して連結プレート１０６ａ〜１０６ｃを下降させ、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに挿入する。そして、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの反対側からネジ１２２にて固定する。固定具１６２ａ〜１６２ｃは、ミドルプレート１０７の組み付けに先立って連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄの固定具嵌め込み溝に嵌め込んでおくとよい。上コアロッド１１４は、コアピストン１４１ａの上端に設けられたネジ穴に螺合される。
【００５９】
以上の簡易な取付作業で、ユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄと、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと、を連結固定することができる。
【００６０】
この第５実施形態においても、上記の外段取り、ユニット化という点では、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃを使用するのが好ましいが、連結プレートを介さずに上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと連結ロッド１２１ａ〜１２１ｃとを連結する構成も可能である。
【００６１】
図１０に、図８の下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構、そして、図９の上パンチセットと油圧シリンダ機構を使用した粉末成形プレス機械１の全体像の一例を示す。図示のように、特に、下部シリンダを不要とした図７や図８の下パンチセット及びダイセットに図９のような上パンチセットを組み合わせることにより、機械下のピットを不要とした全高の低いプレス機械を提供することができる。
【００６２】
また、この他に、上下パンチプレートとして、図５及び図６に示す軸方向段差部分付きのプレートを使用することもできる。上述したように、当該パンチプレートは、パンチ取付部分からロッド連結部分へ至るプレート断面において、パンチからかかる荷重の方向と同じ方向に延在してパンチ取付部分を囲繞する段差部分が存在することにより、撓みにくい構造を有する。したがって、この構造のパンチプレートを使用することにより、パンチ位置の精度を向上させることができ、成形品のさらなる高精度化を実現することができる。
【００６３】
図１０の粉末成形プレス機械１では、最下部のベースプレート３が四辺形で、その四隅から４本の支柱２００が略垂直に立設されている。ベースプレート３は図８に示したベースプレートで、支柱２００の内側に、図８の下パンチセット及びダイセットと下中心シリンダ及び下筒状シリンダとが配設されている。
【００６４】
支柱２００の頭頂部には、四辺形の上部フレーム２０１が固定されており、この上部フレーム２０１に油圧式の上部シリンダ２０２が取り付けられ、そして、上部シリンダ２０２と上部プレート１０３とを連結する耐圧リンク機構２０３が設けられている。すなわち上部シリンダ２０２は、上パンチセットの上部プレート１０３を上部ラムとして上下動させる役割を担う。上部プレート１０３は、４本の支柱２００をガイドとして貫通させてあり、この支柱２００に沿って上下にスライドする。耐圧リンク機構２０３は、上部プレート１０３の下降動作に伴って伸長し、伸長状態において加圧時の反力に対抗するもので、成形時に上部プレート１０３の位置を維持するために設けられている。上部シリンダ２０２で直接的に上部プレート１０３を駆動することにより、省エネ且つ高速作動に有利である。
【００６５】
上部プレート１０３は、図９に示した上部プレートで、この下に図９の上パンチセットと上中心シリンダ及び上筒状シリンダとが配設されている。上部プレート１０３に組み付けられた上パンチ１１１〜１１３及び上コアロッド１１４は、ダイ１０に対して位置決めされ、下パンチ１１〜１３及びコアロッド１４に対向する。これにより、上下両面に段の付いた成形品をプレス加工することができる。
【００６６】
この粉末成形プレス機械１の各油圧シリンダ機構は、操作パネルを前面に備えた制御装置３００により制御される。サーボ制御の方式は、各シリンダをサーボモータ駆動の油圧ポンプで作動させるもので、コンパクトな構成で多数の油圧シリンダを制御することができるとともに必要最小限の動力で駆動でき、無駄なエネルギーを浪費しないシステムとすることができる。
【００６７】
このように、図１０に示した粉末成形プレス機械１は、上下パンチプレートを備え且つこれらをそれぞれ上下の筒状シリンダで駆動して加工を行う仕組みになっており、それぞれのパンチの加圧力と位置を任意制御することが可能である。これにより、上下のパンチ両方から加圧して加工を行えるので、ダイやコアロッドに対し、従来のように下向き一方向への側圧がかからなくなる。その結果、対向する各上下パンチ間の中立面を基準に加圧量、速度を制御することができ、従来に比べて制御がし易くなり、加工精度が向上する。そして、上下からの均等加圧によって、成形品の均密度化、高密度化も実現することができる。
【００６８】
図１１〜図１３に、上下パンチによる中立面を基準とした加工について、説明図を示している。
【００６９】
図１１の第１例は、例えば各一つの上下パンチを使用し、表面に段の無い成形品を加工するときの説明である。この場合、まず、先に下パンチをダイ中に挿入して充填位置で止め、所定量の粉末をダイ内に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで下降させて停止させる（Ａ）。この後、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の中立面を基準として、上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｂ）。このように中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜（減圧）を行い（Ｃ）、型開きとなる。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【００７０】
図１２の第２例は、成形品の両表面に段付加工を行うときの説明である。まず、下パンチをダイ中へ上昇させ、成形品の形状に従って決まる充填位置でそれぞれ下パンチを止め、所定量の粉末をダイ中に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで加工させて停止させる（Ａ）。さらに、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の各段中立面を基準として、それぞれの段の上下パンチを加圧開始位置へ位置決めし、粉末をトランスファする（Ｂ）。これにより、各上下パンチが加圧開始位置に位置決めされると、前記中立面を基準に上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｃ）。上記同様、中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜を行い（Ｄ）、型開きとなる。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【００７１】
図１３の第３例は、成形品の側面に段付加工（アンダーカット）を行うときの説明である。この場合、例えば、ダイの内側面に段形成のための凸型が形成され、当該ダイは、脱型のために左右へ開くことができるものとなっている。まず、先に下パンチをダイ中へ上昇させて充填位置で止め、所定量の粉末をダイ内に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで下降させて停止させる（Ａ）。この後、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の中立面を基準として、上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｂ）。このように中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜（減圧）を行い（Ｃ）、さらにダイを分割して型開きとなる（Ｄ）。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 粉末成形プレス機械
２ａ ダイセット
２ｂ〜２ｄ 下パンチセット
３ ベースプレート
４ａ 下中心シリンダ
４ｂ〜４ｅ 下筒状シリンダ
６ａ〜６ｄ 連結プレート
７ ミドルプレート
７ａ〜７ｅ ガイド孔
８ ミドルプレート支持台
８ａ スライド部
９ａ ダイ押え
９ｂ ダイホルダ
９ｃ パンチ押え
９ｄ パンチ受け板
１０ ダイ
１１〜１３ 下パンチ
１４ コアロッド
２０ａ ダイプレート
２０ｂ〜２０ｄ パンチプレート
２１ａ〜２１ｄ 連結ロッド
２２ ネジ
２３ｂ〜２３ｄ ガイド孔
２４ａ〜２４ｄ 固定具嵌め込み溝
４０ａ 中央円筒壁
４０ｂ〜４０ｅ 環状壁
４１ａ コアピストン
４１ｂ〜４１ｅ 環状ピストン
４２ａ〜４２ｄ ピストンロッド
４３ 封止蓋
４４ａ〜４４ｄ シールハウジング
６０ａ〜６０ｃ 連結凹部
６０ｄ 連結孔
６１ ガイド孔
６２ａ〜６２ｄ 固定具
６３ ボルト
１０２ｂ〜１０２ｄ 上パンチセット
１０３ 上部プレート
１０４ａ 上中心シリンダ
１０４ｂ〜１０４ｄ 上筒状シリンダ
１０６ａ〜１０６ｃ 連結プレート
１０７ ミドルプレート
１０７ｂ〜１０７ｅ ガイド孔
１０８ ミドルプレート支持壁
１０８ａ スライド溝
１０９ｃ パンチ押え
１０９ｄ パンチ受け板
１１１〜１１３ 下パンチ
１１４ 上コアロッド
１２０ｂ〜１２０ｄ パンチプレート
１２１ｂ〜１２１ｄ 連結ロッド
１２２ ネジ
１２３ｃ，１２３ｄ ガイド孔
１４０ａ 中央円筒壁
１４０ｂ〜１４０ｄ 環状壁
１４１ａ 上コアピストン
１４１ｂ〜１４１ｄ 環状ピストン
１４２ａ〜１４２ｃ ピストンロッド
１４３ 封止蓋
１４４ａ〜１４４ｄ シールハウジング
１６０ａ〜１６０ｃ 連結凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ及びパンチを用いた加圧成形によって、粉末焼結部品などの成形品を製造する粉末成形プレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、成形品に対する高精度・ニアネットシェイプ化の要求が高まる中、成形品の厚さ（高さ）を決定するダイ及びパンチの位置について、サーボ制御の流体圧（気体圧、液体圧）シリンダを用いて制御する粉末成形プレス機械の需要が高まっている。この流体圧シリンダは、プレス時にパンチが受ける負荷荷重を支える受圧シリンダであり、複数のパンチを用いて多段外形の成形品を製造する場合、当該成形品の形状に従って各パンチにかかる負荷荷重が異なるので、パンチごとにそれぞれシリンダが必要である。したがって、成形品の形状が複雑になってパンチ数が増えるに従い、対応するシリンダの数も増えいていく。受圧シリンダ数の増加は粉末成形プレス機械の大型化を招き、成形能力よりも大きな受圧能力が要求される結果となる。一般的に、下３段成形を例にとると、最外殻にダイが１つ、パンチが３本、コアロッドが１本用いられ、受圧シリンダ機構が耐えられる受圧能力の合計は成形能力の１．５〜２倍が要求されるものとなっている。
【０００３】
このような粉末成形プレス機械としては、複数のパンチに対応する受圧シリンダを同軸に直列で配置した構造のものが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを同軸に直列で積層配置した構造であることから、全高が非常に高いものとなる。したがって、軸方向の各構成部品へ伝わる負荷荷重の伝達距離にばらつきが生じるので、各構成部品ごとに異なる撓みや座屈が発生し、プレス機械を組み立てる際に、その撓みや座屈要素等を細かく計算しなければならない。
【０００４】
そこで、多段成形の受圧能力を満たす受圧シリンダ機構を小型化し、粉末成形プレス機械のサイズを縮めることを主な目的として、特許文献２に記載の粉末成形プレス機械が提案されている。特許文献２記載の粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として中央にコアロッドを配し、これらダイとコアロッドとの間に１以上のパンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であり、次の構成を有する。すなわち、ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートと連結される連結ロッドからなるダイセットと、パンチを取り付けるパンチプレート及び該パンチプレートに連結される連結ロッドからなる１以上のパンチセットと、を備えると共に、コアロッドと連結される中心シリンダ及び該中心シリンダを囲繞する１以上の筒状シリンダをベースプレート上に配設し、そして、その筒状シリンダと少なくともパンチセットの連結ロッドとを連結するようにし、流体圧で中心シリンダ及び筒状シリンダを駆動する構成である。
【０００５】
この粉末成形プレス機械は、受圧シリンダを筒状にし、往復運動させるパンチに対応する筒状シリンダごとに径を異ならせて中心シリンダを囲繞する構造としている。それまで独立して別個に設けられていた複数のシリンダを同一箇所に集中させて設けたことにより、受圧シリンダ機構を高さ方向に積層することなく低くまとめ且つ幅方向にも小型化を図ることができている。また、このように筒状の受圧シリンダを中央に集中させた構造から、該シリンダを受圧対象のパンチに対して１対１の関係で設けて負荷荷重を中央に集中させることができるので、受圧能力に優れ、バランスの取れたプレス機械を提供することができている。
【０００６】
【特許文献１】特公平０７−１１５２３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９６９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２記載の粉末成形プレス機械は、上パンチにより加圧して下パンチで受圧する仕組みで、型を形成する複数の下パンチにおける最も内側の下パンチがプレスの位置基準になる。このプレス時、上パンチからダイ（及びコアロッド）に下向き成分の側圧が加わるので、ダイの位置も変化することが知られている（特許文献２段落００４５〜００４６，図５及び図６参照）。この側圧が成形品の加工精度に影響し、従来の粉末成形プレス機械における下パンチの位置制御を複雑なものにしている。また、上パンチで加圧し下パンチで受圧する仕組みのため、成形品の内部において密度の不均衡が生じ得るという改善点も存在している。
【０００８】
本発明は、このような技術背景に鑑みたもので、より加工精度が高く均密度の成形品を得られるような粉末成形プレス機械を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためにここで提案する粉末成形プレス機械は、ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械である。
【００１０】
当該粉末成形プレス機械の第１の態様は、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている。
【００１１】
また、上記粉末プレス機械の第２の態様は、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートに連結される連結ロッドを備えたダイセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッド及び前記ダイセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセット及び前記ダイセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている。
【発明の効果】
【００１２】
この提案に係る粉末成形プレス機械は、上下パンチプレートを備え且つこれらをそれぞれ上下の筒状シリンダで駆動して加工を行う仕組みになっており、それぞれのパンチの加圧力と位置を任意制御することが可能である。これにより、例えば段付成形であっても、上下のパンチ両方から加圧しての加工ができるので、ダイやコアロッドに対し、従来のように下向き一方向への側圧がかからなくなる。その結果、格段の中立面を基準に加圧量、速度を制御することができ、従来に比べて制御がし易くなり、加工精度が向上する。そして、上下からの均等加圧によって、成形品の均密度化、高密度化も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】第１実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した一部破断の要部斜視図。
【図５】第２実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図６】第２実施形態に係るパンチプレートの斜視図。
【図７】第３実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図８】第４実施形態に係る下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図９】第５実施形態に係る上パンチセットと油圧シリンダ機構を示した要部断面図。
【図１０】図８及び図９に示す上下パンチセット及び油圧シリンダ機構を使用した粉末成形プレス機械の全体を示した正面図。
【図１１】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第１例を説明する図。
【図１２】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第２例を説明する図。
【図１３】中立面を基準にした上下パンチの加圧、圧抜動作の第３例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
粉末成形プレス機械における下パンチセット及びダイセットの第１実施形態を、図１〜図４に示している。この第１実施形態の下パンチセット及びダイセットは、特開２００５−２９６９６２号公報の図１〜図４に示されている下パンチ及びダイセットと同様のものである。
【００１５】
なお、以下の実施形態では３段の段付き成形品に対応する上下パンチセットを一例として説明する。また、流体圧シリンダとして油圧プレスを例として説明するが、これに限られるわけではなく、液圧及び気圧の両者を含めた流体圧を利用するプレス機械において本発明を適用可能である。
【００１６】
図１は、ダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ及びダイプレート２０ａと連結される連結ロッド２１ａからなるダイセット２ａと、第１〜第３下パンチ１１，１２，１３を取り付ける第１〜第３下パンチプレート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ及び第１〜第３下パンチプレート２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに連結される連結ロッド２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えた下パンチセット２ｂ，２ｃ，２ｄと、ベースプレート３に設けられる油圧シリンダ機構としての下シリンダ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（４ａが下中心シリンダ、４ｂ〜４ｄが下筒状シリンダ）及び下部シリンダ５と、を連結プレート６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを介して連結した粉末成形プレス機械１の部分縦断面図である。そして、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は当該実施形態に係る粉末成形プレス機械１の斜視図である。なお、図２〜図４に示したように、各構成部品は放射状に配置されているので、その構造上、ａ−ａ中心線、ｂ−ｂ中心線上に配置されない構成部品もある。したがって、プレス機械の中心線に沿って縦断面図を作成すると、表記されない構成部品もある。そこで、図１では、本実施形態のプレス機械全体像を掴みやすくするべく、図２、図３のｃ−ｃ線上における各構成部品を中心線であるａ−ａ線に投影し、これを基準にして各構成部品を記載してある。
【００１７】
図１及び図２に示すように、下中心シリンダ４ａは、パンチの中心軸となるコアロッド１４を連結するコアピストン４１ａと、このコアピストン４１ａを駆動する作用室を形成するようにベースプレート３に立設された中央円筒壁４０ａと、を備えている。なお、コアロッドは、成形品に軸孔を設ける場合などに必要とされるもので、成形品によっては不要な場合もある。この場合は、中心シリンダを省くこともできる。
【００１８】
下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄは、下中心シリンダ４ａの中央円筒壁４０ａを囲繞するようにして所定間隔でベースプレート３に立設された環状壁４０ｂ〜４０ｄと、この環状壁４０ｂ〜４０ｄで囲まれた内部空間を作用室として駆動される環状ピストン４１ｂ〜４１ｄと、この環状ピストン４１ｂ〜４１ｄに立設されて連結プレート６ａ〜６ｃに連結されるピストンロッド４２ａ〜４２ｃと、を備えている。そして、下中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａ及び下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、気密又は液密状態で貫通させ且つ各作用室を密閉する封止蓋４３を有している。
【００１９】
中央円筒壁４０ａと環状壁４０ｂ〜４０ｄについては、ベースプレート３の上に、中央円筒壁４０ａを中央に配し、該中央円筒壁４０ａより径の大きな環状壁４０ｂを同心で配列し、さらに、該環状壁４０ｂより径の大きな環状壁４０ｃ及び該環状壁４０ｃより径の大きな環状壁４０ｄを同心で配列して形成されている。そして、立設された中央円筒壁４０ａによって形成される作用室に、コアロッド１４を往復運動させるコアピストン４１ａを内蔵し、各環状壁４０ｂ〜４０ｄによって囲まれた内部空間である作用室に、第１〜第３下パンチ１１〜１３を往復運動させる環状ピストン４１ｂ〜４１ｄを内蔵する構成である。つまり、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄは、コアロッド１４、つまり下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート３上に配設されている。各ピストン４１ａ〜４１ｄにはシール部材４５が設けられてピストン駆動用の圧油をシールする。
【００２０】
環状ピストン４１ｂ〜４１ｄのそれぞれには、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃが連結されている。このピストンロッド４２ａ〜４２ｃは、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄが円周方向に比較的薄いため、その構造上、太くすることができない。そこで、図２に示したように、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを、各環状ピストン４１ｂ〜４１ｄに対し周方向に複数本ずつ隔設することにより、図２の断面内で見て放射状に配列するようにしている。図２では、ピストンロッド４２ａは４本、ピストンロッド４２ｂは８本、ピストンロッド４２ｃは１２本である。また、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃの長さを、図１に示したように、環状ピストン４１ｂ〜４１ｄのストロークに対して２倍程度と短くし、加圧成形時にかかる負荷荷重に対し応力変形の少ない構造を実現している。なお、このピストンロッドの数、配置、構造はプレス機械の能力に応じて適宜設計されるものである。また、コアピストン４１ａについて、筒状シリンダ４ｂ〜４ｄのピストン４１ｂ〜４１ｄ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃと同様に、コアピストンと、これに連結されるコア用ピストンロッドとに分けた構造としてもよい。
【００２１】
コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを貫通させる孔を設けた封止蓋４３は、ベースプレート３と共にシリンダ全体を挟持して液密状態に密閉し、下シリンダ４ａ〜４ｄを構成する。封止蓋４３にはシールハウジング４４ａ〜４４ｄが設けられて、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃと下シリンダ４ａ〜４ｄの外端面との間をシールする。また、コアピストン４１ａ及びピストンロッド４２ａ〜４２ｃを上下に駆動する圧油を注入又は排出する配管口４６ａが封止蓋４３に、同じく配管口４６ｂがベースプレート３に設けられている。すなわち、コアピストン４１ａ及び各ピストンロッド４２ａ〜４２ｃを上方へ駆動する場合には、配管口４６ｂから作用室内に圧油を注入すると共に配管口４６ａから圧油を排出し、下方へ駆動する場合には、配管口４６ａから作用室内に圧油を注入すると共に配管口４６ｂから圧油を排出する。
【００２２】
下部シリンダ５は、中心シリンダ４ａ及び筒状シリンダ４ｂ〜４ｄとは別個にベースプレート３の下に設けられて、ダイ１０を駆動する。この下部シリンダ５は、図１に示したように、ベースプレート３の下面に設けられたダイ用シリンダ壁５０、ダイ１０を駆動するダイ用ピストン５１、ダイセット２ａに連結される可動ロッド５２、ダイ用ピストン５１と可動ロッド５２を連結するダイ用ピストンヘッド５３からなる。ダイ用ピストン５１にはシール用のシール部材４５が設けられている。また、ベースプレート３及びダイ用シリンダ壁５０の側壁には、ダイ用ピストン５１を駆動するための圧油の配管口４６ｃ，４６ｄが設けられている。
【００２３】
連結プレート６ａ〜６ｄは、ピストンロッド４２ａ〜４２ｃと可動ロッド５２のそれぞれと連結される。図１〜図４に示しているように、連結プレート６ａ〜６ｄは、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５に対応するように設けられている。すなわち、下筒状シリンダ４ｂに対応して連結プレート６ａが、下筒状シリンダ４ｃに対応して連結プレート６ｂが、下筒状シリンダ４ｄに対応して連結プレート６ｃが、下部シリンダ５に対応して連結プレート６ｄが、それぞれ設けられ、ピストンロッド４２ａと連結プレート６ａが、ピストンロッド４２ｂと連結プレート６ｂが、ピストンロッド４２ｃと連結プレート６ｃが、可動ロッド５２と連結プレート６ｄが、それぞれ連結される。
【００２４】
図３に示すように、連結プレート６ａ〜６ｃは外側に向かう程、径が大きくなる環状であり、最も外側にある連結プレート６ｄは外形が四辺形である。ただし、この形は任意であってよい。すなわち、連結プレートの全てを円形や楕円形、四辺形にしてもよく、これらの組み合わせであってもよい。また、連結プレート６ａ〜６ｄの上面には以下に説明するユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄの各連結ロッド２１ａ〜２１ｄを固定する連結孔６０ｄ及び連結凹部６０ａ〜６０ｃが設けられている。なお、連結プレート６ａの中心にはコアピストン４１ａを案内するガイド孔６１が設けられており、連結プレート６ｄの連結孔６０ｄは貫通している。
【００２５】
次に、ダイ１０及び第１〜第３下パンチ１１〜１３を取り付けるダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄについて説明する。図１、図４に示すように、ダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、最外殻のダイ１０を取り付けるダイプレート２０ａ、第１下パンチ１１を取り付ける第１下パンチプレート２０ｂ、第２下パンチ１２を取り付ける第２下パンチプレート２０ｃ、第３下パンチ１３を取り付ける第３下パンチプレート２０ｄ、ダイプレート２０ａに連結される連結ロッド２１ａ、第１下パンチプレート２０ｂに連結される連結ロッド２１ｂ、第２下パンチプレート２０ｃに連結される連結ロッド２１ｃ、第３下パンチプレート２０ｄに連結される連結ロッド２１ｄを備えている。
【００２６】
ダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、連結ロッド２１ａ〜２１ｄとコアピストン４１ａを案内するガイド孔７ａ〜７ｅを備えたミドルプレート７をベースにして、各プレート２０ａ〜２０ｄに連結ロッド２１ａ〜２１ｄをネジ２２によって連結した構造を有する。連結ロッド２１ａ〜２１ｃは、第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄに設けられたガイド孔２３ｂ〜２３ｄ及びミドルプレート７のガイド孔７ａ〜７ｄを通して、外段取りでユニット化される。すなわち、ダイプレート２ａの連結ロッド２１ａは第１下パンチプレート２０ｂのガイド孔２３ｂとミドルプレート７のガイド孔７ａに挿通され、第１下パンチプレート２０ｂの連結ロッド２１ｂは第２下パンチプレート２０ｃのガイド孔２３ｃとミドルプレート７のガイド孔７ｂに挿通され、第２下パンチプレート２０ｃの連結ロッド２１ｃは第３下パンチプレート２０ｄのガイド孔２３ｄとミドルプレート７のガイド孔７ｃに挿通され、第３下パンチプレート２０ｄの連結ロッド２１ｄはミドルプレート７のガイド孔７ｄに挿通される。なお、図１のダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、中心線を基準に、右側が連結ロッド２１ａ〜２１ｃとガイド孔２３ｂ〜２３ｄの挿通関係を、左側が各プレート２０ａ〜２０ｄと連結ロッド２１ａ〜２１ｄのネジ２２による連結関係を示してあるので、左右対称の図として記載していない。しかし、実際には左右対称の構成である。
【００２７】
ミドルプレート７において、ガイド孔７ａは連結プレート６ｄの連結孔６０ｄと、ガイド孔７ｂは連結プレート６ｃの連結凹部６０ｃと、ガイド孔７ｃは連結プレート６ｂの連結凹部６０ｂと、ガイド孔７ｄは連結プレート６ａの連結凹部６０ａと、ガイド孔７ｅは連結プレート６ａの中心に設けられたガイド孔６１と、それぞれ上下方向に対応する位置で設けられている。また、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの連結プレート６ａ〜６ｄと固定される部分には、固定具６２ａ〜６２ｄ（図３参照）を嵌め込む、例えば円周溝形状をした固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄが凹設されている。これにより、固定具６２ａは固定具嵌め込み溝２４ｄに、固定具６２ｂは固定具嵌め込み溝２４ｃに、固定具６２ｃは固定具嵌め込み溝２４ｂに、固定具６２ｄは固定具嵌め込み溝２４ａに嵌め込まれ、それぞれ連結ロッド２１ａ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｄに固定している。
【００２８】
ダイ１０、第１〜第３下パンチ１１〜１３は、図１に示すように、ダイ押え９ａ、ダイホルダ９ｂ、パンチ押え９ｃ、パンチ受け板９ｄ等の各アダプタによって、ダイプレート２０ａ及び第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄにセットされる。
【００２９】
以上のダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄは、油圧シリンダ機構とは別に、外段取りで構成してユニット化しておく。
【００３０】
油圧シリンダ機構としての下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、下パンチセット２ｂ〜２ｄ及びダイセット２ａと、を連結する組み立て作業では、まず、外段取りでユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄのミドルプレート７を、ミドルプレート支持台８に載せる。ミドルプレート支持台８は、ミドルプレート７を、第３下パンチプレート２０ｄと連結プレート６ａ〜６ｄとの間に位置させる高さで設けられており、その上端面に、ミドルプレート７をスライドさせるＬ型形状のスライド部８ａが設けられている。したがって、ミドルプレート７をミドルプレート支持台８に載せる場合には、ミドルプレート支持台８に適宜に設けたスライド部８ａまでミドルプレート７を持ち上げ、スライド部８ａをスライドさせることで設置するようにすれば良い。このようにしてミドルプレート７がミドルプレート支持台８に設置されると、ガイド孔７ａ〜７ｄが、連結プレート６ａ〜６ｄの連結凹部６０ａ〜６０ｃ及び連結孔６０ｄに対応した上方位置に位置決めされ、ガイド孔７ｅには中心シリンダ４ａのコアピストン４１ａが挿通される。
【００３１】
次いで、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄと下部シリンダ５を駆動して連結プレート６ａ〜６ｄを上昇させ、連結ロッド２１ｂ〜２１ｄを連結プレート６ａ〜６ｃの連結凹部６０ａ〜６０ｃに挿入し且つ連結ロッド２１ａを連結プレート６ｄの連結孔６０ｄに貫挿する。そして、図３に示したように、固定具６２ａ〜６２ｄを、連結ロッド２１ａ〜２１ｄの固定具嵌め込み溝２４ａ〜２４ｄに嵌め込み、所定数のボルト６３で固定する。本実施形態では、各プレートにつき２個のボルト６３で固定具６２ａ〜６２ｄを連結プレート６ａ〜６ｄ上に固定する。コアロッド１４は、コアピストン４１ａの上端に設けられたネジ穴に螺合される。
【００３２】
固定具６２ａ〜６２ｃは連結プレート６ａ〜６ｃの上面においてボルト６３で固定されているが、固定具６２ｄは、連結プレート６ｄの下面においてボルト６３で固定されている。ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの連結ロッド２１ａについても、下パンチ１１〜１３を取り付ける下パンチセット２ｂ〜２ｃの連結ロッド２１ｂ〜２１ｄと同様に連結プレート６ａ〜６ｃの上面側で固定してもよいが、ダイ１０に対する下部シリンダ５の抜き出し力が下方に大きく働き、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの連結ロッド２１ａには引張力が発生するので、連結プレート６ｄの下面に突き出た連結ロッド２１ａ部分の固定具嵌め込み溝２４ａに固定具６２ｄを嵌め込み、下面からボルト６３で固定する構成とした方が好ましい。
【００３３】
以上の簡易な取付作業で、ユニット化したダイセット２ａ及び下パンチセット２ｂ〜２ｄと、下筒状シリンダ４ｂ〜４ｄ及び下部シリンダ５と、を連結固定することができる。
【００３４】
上述の通り、シリンダ４ａ〜４ｄ，５は、連結プレート６ａ〜６ｄを介して対応する連結ロッド２１ａ〜２１ｄと連結されている。上記の外段取り、ユニット化という点では、連結プレート６ａ〜６ｄを使用するのが好ましいが、連結プレートを介さずに各シリンダ４ａ〜４ｄ，５と連結ロッド２１ａ〜２１ｄとを連結する構成も可能である。
【００３５】
図５及び図６は、第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄについて、単なる平板状ではなく、より撓みに強い形状とした第２実施形態を示している。図５には図１同様の断面図を示してあり、図６には、下パンチプレート２０ｂの斜視図を示してある。
【００３６】
第２実施形態の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄにおいては、下パンチ１１〜１３を取り付ける中央部分のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄと、連結ロッド２１ｂ〜２１ｄを接続する周囲部分のロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄとの間に、軸方向（シリンダ及びロッドの動作方向）の段差部分２７ｂ〜２７ｄが形成されている。特に、図示の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄでは、段差部分２７ｂ〜２７ｄが、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを円形に囲繞する円筒形状であり、これにより下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄの外形は、スープ皿状（あるいは山高帽子状）になっている（図６参照）。このように段差部２７ｂ〜２７ｄを形成したことによって、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄからロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄへ至る下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄの断面において、軸方向に伸延する部分が存在することになる。すなわち、この段差部分２７ｂ〜２７ｄは、下パンチ１１〜１３からかかる荷重の方向と同じ方向に延在して、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを囲繞しているので、この実施形態の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄは、単なる平板状とした第１実施形態の下パンチプレートに比べて撓みにくくなる。これにより、パンチ位置の精度を向上させることができ、成形品のさらなる高精度化を実現することができる。
【００３７】
段差部分２７ｂ〜２７ｄの形状は、図示の円筒形状以外にも可能で、パンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを、平面視で多角形に囲繞する筒形状などにすることも可能である。ただし、パンチからかかる荷重を均等に分散させることを考えれば、円筒形状とするのが適している。また、本実施形態の段差部分２７ｂ〜２７ｄは上向きに凸（皿を伏せた恰好）としてあるが、下向きに凸としても同様の効果を得ることができる。ただし、上向き凸としてあった方が、次に説明するするように複数の下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄを入れ子式に重ね合わせることができるので、コンパクト性の点で有利である。
【００３８】
第１〜第３下パンチプレート２０ｂ〜２０ｄは、上から下へサイズが小さくなるように設計されているが、いずれもほぼ相似形をしている。すなわち、四辺形のロッド連結部分２６ｂ〜２６ｄ、円筒形の段差部分２７ｂ〜２７ｄ、及び円形のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄを備えた相似形で、円筒形状の段差部分２７ｂ〜２７ｄの直径（円形のパンチ取付部分２５ｂ〜２５ｄの直径）が上から下へ小さくなるように形成されている。これによって、図５から分かるとおり、上に位置した第１下パンチプレート２０ｂの段差部分２７ｂの内側へ、下に位置した第２下パンチプレート２０ｃの段差部分２７ｃ及びパンチ取付部分２５ｃが入り込めるようになっており、複数のパンチプレートを入れ子式に縮めることができるようになっている。なお、図示の例では、第３下パンチプレート２０ｄについては、その上の第２下パンチプレート２０ｃの段差部分２７ｃ内側に、パンチ押え９ｃ及びパンチ受け板９ｄだけが入り込むサイズとなっているが、各パンチプレートのサイズを調整すれば、全パンチプレートの段差部分及びパンチ取付部分を入れ子式にすることもできる。
【００３９】
図７は、下部シリンダを不要とした第３実施形態を図１同様の断面で示している。
【００４０】
第３実施形態の場合、第１下パンチ１１を取り付ける下パンチセット２ｂをミドルプレート７に固定し、下パンチセット２ｂに用いられていた下筒状シリンダ４ｄを、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａの駆動用に用いている。つまり、下筒状シリンダ４ｄのピストンロッド４２ｃとダイセット２ａを連結プレート６ｄを介して連結した構成である。この実施形態の場合、ピストンロッド４２ｃは、ダイ１０の抜き出し力に対応できるよう、環状ピストン４１ｄ上に数多く配されている。すなわち、通常、ダイの駆動には図１に示したような下部シリンダ５を用いて下方に大きな抜き出し力を発生させるので、これによる引張力に耐えられる可動ロッド５２（図１）が必要であるが、本実施形態では環状ピストン４１ｄ上にピストンロッド４２ｃを数多く配置することにより、ダイ１０の抜き出し力に耐えられる構造としている。これは、シリンダを筒状にしてピストンロッドを任意配置できるようにしたことにより、実施可能となるものである。この構成によって下部シリンダが不要となるので、下部シリンダ用にベースプレート下を掘り下げて形成するピットが不要となり、設置が容易で、粉末成形プレス機械１の全高を短縮することができる。
【００４１】
なお、第３実施形態では第１下パンチのパンチセット２ｂをミドルプレート７に固定しているが、他の下パンチのパンチセットを固定してもよい。その他の構成は図１と同様である。
【００４２】
図８は、下部シリンダを不要とした第４実施形態を図１同様の断面で示している。
【００４３】
この第４実施形態では、１段の下中心シリンダ４ａ及び４段の下筒状シリンダ４ｂ〜４ｅを形成して、ダイ１０を取り付けるダイセット２ａ及び第１〜第３下パンチ１１〜１３を取り付ける下パンチセット２ｂ〜２ｄの全てを下筒状シリンダ４ｂ〜４ｅに連結している。最も外側の下筒状シリンダ４ｅは、所定間隔離れて環状壁４０ｄ（図１の最も外側の環状壁）を囲繞するようにして環状壁４０ｅを立設し、この環状壁４０ｅで囲んだ内部空間を作用室として環状ピストン４１ｅを内蔵している。該環状ピストン４１ｅに複数のピストンロッド４２ｄが立設され、封止蓋４３により液密封止されている。すなわち、第３実施形態とは異なり、ダイセット用の下筒状シリンダ４ｅを形成し、この下筒状シリンダ４ｅのピストンロッド４２ｄとダイセット２ａを連結プレート６ｄで連結している。ピストンロッド４２ｄはダイ駆動用なので、第３実施形態同様に数多く設けることができる。第４実施形態によっても、第３実施形態同等の利点を得ることができる。
【００４４】
図９に、上記の下パンチセット及びダイセットに対向させて上方に設けられる上パンチセットについての第５実施形態を、図１相当の断面図で示す。この上パンチセットは、基本的には、ダイセット関連部分を除いて、下パンチセットの上下を逆さまにしたものと考えて良い。また、コアロッドについては要、不要があり、成形品の形状に応じて適宜設けられる。
【００４５】
第５実施形態に係る上パンチセット１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、第１〜第３上パンチ１１１，１１２，１１３を取り付ける第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ及び第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄに連結される連結ロッド１２１ｂ，１２１ｃ，１２１ｄを備えている。また、本実施形態では上部ラムである上部プレート１０３の下に、油圧シリンダ機構としての上シリンダ１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ（１０４ａが上中心シリンダ、１０４ｂ〜１０４ｄが上筒状シリンダ）が配設されている。そして、これら連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄと上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄとが、連結プレート１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを介して連結されている。なお、コアロッド不要の場合、上中心シリンダ１０４ａを設ける必要はない。あるいは、中心シリンダを使用して最も内側のパンチを駆動する構造とすることも可能である。
【００４６】
上中心シリンダ１０４ａは、上コアロッド１１４を連結するコアピストン１４１ａと、このコアピストン１４１ａを駆動する作用室を形成するように上部プレート１０３に立設された中央円筒壁１４０ａと、を備えている。また、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄは、上中心シリンダ４ａの中央円筒壁１４０ａを囲繞するようにして所定間隔で上部プレート１０３に立設された環状壁１４０ｂ〜１４０ｄと、この環状壁１４０ｂ〜１４０ｄで囲まれた内部空間を作用室として駆動される環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄと、この環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄに立設されて連結プレート１０６ａ〜１０６ｃに連結されるピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと、を備えている。そして、上中心シリンダ１０４ａのコアピストン１４１ａ及び上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄのピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを、気密又は液密状態で貫通させ且つ各作用室を密閉する封止蓋１４３を有している。
【００４７】
中央円筒壁１４０ａと環状壁１４０ｂ〜１４０ｄについては、上部プレート１０３の下に、中央円筒壁１４０ａを中央に配し、該中央円筒壁１４０ａより径の大きな環状壁１４０ｂを同心で配列し、さらに、該環状壁１４０ｂより径の大きな環状壁１４０ｃ及び該環状壁４０ｃより径の大きな環状壁１４０ｄを同心で配列して形成されている。そして、立設された中央円筒壁１４０ａによって形成される作用室に、上コアロッド１１４を往復運動させるコアピストン１４１ａを内蔵し、各環状壁１４０ｂ〜１４０ｄによって囲まれた内部空間である作用室に、第１〜第３上パンチ１１１〜１１３を往復運動させる環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄを内蔵する構成である。つまり、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄは、上コアロッド１１４、つまり上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート１０３下に配設されている。各ピストン１４１ａ〜１４１ｄにはシール部材１４５が設けられてピストン駆動用の圧油をシールする。
【００４８】
環状ピストン１４１ｂ〜１４１ｄのそれぞれには、上記実施形態同様のピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃが連結されている。なお、コアピストン１４１ａについて、筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄのピストン１４１ｂ〜１４１ｄ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと同様に、コアピストンと、これに連結されるコア用ピストンロッドとに分けた構造としてもよい。
【００４９】
コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを貫通させる孔を設けた封止蓋１４３は、上部プレート１０３と共にシリンダ全体を挟持して少なくとも液密封止し、上シリンダ１０４ａ〜１０４ｄを構成する。封止蓋１４３にはシールハウジング１４４ａ〜１４４ｄが設けられて、コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃと上シリンダ１０４ａ〜１０４ｄの外端面との間をシールする。また、コアピストン１４１ａ及びピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを上下に駆動する圧油を注入又は排出する配管口１４６ａが封止蓋１４３に、同じく配管口１４６ｂが上部プレート１０３に設けられている。すなわち、コアピストン１４１ａ及び各ピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃを下方へ駆動する場合には、配管口１４６ｂから作用室内に圧油を注入すると共に配管口１４６ａから圧油を排出し、上方へ駆動する場合には、配管口１４６ａから作用室内に圧油を注入すると共に配管口１４６ｂから圧油を排出する。
【００５０】
連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、ピストンロッド１４２ａ〜１４２ｃのそれぞれと連結される。上記実施形態と同様に、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄに対応するように設けられている。すなわち、上筒状シリンダ１０４ｂに対応して連結プレート１０６ａが、上筒状シリンダ１０４ｃに対応して連結プレート１０６ｂが、上筒状シリンダ１０４ｄに対応して連結プレート１０６ｃが、それぞれ設けられ、ピストンロッド１４２ａと連結プレート１０６ａが、ピストンロッド１４２ｂと連結プレート１０６ｂが、ピストンロッド１４２ｃと連結プレート１０６ｃが、それぞれ連結される。
【００５１】
連結プレート１０６ａ〜１０６ｃは、上記実施形態と同様に、外側に向かう程、径が大きくなる環状である。ただし、この形は任意であってよく、楕円形、四辺形、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。この連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの上面には以下に説明するユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄの各連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを固定する連結凹部１６０ａ〜１６０ｃが設けられている。また、連結プレート１０６ａの中心にはコアピストン１４１ａを案内するガイド孔１６１が設けられている。
【００５２】
第１〜第３上パンチ１１１〜１１３を取り付ける上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、第１上パンチ１１１を取り付ける第１上パンチプレート１２０ｂ、第２上パンチ１１２を取り付ける第２上パンチプレート１２０ｃ、第３上パンチ１１３を取り付ける第３上パンチプレート１２０ｄ、第１上パンチプレート１２０ｂに連結される連結ロッド１２１ｂ、第２上パンチプレート１２０ｃに連結される連結ロッド１２１ｃ、第３上パンチプレート１２０ｄに連結される連結ロッド１２１ｄを備えている。
【００５３】
上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄとコアピストン１４１ａを案内するガイド孔１０７ｂ〜１０７ｅを備えたミドルプレート１０７をベースにして、各プレート１２０ｂ〜１２０ｄに連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄをネジ１２２によって連結した構造を有する。連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄは、第２及び第３上パンチプレート１２０ｃ，１２０ｄに設けられたガイド孔１２３ｃ，１２３ｄ及びミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｂ〜１０７ｄを通して、外段取りでユニット化される。すなわち、第１上パンチプレート１２０ｂの連結ロッド１２１ｂは第２上パンチプレート１２０ｃのガイド孔１２３ｃとミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｂに挿通され、第２上パンチプレート１２０ｃの連結ロッド１２１ｃは第３上パンチプレート１２０ｄのガイド孔１２３ｄとミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｃに挿通され、第３上パンチプレート１２０ｄの連結ロッド１２１ｄはミドルプレート１０７のガイド孔１０７ｄに挿通される。
【００５４】
ミドルプレート１０７において、ガイド孔１０７ｂは連結プレート１０６ｃの連結凹部１６０ｃと、ガイド孔１０７ｃは連結プレート１０６ｂの連結凹部１６０ｂと、ガイド孔１０７ｄは連結プレート１０６ａの連結凹部１６０ａと、ガイド孔１０７ｅは連結プレート１０６ａの中心に設けられたガイド孔１６１と、それぞれ上下方向に対応する位置で設けられている。また、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄの連結プレート１０６ａ〜１０６ｃと固定される部分には、上記実施形態と同様に、固定具１６２ａ〜１６２ｃを嵌め込む固定具嵌め込み溝が凹設され、それぞれ固定具１６２ａ〜１６２ｃが嵌め込まれている。また、上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄの場合は、連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに挿入された連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの反対側からネジ１２２にて固定している。これによると、固定具１６２ａ〜１６２ｃの使用が不要な場合もあり得る。
【００５５】
第１〜第３上パンチ１１１〜１１３は、図示のように、パンチ押え１０９ｃ、パンチ受け板１０９ｄ等のアダプタによって、第１〜第３上パンチプレート１２０ｂ〜１２０ｄにセットされる。
【００５６】
これら上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄは、油圧シリンダ機構とは別に、外段取りで構成してユニット化しておくことができる。
【００５７】
油圧シリンダ機構としての上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと、上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄと、を連結する組み立て作業では、まず、外段取りでユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄのミドルプレート１０７を、ミドルプレート支持壁１０８に組み付ける。ミドルプレート支持壁１０８は、ミドルプレート１０７を、第３上パンチプレート１２０ｄと連結プレート１０６ａ〜１０６ｃとの間に位置させる高さで設けられており、その下端部内側面に、ミドルプレート１０７をスライドインさせるコ字形状のスライド溝１０８ａが凹設されている。したがって、ミドルプレート１０７をミドルプレート支持壁１０８に組み付ける際には、ミドルプレート支持壁１０８のスライド溝１０８ａまでミドルプレート１０７を持ち上げ、スライド溝１０８ａに沿ってスライドさせることで設置するようにすれば良い。このようにしてミドルプレート１０７がミドルプレート支持壁１０８に設置されると、ガイド孔１０７ｂ〜１０７ｄが、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに対応した下方位置に位置決めされ、ガイド孔１０７ｅには上中心シリンダ１０４ａのコアピストン１４１ａが挿通される。
【００５８】
次いで、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄを駆動して連結プレート１０６ａ〜１０６ｃを下降させ、連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄを連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの連結凹部１６０ａ〜１６０ｃに挿入する。そして、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃの反対側からネジ１２２にて固定する。固定具１６２ａ〜１６２ｃは、ミドルプレート１０７の組み付けに先立って連結ロッド１２１ｂ〜１２１ｄの固定具嵌め込み溝に嵌め込んでおくとよい。上コアロッド１１４は、コアピストン１４１ａの上端に設けられたネジ穴に螺合される。
【００５９】
以上の簡易な取付作業で、ユニット化した上パンチセット１０２ｂ〜１０２ｄと、上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと、を連結固定することができる。
【００６０】
この第５実施形態においても、上記の外段取り、ユニット化という点では、連結プレート１０６ａ〜１０６ｃを使用するのが好ましいが、連結プレートを介さずに上筒状シリンダ１０４ｂ〜１０４ｄと連結ロッド１２１ａ〜１２１ｃとを連結する構成も可能である。
【００６１】
図１０に、図８の下パンチセット及びダイセットと油圧シリンダ機構、そして、図９の上パンチセットと油圧シリンダ機構を使用した粉末成形プレス機械１の全体像の一例を示す。図示のように、特に、下部シリンダを不要とした図７や図８の下パンチセット及びダイセットに図９のような上パンチセットを組み合わせることにより、機械下のピットを不要とした全高の低いプレス機械を提供することができる。
【００６２】
また、この他に、上下パンチプレートとして、図５及び図６に示す軸方向段差部分付きのプレートを使用することもできる。上述したように、当該パンチプレートは、パンチ取付部分からロッド連結部分へ至るプレート断面において、パンチからかかる荷重の方向と同じ方向に延在してパンチ取付部分を囲繞する段差部分が存在することにより、撓みにくい構造を有する。したがって、この構造のパンチプレートを使用することにより、パンチ位置の精度を向上させることができ、成形品のさらなる高精度化を実現することができる。
【００６３】
図１０の粉末成形プレス機械１では、最下部のベースプレート３が四辺形で、その四隅から４本の支柱２００が略垂直に立設されている。ベースプレート３は図８に示したベースプレートで、支柱２００の内側に、図８の下パンチセット及びダイセットと下中心シリンダ及び下筒状シリンダとが配設されている。
【００６４】
支柱２００の頭頂部には、四辺形の上部フレーム２０１が固定されており、この上部フレーム２０１に油圧式の上部シリンダ２０２が取り付けられ、そして、上部シリンダ２０２と上部プレート１０３とを連結する耐圧リンク機構２０３が設けられている。すなわち上部シリンダ２０２は、上パンチセットの上部プレート１０３を上部ラムとして上下動させる役割を担う。上部プレート１０３は、４本の支柱２００をガイドとして貫通させてあり、この支柱２００に沿って上下にスライドする。耐圧リンク機構２０３は、上部プレート１０３の下降動作に伴って伸長し、伸長状態において加圧時の反力に対抗するもので、成形時に上部プレート１０３の位置を維持するために設けられている。上部シリンダ２０２で直接的に上部プレート１０３を駆動することにより、省エネ且つ高速作動に有利である。
【００６５】
上部プレート１０３は、図９に示した上部プレートで、この下に図９の上パンチセットと上中心シリンダ及び上筒状シリンダとが配設されている。上部プレート１０３に組み付けられた上パンチ１１１〜１１３及び上コアロッド１１４は、ダイ１０に対して位置決めされ、下パンチ１１〜１３及びコアロッド１４に対向する。これにより、上下両面に段の付いた成形品をプレス加工することができる。
【００６６】
この粉末成形プレス機械１の各油圧シリンダ機構は、操作パネルを前面に備えた制御装置３００により制御される。サーボ制御の方式は、各シリンダをサーボモータ駆動の油圧ポンプで作動させるもので、コンパクトな構成で多数の油圧シリンダを制御することができるとともに必要最小限の動力で駆動でき、無駄なエネルギーを浪費しないシステムとすることができる。
【００６７】
このように、図１０に示した粉末成形プレス機械１は、上下パンチプレートを備え且つこれらをそれぞれ上下の筒状シリンダで駆動して加工を行う仕組みになっており、それぞれのパンチの加圧力と位置を任意制御することが可能である。これにより、上下のパンチ両方から加圧して加工を行えるので、ダイやコアロッドに対し、従来のように下向き一方向への側圧がかからなくなる。その結果、対向する各上下パンチ間の中立面を基準に加圧量、速度を制御することができ、従来に比べて制御がし易くなり、加工精度が向上する。そして、上下からの均等加圧によって、成形品の均密度化、高密度化も実現することができる。
【００６８】
図１１〜図１３に、上下パンチによる中立面を基準とした加工について、説明図を示している。
【００６９】
図１１の第１例は、例えば各一つの上下パンチを使用し、表面に段の無い成形品を加工するときの説明である。この場合、まず、先に下パンチをダイ中に挿入して充填位置で止め、所定量の粉末をダイ内に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで下降させて停止させる（Ａ）。この後、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の中立面を基準として、上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｂ）。このように中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜（減圧）を行い（Ｃ）、型開きとなる。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【００７０】
図１２の第２例は、成形品の両表面に段付加工を行うときの説明である。まず、下パンチをダイ中へ上昇させ、成形品の形状に従って決まる充填位置でそれぞれ下パンチを止め、所定量の粉末をダイ中に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで加工させて停止させる（Ａ）。さらに、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の各段中立面を基準として、それぞれの段の上下パンチを加圧開始位置へ位置決めし、粉末をトランスファする（Ｂ）。これにより、各上下パンチが加圧開始位置に位置決めされると、前記中立面を基準に上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｃ）。上記同様、中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜を行い（Ｄ）、型開きとなる。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【００７１】
図１３の第３例は、成形品の側面に段付加工（アンダーカット）を行うときの説明である。この場合、例えば、ダイの内側面に段形成のための凸型が形成され、当該ダイは、脱型のために左右へ開くことができるものとなっている。まず、先に下パンチをダイ中へ上昇させて充填位置で止め、所定量の粉末をダイ内に充填する。そして、例えば図１０のような上部シリンダの駆動によって上パンチを型締め位置まで下降させて停止させる（Ａ）。この後、成形品形状及び粉末充填量を基に算出されるダイ内充填粉末の中立面を基準として、上下パンチを共に駆動し、加圧を開始する（Ｂ）。このように中立面を基準に上下から加圧を実施することにより、成形品の上下で同密度に圧縮が行われるので、均密度、高密度の成形品を得ることができる。また、中立面へ向けて上下パンチを駆動するので、ダイに対する一方向の側圧を考えなくて済む。加圧が終了すると、上下パンチを駆動して圧抜（減圧）を行い（Ｃ）、さらにダイを分割して型開きとなる（Ｄ）。この圧抜時も、上下パンチを共に駆動することから、上下で減圧のバランスがとれ、無理なくクラックレスで成形品を取り出すことができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 粉末成形プレス機械
２ａ ダイセット
２ｂ〜２ｄ 下パンチセット
３ ベースプレート
４ａ 下中心シリンダ
４ｂ〜４ｅ 下筒状シリンダ
６ａ〜６ｄ 連結プレート
７ ミドルプレート
７ａ〜７ｅ ガイド孔
８ ミドルプレート支持台
８ａ スライド部
９ａ ダイ押え
９ｂ ダイホルダ
９ｃ パンチ押え
９ｄ パンチ受け板
１０ ダイ
１１〜１３ 下パンチ
１４ コアロッド
２０ａ ダイプレート
２０ｂ〜２０ｄ パンチプレート
２１ａ〜２１ｄ 連結ロッド
２２ ネジ
２３ｂ〜２３ｄ ガイド孔
２４ａ〜２４ｄ 固定具嵌め込み溝
４０ａ 中央円筒壁
４０ｂ〜４０ｅ 環状壁
４１ａ コアピストン
４１ｂ〜４１ｅ 環状ピストン
４２ａ〜４２ｄ ピストンロッド
４３ 封止蓋
４４ａ〜４４ｄ シールハウジング
６０ａ〜６０ｃ 連結凹部
６０ｄ 連結孔
６１ ガイド孔
６２ａ〜６２ｄ 固定具
６３ ボルト
１０２ｂ〜１０２ｄ 上パンチセット
１０３ 上部プレート
１０４ａ 上中心シリンダ
１０４ｂ〜１０４ｄ 上筒状シリンダ
１０６ａ〜１０６ｃ 連結プレート
１０７ ミドルプレート
１０７ｂ〜１０７ｅ ガイド孔
１０８ ミドルプレート支持壁
１０８ａ スライド溝
１０９ｃ パンチ押え
１０９ｄ パンチ受け板
１１１〜１１３ 下パンチ
１１４ 上コアロッド
１２０ｂ〜１２０ｄ パンチプレート
１２１ｂ〜１２１ｄ 連結ロッド
１２２ ネジ
１２３ｃ，１２３ｄ ガイド孔
１４０ａ 中央円筒壁
１４０ｂ〜１４０ｄ 環状壁
１４１ａ 上コアピストン
１４１ｂ〜１４１ｄ 環状ピストン
１４２ａ〜１４２ｃ ピストンロッド
１４３ 封止蓋
１４４ａ〜１４４ｄ シールハウジング
１６０ａ〜１６０ｃ 連結凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている、
粉末成形プレス機械。
【請求項２】
ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートに連結される連結ロッドを備えたダイセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッド及び前記ダイセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセット及び前記ダイセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている、
粉末成形プレス機械。
【請求項３】
最も内側の前記下筒状シリンダの内側に設けられた中心シリンダと、
該中心シリンダに連結されるコアロッドと、
を含み、
前記ダイを最外郭として中央に前記コアロッドが配され、これらダイとコアロッドとの間に前記下パンチが配置される、
請求項１又は請求項２に記載の粉末成形プレス機械。
【請求項４】
最も内側の前記上筒状シリンダの内側に設けられた上中心シリンダと、
該上中心シリンダに連結される上コアロッドと、
を含み、
前記ダイを最外郭として中央に前記上コアロッドが配され、これらダイと上コアロッドとの間に前記上パンチが配置される、
請求項３記載の粉末成形プレス機械。
【請求項１】
ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている、
粉末成形プレス機械。
【請求項２】
ダイを最外殻として、該ダイ中に各１以上の上下パンチを配置してプレス成形を行う粉末成形プレス機械であって、
前記上パンチを取り付ける上パンチプレート及び該上パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の上パンチセットと、
前記下パンチを取り付ける下パンチプレート及び該下パンチプレートに連結される連結ロッドを備えた１以上の下パンチセットと、
前記ダイを取り付けるダイプレート及び該ダイプレートに連結される連結ロッドを備えたダイセットと、
前記上パンチの中心軸を中心とした同心円状にして上部プレート下に配設され、前記上パンチセットの連結ロッドと連結される１以上の上筒状シリンダと、
前記下パンチの中心軸を中心とした同心円状にしてベースプレート上に配設され、前記下パンチセットの連結ロッド及び前記ダイセットの連結ロッドと連結される複数の下筒状シリンダと、
を含んで構成され、
前記下パンチセット及び前記ダイセットが、前記ベースプレートに立設された複数本の支柱の内側に配設されると共に、当該支柱に前記上部プレートが上下スライド可能に取り付けられており、
前記支柱に固定された上部フレームに上部シリンダが設けられると共に該上部シリンダが耐圧リンク機構を介して前記上部プレートと連結され、
前記上部シリンダによる前記上部プレートの下降動作に伴って前記耐圧リンク機構が伸長し、該伸長する耐圧リンク機構により、成形時に前記上部プレートの位置が維持されるようにしてあり、
前記上下筒状シリンダを流体圧駆動することで、前記上下パンチを動作させて上下から加圧可能になっている、
粉末成形プレス機械。
【請求項３】
最も内側の前記下筒状シリンダの内側に設けられた中心シリンダと、
該中心シリンダに連結されるコアロッドと、
を含み、
前記ダイを最外郭として中央に前記コアロッドが配され、これらダイとコアロッドとの間に前記下パンチが配置される、
請求項１又は請求項２に記載の粉末成形プレス機械。
【請求項４】
最も内側の前記上筒状シリンダの内側に設けられた上中心シリンダと、
該上中心シリンダに連結される上コアロッドと、
を含み、
前記ダイを最外郭として中央に前記上コアロッドが配され、これらダイと上コアロッドとの間に前記上パンチが配置される、
請求項３記載の粉末成形プレス機械。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−７１３５７（Ｐ２０１２−７１３５７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９６２９（Ｐ２０１２−９６２９）
【出願日】平成２４年１月２０日（２０１２．１．２０）
【分割の表示】特願２００８−１４５９９０（Ｐ２００８−１４５９９０）の分割
【原出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００１０５３９４）コータキ精機株式会社 (16)
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２０日（２０１２．１．２０）
【分割の表示】特願２００８−１４５９９０（Ｐ２００８−１４５９９０）の分割
【原出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（０００１０５３９４）コータキ精機株式会社 (16)
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