冲压单元、粉末压制成形装置及制造压实粉末压片的方法与流程

本公开涉及冲压单元、使用冲压单元的粉末压制成形装置及制造压实粉末压片的方法。

背景技术：

通常，通过对金属、碳、陶瓷等的粉末进行压制以成形压实粉末压片的粉末压制成形装置是已知的。一般地，在将粉末供给到由冲模板和下冲压件限定的腔体之后，粉末压制成形装置通过由固定至压力机的冲压件将粉末压制到腔体中来成形压实粉末压片。

在专利文献1(日本专利第2009-255112A号)中描述的粉末压制成形装置通过在将粉末供给到被设置在旋转台中的腔体之后将旋转台旋转预定角度以刚好将腔体放置在冲压件的下方，并且粉末压制成形装置将冲压件插入到腔体中以对粉末进行压制和成形。鉴于此，粉末压制成形装置缩短了周期时间。

然而，在专利文献1中所描述的粉末压制成形装置中，由于腔体与旋转台一起旋转，所以供给到腔体的粉末接收重力加速度。因此，在腔体中的粉末的密度变得不均匀，以及在粉末通过冲压件压制并且成形的情况下，压实粉末压片中的密度分布或尺寸的精度可能会降低。

技术实现要素：

本公开内容的目的是提供能够改进压实粉末压片中的密度分布的均匀性或尺寸的精度并且能够缩短周期时间的冲压单元、使用冲压单元的粉末压制成形装置以及用于制造压实粉末压片的方法。

根据本公开内容的第一方面的冲压单元，冲压单元在粉末压制成形装置中使用，粉末压制成形装置包括冲模板，冲模板包括在其中可以形成压实粉末压片的腔体，粉末压制成形装置包括沿接近冲模板的方向和沿离开冲模板的方向移动的压力机。冲压单元包括冲压件和支承部，冲压件当压力机接近冲模板时被插入到冲模板的腔体中，支承部沿压力机的移动方向可往复运动地支承冲压件，冲压单元在冲压件从腔体中被移除的状态下沿着与压力机的移动方向相交的平面可移动。

根据第一方面，使用该冲压单元的粉末压制成形装置能够在压力机与冲模板之间的距离超过粉末供料器的高度的状态下将粉末从粉末供料器供给到腔体。因此，使用该冲压单元的粉末压制成形装置能够缩短压力机移动的距离，并且可以缩短周期时间。

此外，因为冲压单元能够从沿着与压力机的移动方向相交的平面从腔体移动，所以粉末压制成形装置能够将腔体固定在预定位置。因此，腔体中的粉末不会由于重力加速度产生不均匀性，并且腔体中的粉末的密度保持均匀。因此，通过使用该冲压单元，粉末压制成形装置能够改进压实粉末压片中的密度分布的均匀性或尺寸的精度。

根据本公开内容的第二方面，一种粉末压制成形装置，包括：冲模板，冲模板包括在其中可以形成压实粉末压片的腔体；压力机，压力机能够沿接近冲模板的方向和沿离开冲模板的方向移动；粉末供料器，粉末供料器在压力机和冲模板间隔预定距离的状态下能够向腔体供给粉末；以及冲压单元，冲压单元包括冲压件和支承部，支承部沿压力机的移动方向可往复运动地支承冲压件，冲压件当压力机接近冲模板时被插入到腔体中，冲压单元在冲压件从腔体中被移除的状态下沿着与压力机的移动方向相交的平面可移动。

第二方面的粉末压制成形装置还能够发挥与第一方面的使用冲压单元的粉末压制成形装置相同的效果。

根据本公开内容的第三方面，一种用于通过使用粉末压制成形装置来制造压实粉末压片的方法，该粉末压制成形装置包括：冲模板，冲模板包括在其中可以形成压实粉末压片的腔体；压力机，压力机沿接近冲模板的方向和沿离开冲模板的方向移动；粉末供料器，粉末供料器在压力机和冲模板间隔预定距离的状态下向腔体供给粉末；以及冲压单元，冲压单元包括冲压件和支承部，冲压件当压力机接近冲模板时被插入到腔体中，支承部沿压力机的移动方向可往复运动地支承冲压件，冲压单元沿着与压力机的移动方向相交的平面可移动，该方法包括：通过粉末供料器向腔体供给粉末；将冲压单元移动到腔体上方；移动压力机使压力机更靠近冲模板以将冲压件插入到腔体中；从腔体中移除被插入到腔体中的冲压件；以及从腔体中移除压实粉末压片。

在根据第三方面的用于制造压实粉末压片的方法中，因为腔体可以被固定在预定位置，所以在腔体中的粉末的密度保持均匀的情况下可以对腔体中的粉末进行压制。此外，根据第三方面的用于制造压实粉末压片的方法能够形成具有相对高精度尺寸的压实粉末压片。

根据本公开内容的第四方面，一种冲压单元，包括：冲压件；支承部，支承部可往复运动地支承冲压件；推动构件，推动构件沿着冲压件往复运动的往复运动方向推动冲压件；第一凸轮从动件，第一凸轮从动件限制支承部沿往复运动方向的位移，第一凸轮从动件与支承部一起沿着导轨可移动；以及第二凸轮从动件，第二凸轮从动件限制支承部沿与往复运动方向和第一凸轮从动件的移动方向两者垂直的方向的位移，第二凸轮从动件与支承部一起沿着导轨可移动。

根据第四方面的冲压单元能够缩短压力机移动的距离，并且可以缩短周期时间。

附图说明

根据下述描述、所附权利要求和附图将更好地理解本公开内容以及本公开内容的附加目的、特征和优点，在附图中：

图1是示出根据本公开内容的第一实施例的粉末压制成形装置的示意图；

图2是示出根据第一实施例的冲压单元的示意图；

图3是图2沿III方向的平面图；

图4是示出根据第一实施例的用于制造压实粉末压片的方法的流程图；

图5是根据第一实施例的粉末压制成形装置的运动的说明性视图；

图6是根据第一实施例的粉末压制成形装置的运动的说明性视图；

图7是根据第一实施例的粉末压制成形装置的运动的说明性视图；

图8是根据第一实施例的粉末压制成形装置的运动的说明性视图；

图9是根据第一实施例的粉末压制成形装置的运动的说明性视图；以及

图10是示出根据本公开内容的第二实施例的粉末压制成形装置的示意图。

具体实施方式

下文中将参照附图来说明本公开内容的实施例。在实施例中，可以采用相同的附图标记表示与前述实施例中所描述的事项对应的部分，并且可以省略对于这部分的重复说明。当在实施例中描述结构的仅一部分时，另一前述实施例可以应用于该结构的其他部分。即使未明确描述部件可以组合，所述部件也可以进行组合。即使未明确描述实施例可以组合，只要组合无害，则实施例也可以部分组合。

(第一实施例)

图1至图9示出了本公开内容的第一实施例。粉末压制成形装置1成形压实粉末压片。“压实粉末压片”是通过对金属、碳、陶瓷等的粉末2进行压制而形成为预定形状的东西，并且成形压实粉末压片。此外，例如，压实粉末压片可以是通过对润滑剂、粘接剂等与粉末的混合物进行压制而形成为预定形状的东西。

首先，将描述粉末压制成形装置1的结构。

如图1所示，例如，粉末压制成形装置1包括基座10、下冲压件11、冲模板13、压力机14、粉末供料器20和冲压单元30。

下冲压件11固定至基座10。被设置在基座10上方的冲模板13与下冲压件11一起限定在其中可以形成压实粉末压片的腔体15。如图8所示，冲模板13能够相对于基座10和下冲压件11移动。在腔体15中成形的压实粉末压片3可以通过移动冲模板13与基座10彼此靠近来通过腔体15的与下冲压件11相对的开口部16被移除。

压力机14位于冲模板13的与下冲压件11相对的侧。如图7和图8所示，压力机14能够通过附图中未示出的油压缸沿接近冲模板13的方向和离开冲模板13的方向移动。

在本实施例中，压力机14移动的方向被限定为Z轴，以及垂直于Z轴并且彼此垂直的X轴、Y轴限定三维直角坐标。

粉末供料器20将金属、碳、陶瓷等的粉末2存储在壳体21中。存储在粉末供料器20中的粉末2可以是金属等和粘接剂的混合物。如图5所示，粉末供料器20通过重力将粉末2通过腔体15的开口部16供给到腔体15。因此，考虑到粉末2的由重力和粉末2的颗粒之间的摩擦力引起的移动性，粉末供料器20的壳体21的容积被设置成为腔体15的容积的约几倍大。鉴于此，粉末供料器20能够以均匀的密度向腔体15供给粉末2。粉末2通过附图中未示出的软管被连续或间歇地供给到粉末供料器20。

供料器移动部22连接到粉末供料器20的壳体21。例如，供料器移动部22是油压缸并且沿着X-Y平面移动粉末供料器20。鉴于此，粉末供料器20能够沿着X-Y平面在压力机14与冲模板13之间移动。

如图1至图3所示，例如，冲压单元30包括冲压件31、支承部32、第一连接部33、第二连接部34、作为推动构件的弹簧35、第一凸轮从动件36和第二凸轮从动件37。

冲压件31包括柱状的轴部311以及设置在轴部311的冲模板13侧的插入部312。通过被设置在支承部32中的滑孔321的内壁沿Z轴方向可往复运动地支承冲压件31的轴部311。冲压件31往复运动的方向可以是往复运动方向。沿Z方向观察的滑孔321的内壁的形状可以是非圆形，并且轴部311的形状可以与滑孔321的内壁的形状对应，并且因此冲压件31的位置可以相对于旋转方向被固定。

冲压件31的插入部312的形状对应于腔体15的形状。插入部312能够被插入到腔体15中并且对供给到腔体15的粉末2进行压制。沿Z方向观察的腔体15的内壁的形状和冲压件31的与腔体15的内壁的形状对应的插入部312的形状不限于图3所示的圆形形状，并且可以根据压实粉末压片的形状任意设置。

接触部38通过螺栓39固定至冲压件31的在压力机14侧上的边缘部。如图6所示，当压力机14沿接近冲模板13的方向移动时，接触部38由压力机14按压，并且冲压件31的插入部312被插入到腔体15中。

如图2和图3所示，例如，第一连接部33具有柱形形状并且被固定至接触部38。另一方面，例如，第二连接部34具有柱形形状并且被固定至支承部32。第二连接部34被插入到第一连接部33中并且可滑动接触第一连接部33的内壁。第一连接部33和第二连接部34能够沿Z轴方向相对于彼此移动并且限制接触部38和支承部32沿与Z轴相交的方向的位移。第一连接部33和第二连接部34能够沿Z轴方向相对于彼此移动并且彼此连接，并且第一连接部33和第二连接部34的形状能够任意设置。

弹簧35的一端被固定至接触部38，另一端被固定至支承部32，以及弹簧35相对于支承部32朝向压力机14侧推动冲压件31。如图8所示，当压力机14沿离开腔体15的方向移动时，冲压件31能够通过弹簧35的推动力从腔体15中移除。

如图1至图3所示，多个第一凸轮从动件36和多个第二凸轮从动件37附接至支承部32。与此对应，粉末压制成形装置1包括设置在支承部32的冲模板13侧上的下导轨41和设置在支承部32的右侧和左侧的沿Y轴方向的横向导轨42。下导轨41和横向导轨42沿着X-Y平面引导冲压单元30。下导轨41和横向导轨42可以被构造成分离构件或者可以被构造成一体。下导轨41和横向导轨42可以用作“导轨”的示例。

多个第一凸轮从动件36能够在X轴方向上沿着下导轨41移动并且限制支承部32在Z轴方向上的位移。多个第二凸轮从动件37能够在X轴方向上沿着横向导轨42移动并且限制支承部32在Y轴方向上的位移。因此，第一凸轮从动件36和第二凸轮从动件37能够确定冲压单元30沿X-Y平面移动所沿着的路线。第一凸轮从动件36和第二凸轮从动件37可以与冲压单元30一起移动。

如图1所示，冲压件移动部43连接至冲压单元30的支承部32。例如，冲压件移动部43是油压缸并且沿着X-Y平面移动冲压单元30。因此，冲压单元30在冲压件31从腔体15被移除的状态下能够沿着X-Y平面在压力机14与冲模板13之间移动。

粉末压制成形装置1还包括止动件44。止动件44在冲压件31和腔体15沿Z轴方向重叠的位置处停止冲压单元30的运动。如图5所示，冲压件31和腔体15在冲压单元30的支承部32和止动件44彼此接触的状态下沿Z轴方向重叠。当在这种状态下压力机14向下移动时，冲压件31被插入到腔体15中并且粉末2可以被压制。

接下来，将描述通过使用粉末压制成形装置1对粉末2的压制加工。图4示出了粉末2的压制加工的流程图作为根据第一实施例的“用于制造压实粉末压片的方法”。

在进行粉末2的压制加工之前，在粉末压制成形装置1中，如图5所示，压力机14和冲模板13间隔一定距离，粉末供料器20能够穿过该间隔。

在作为“第一处理”的步骤(下文中仅简称为“S”)101处，向腔体15供给粉末2。如由图5中的箭头A所指示的，粉末供料器20通过供料器移动部22的运动移动到腔体15的开口部16的上侧。在此期间，供料器移动部22可以以下述速度来移动粉末供料器20：在该速度下可以限制存储在粉末供料器20中的粉末2通过重力加速度至壳体21的一个内壁的不均匀性。随后，粉末供料器20通过重力将粉末2从壳体21的内部供给到腔体15。在此之后，粉末供料器20通过供料器移动部22的运动返回到其原始位置。

接下来，在作为“第二处理”的S102处，将冲压单元30移动到腔体15的开口部16的上方，如由图6中的箭头B所指示。在此期间，优选的是缩短周期时间以通过冲压件移动部43尽可能快地移动冲压单元30。如图6所示，冲压件31和腔体15在冲压单元30的支承部32和止动件44彼此接触的状态下沿Z轴方向重叠。

接下来，在作为“第三处理”的S103处，将冲压件31插入到腔体15中。当压力机14沿如由图7中的箭头C所指示的接近冲模板13的方向移动时，冲压单元30的接触部38由压力机14推动，并且冲压件31的插入部312被插入到腔体15中。当压力机14进一步向下移动时，冲压件31减小腔体15的容量。因此，腔体15中的粉末2被压制并且形成为具有与腔体15的形状相同的形状的压实粉末压片3。

接下来，在作为“第四处理”的S104处，从腔体15中移除冲压件31。当压力机14沿如由图8中的箭头D所指示的离开冲模板13的方向移动时，接触部38与压力机14一起通过弹簧35的推动力向上移动，并且从腔体15中移除冲压件31。随后，如由图9中的箭头E所指示的，冲压单元30通过冲压件移动部43的运动返回到冲压单元30原来的位置。弹簧35可以在往复运动方向上推动冲压件31。

接下来，在作为“第五处理”的S105处，从腔体15中移除压实粉末压片3。当冲模板13沿如由图9中的箭头F所指示的接近基座10的方向移动时，下冲压件11向上推进压实粉末压片3通过腔体15的开口部16。因此，从腔体15中移除压实粉末压片3。

当从腔体15中移除的压实粉末压片3为生坯时，例如，生坯是由作为金属等和粘接剂的混合物的粉末2通过压制形成，生坯例如通过脱脂处理、燃烧处理和切割处理变成成品如齿轮。另一方面，例如，当从腔体15中移除的压实粉末压片3是通过对仅包含金属的粉末2进行压制而形成的物质时，例如，压实粉末压片3可以是成品如在该状态下的铁粉心。

根据第一实施例的粉末压制成形装置1和冲压单元30具有以下效果。

(1)在第一实施例中，冲压单元30在冲压件31从腔体15中被移除的状态下能够沿着X-Y平面移动。

鉴于此，包括该冲压单元30的粉末压制成形装置1能够在不移动向其供给粉末2的腔体15的情况下移动冲压单元30并且对粉末2进行压制。因此，防止腔体15中的粉末2通过重力加速度倾斜。因此，粉末压制成形装置1能够改进压实粉末压片中的密度分布的均匀性或尺寸的精度。

(2)在第一实施例中，粉末压制成形装置1能够在压力机14与冲模板13之间的距离超过粉末供料器20的高度的状态下将粉末2从粉末供料器20供给到腔体15。因此，由于粉末压制成形装置1能够缩短压力机14沿Z轴方向移动的距离，所以粉末压制成形装置1能够缩短周期时间。此外，粉末压制成形装置1能够经由缩短压力机14沿Z轴方向移动的距离通过减小本体大小来降低装置成本。

(3)在第一实施例中，止动件44在冲压件31和腔体15沿Z轴方向彼此重叠的位置处限制冲压单元30的运动。

因此，粉末压制成形装置1能够将冲压件31准确地插入到腔体15中。

(4)在第一实施例中，下导轨41和横向导轨42沿着X-Y平面引导冲压单元30。

鉴于此，粉末压制成形装置1能够准确地确定冲压单元30移动的路线。

(5)在第一实施例中，包括在冲压单元30中的第一凸轮从动件36沿着下导轨41移动并且限制支承部32沿Z轴方向的位移。第二凸轮从动件37沿着横向导轨42移动并且限制支承部32沿Y轴方向的位移。

因此，粉末压制成形装置1能够限制冲压单元30的位移并且将冲压件31准确地插入到腔体15中。

(6)在第一实施例中，包括在冲压单元30中的弹簧35相对于支承部32朝向压力机14推动冲压件31。

鉴于此，冲压单元30能够通过弹簧35的推动力随着压力机14的向上运动从腔体15中移除冲压件31。换言之，冲压单元30包括用于升降冲压件31的功能。

(7)在第一实施例中，包括在冲压单元30中的第一连接部33和第二连接部34限制接触部38和支承部32沿与Z轴相交的方向的位移。

鉴于此，粉末压制成形装置1能够将冲压件31准确地插入到腔体15中。

(8)在第一实施例中，供料器移动部22沿着X-Y平面移动粉末供料器20。冲压件移动部43也沿着X-Y平面移动冲压单元30。

鉴于此，粉末压制成形装置1能够分别移动粉末供料器20和冲压单元30。因此，具有均匀密度的粉末2可以通过以下述速度移动粉末供料器20被供给到腔体15：在该速度下不生成粉末供料器20中的粉末2通过重力加速度的不均匀性。因此，粉末压制成形装置1能够改进压实粉末压片中的密度分布的均匀性或尺寸的精度。

此外，粉末压制成形装置1能够通过快速移动冲压单元30来缩短周期时间。

(9)在第一实施例中，冲模板13和下冲压件11能够相对于彼此移动。

鉴于此，粉末压制成形装置1能够从腔体15中容易地移除压实粉末压片3。

(10)在根据第一实施例的粉末2的压制加工中，在S102处，冲压单元30在冲压件31从腔体15中被移除的状态下沿着X-Y平面移动。鉴于此，在S103处，由于在不移动腔体15的情况下粉末2可以通过冲压单元30被压制并且成形为压实粉末压片3，所以可以防止压实粉末压片3中的密度分布通过重力加速度倾斜。因此，根据第一实施例的粉末2的压制加工能够形成具有密度的均匀分布的压实粉末压片。此外，根据第一实施例的粉末2的压制加工能够形成具有相对高精度尺寸的压实粉末压片。(第二实施例)

将参照图10描述本公开内容的第二实施例。图10是示出沿Z轴从上侧观察的粉末压制成形装置1的示意图。在图10中，压力机14由双点划线指示。

在上述第一实施例中，粉末供料器20和冲压单元30沿直线移动。相比而言，在第二实施例中，粉末供料器20和冲压单元30沿由图10中的箭头G和H所指示的曲线移动。在第二实施例中，下导轨和横向导轨沿着X-Y平面以曲线形状延伸，图中未示出。

第二实施例也能够获得与第一实施例相同的效果。

尽管参照附图结合优选实施例对本公开内容进行了充分描述，但是应注意的是，对本领域技术人员而言各种变化和修改是显而易见的。

在上述实施例中，粉末供料器20和冲压单元30沿着垂直于Z轴的X-Y平面移动。相比而言，在另一实施例中，粉末供料器20和冲压单元30可以沿着与Z轴以一定角度相交的平面移动。

在上述实施例中，供料器移动部22和冲压件移动部43被构造成油压缸。相比而言，在另一实施例中，供料器移动部22和冲压件移动部43可以被构造成马达和滚珠螺杆、或线性致动器。

在上述实施例中，冲压单元30使用弹簧35作为推动构件以具有升降功能。相比而言，在另一实施例中，冲压单元30可以例如通过使用油压缸或马达作为推动构件以具有升降功能。

在上述实施例中，冲压单元30的运动由止动件44限制。相比而言，在另一实施例中，冲压单元30的运动的量可以经由使用在附图中未示出的电子控制装置通过对作为冲压件移动部43的油压缸的动作进行控制来限制。

对本领域技术人员而言容易得到附加的优点和修改。因此，本公开在广义方面不限于所示和所描述的具体细节、代表性装置和说明性示例。