(57)【要約】【課題】より密度むらが少ない圧縮成形体を成形することが可能な粉末圧縮成形装置及び圧縮成形体を焼成した成形体の製造方法を提供することにある。【解決手段】粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔を有するダイスと、複数のパンチと、パンチを移動させ貫通孔およびパンチで囲まれる型内に充填した成形材料を圧縮するパンチ駆動部３と、パンチの位置を計測する位置計測部４と、成形材料への圧力を計測する圧力計測部５と、成形材料の重量を計測する重量計測部６とを備え、位置計測部４、圧力計測部５、重量計測部６から選択される１つからの出力において、成形された複数個の連続する圧縮成形体に対する出力値が漸増あるいは漸減する非連続か、所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定部７と、出力値が連続性を有するように成形材料の充填量を補正する充填量補正部８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するダイスと、前記貫通孔の両端部から挿通する複数のパンチと、前記パンチを移動させ対向する前記パンチを相対的に近づけることにより前記貫通孔および前記パンチで囲まれる型内に充填した粉体の成形材料を圧縮するパンチ駆動部と、前記パンチそれぞれの相対的な位置を計測する位置計測部と、前記パンチによる前記成形材料への圧力を計測する圧力計測部と、前記型内の前記成形材料の重量を計測する重量計測部とを備えており、
前記位置計測部、前記圧力計測部、前記重量計測部から選択される少なくとも１つからの出力において、前記成形材料の圧縮により成形された複数個の連続する圧縮成形体に対する出力値が漸増あるいは漸減する非連続か、前記出力値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定部と、
前記連続性判定部の判定結果に基づき、複数個の連続する前記圧縮成形体に対する前記出力値が連続性を有するように前記型内へ充填する前記成形材料の充填量を補正する充填量補正部とを備えることを特徴とする粉末圧縮成形装置。
【請求項２】
前記連続性判定部は、前記圧力計測部からの出力に基づいて、前記圧縮成形体を成形する１ショットごとの前記成形材料への圧力の前記出力値を線形回帰させ、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の前記圧縮成形体に対する前記出力値が非連続と判定する請求項１に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項３】
前記連続性判定部は、前記重量計測部からの出力に基づいて、前記圧縮成形体を成形する１ショットごとの前記成形材料の重量の前記出力値を線形回帰させ、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の前記圧縮成形体に対する前記出力値が非連続と判定する請求項１に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項４】
前記充填量補正部は、前記傾きの値と前記切片の値に対して、上限値および下限値の範囲内において段階的に複数のレベルを設定しており、前記傾きの値と前記切片の値に対して設定されたレベルに対応して前記成形材料の充填量を補正することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項５】
前記充填量補正部は、前記１ショットにおける前記成形材料の充填量に対し予め設定した基準補正量と、前記レベルに対応した補正係数とを備えており、前記レベルに応じた前記補正係数を前記基準補正量に乗じた補正量に基づいて前記成形材料の充填量を算出することを特徴とする請求項４に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項６】
前記パンチの前記成形材料への圧力が予め設定した範囲内にあるか否かを判定する圧力判定部と、前記型から前記圧縮成形体を取り出す取出機とを備えており、前記取出機は、前記連続性判定部からの出力に基づいて、複数個の連続する前記圧縮成形体に対する前記出力値が連続性を有していれば、前記圧力判定部からの出力に基づいて、前記型から取り出した前記圧縮成形体を、予め設定した圧力の範囲内にある前記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の前記圧縮成形体とに弁別することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項７】
前記取出機は、前記連続性判定部からの出力に基づいて、前記圧力判定部により予め設定した圧力の範囲外と判定した前記圧縮成形体を含む複数個の前記圧縮成形体が前記連続性判定部の判定結果において非連続であれば、前記連続性判定部で判定した複数個の前記圧縮成形体を、予め設定した圧力の範囲内にある前記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の前記圧縮成形体とに弁別することを保留し、前記充填量補正部は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた前記連続性判定部の判定結果が連続性を有していれば、前記成形材料の充填量の補正を行わないと共に、前記取出機は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた前記連続性判定部の判定結果が連続性を有していれば、弁別を保留した複数個の前記圧縮成形体に対し、予め設定した圧力の範囲内にある前記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の前記圧縮成形体とに弁別することを特徴とする請求項６に記載の粉末圧縮成形装置。
【請求項８】
ダイスの貫通孔の両端部から複数のパンチを挿通し、対向する前記パンチを相対的に近づけることにより前記貫通孔および前記パンチで囲まれる型内に充填した粉体の成形材料を圧縮した圧縮成形体を成形する成形工程と、成形した前記圧縮成形体を焼成する焼成工程とを有する成形体の製造方法であって、
前記成形工程において、前記パンチを各別に移動させた前記パンチそれぞれの相対的な相対位置、前記パンチによる前記成形材料への圧力および前記型内の前記成形材料の重量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された前記相対位置、前記圧力および前記重量の少なくとも１つの値において、連続的に成形された複数個の前記圧縮成形体に対する前記値が漸増あるいは漸減する非連続か、前記値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定工程と、
前記連続性判定工程の判定結果に基づき、複数個の連続する前記圧縮成形体に対する前記値が連続性を有するように前記型内へ充填する前記成形材料の充填量を補正する充填量補正工程とを有することを特徴とする成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮成形体を成形する粉末圧縮成形装置および圧縮成形体を焼成した成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉末（顆粒）状の成形材料を圧縮して圧縮成形体を成形する粉末圧縮成形装置が知られている。
【０００３】
この種の粉末圧縮成形装置としては、圧縮用部材同士を近接させることにより、圧縮用部材間に充填した粉体を所定間隔にまで圧縮して圧縮成形体たる成形品を成形する粉体圧縮手段を備えた粉体圧縮成形機が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００４】
特許文献１の粉体圧縮成形機は、粉体圧縮手段による粉体の圧縮圧力を検出する圧力検出手段を備えている。粉体圧縮成形機は、粉体圧縮成形機と電気的に接続する制御装置に、充填された粉体の重量が正常であるかを判定する重量判定手段を備えている。制御装置は、重量判定手段の判定が正常であって圧力検出手段の検出した圧力が第一の所定範囲外の場合、成形品の厚みが異常であると判定する厚み判定手段を備えている。制御装置は、厚み判定手段が異常を判定した場合、粉体圧縮手段を制御する圧縮制御手段を備えている。
【０００５】
特許文献１の粉体圧縮成形機は、圧縮される粉体の重量が正常で、圧力が所定範囲外であれば、成形品の厚みが異常であると判定して粉体圧縮手段を制御し、成形品の厚みを正常なものにする、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６４８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、粉末圧縮成形装置は、たとえば、粉末圧縮成形装置により成形したセラミック材料などからなる圧縮成形体を焼成して、種々の立体形状の成形体を製造することにも利用できる。粉末圧縮成形装置は、圧縮成形体の形状によらず、より密度むらが少ない圧縮成形体を成形可能なものが求められており、上述の粉末圧縮成型機の構成だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より密度むらが少ない圧縮成形体を成形することが可能な粉末圧縮成形装置および、より密度むらが少ない成形体を製造することが可能な成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉末圧縮成形装置は、貫通孔を有するダイスと、上記貫通孔の両端部から挿通する複数のパンチと、上記パンチを移動させ対向する上記パンチを相対的に近づけることにより上記貫通孔および上記パンチで囲まれる型内に充填した粉体の成形材料を圧縮するパンチ駆動部と、上記パンチそれぞれの相対的な位置を計測する位置計測部と、上記パンチによる上記成形材料への圧力を計測する圧力計測部と、上記型内の上記成形材料の重量を計測する重量計測部とを備えており、上記位置計測部、上記圧力計測部、上記重量計測部から選択される少なくとも１つからの出力において、上記成形材料の圧縮により成形された複数個の連続する圧縮成形体に対する出力値が漸増あるいは漸減する非連続か、上記出力値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定部と、上記連続性判定部の判定結果に基づき、複数個の連続する上記圧縮成形体に対する上記出力値が連続性を有するように上記型内へ充填する上記成形材料の充填量を補正する充填量補正部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この粉末圧縮成形装置において、上記連続性判定部は、上記圧力計測部からの出力に基づいて、上記圧縮成形体を成形する１ショットごとの上記成形材料への圧力の上記出力値を線形回帰させ、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の上記圧縮成形体に対する上記出力値が非連続と判定することが好ましい。
【００１１】
この粉末圧縮成形装置において、上記連続性判定部は、上記重量計測部からの出力に基づいて、上記圧縮成形体を成形する１ショットごとの上記成形材料の重量の上記出力値を線形回帰させ、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の上記圧縮成形体に対する上記出力値が非連続と判定することが好ましい。
【００１２】
この粉末圧縮成形装置において、上記充填量補正部は、上記傾きの値と上記切片の値に対して、上限値および下限値の範囲内において段階的に複数のレベルを設定しており、上記傾きの値と上記切片の値に対して設定されたレベルに対応して上記成形材料の充填量を補正することが好ましい。
【００１３】
この粉末圧縮成形装置において、上記充填量補正部は、上記１ショットにおける上記成形材料の充填量に対し予め設定した基準補正量と、上記レベルに対応した補正係数とを備えており、上記レベルに応じた上記補正係数を上記基準補正量に乗じた補正量に基づいて上記成形材料の充填量を算出することが好ましい。
【００１４】
この粉末圧縮成形装置において、上記パンチの上記成形材料への圧力が予め設定した範囲内にあるか否かを判定する圧力判定部と、上記型から上記圧縮成形体を取り出す取出機とを備えており、上記取出機は、上記連続性判定部からの出力に基づいて、複数個の連続する上記圧縮成形体に対する上記出力値が連続性を有していれば、上記圧力判定部からの出力に基づいて、上記型から取り出した上記圧縮成形体を、予め設定した圧力の範囲内にある上記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の上記圧縮成形体とに弁別することが好ましい。
【００１５】
この粉末圧縮成形装置において、上記取出機は、上記連続性判定部からの出力に基づいて、上記圧力判定部により予め設定した圧力の範囲外と判定した上記圧縮成形体を含む複数個の上記圧縮成形体が上記連続性判定部の判定結果において非連続であれば、上記連続性判定部で判定した複数個の上記圧縮成形体を、予め設定した圧力の範囲内にある上記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の上記圧縮成形体とに弁別することを保留し、上記充填量補正部は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた上記連続性判定部の判定結果が連続性を有していれば、上記成形材料の充填量の補正を行わないと共に、上記取出機は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた上記連続性判定部の判定結果が連続性を有していれば、弁別を保留した複数個の上記圧縮成形体に対し、予め設定した圧力の範囲内にある上記圧縮成形体と予め設定した圧力の範囲外の上記圧縮成形体とに弁別することが好ましい。
【００１６】
本発明の成形体の製造方法は、ダイスの貫通孔の両端部から複数のパンチを挿通し、対向する上記パンチを相対的に近づけることにより上記貫通孔および上記パンチで囲まれる型内に充填した粉体の成形材料を圧縮した圧縮成形体を成形する成形工程と、成形した上記圧縮成形体を焼成する焼成工程とを有する成形体の製造方法であって、上記成形工程において、上記パンチを各別に移動させた上記パンチそれぞれの相対的な相対位置、上記パンチによる上記成形材料への圧力および上記型内の上記成形材料の重量を計測する計測工程と、上記計測工程で計測された上記相対位置、上記圧力および上記重量の少なくとも１つの値において、連続的に成形された複数個の上記圧縮成形体に対する上記値が漸増あるいは漸減する非連続か、上記値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定工程と、上記連続性判定工程の判定結果に基づき、複数個の連続する上記圧縮成形体に対する上記値が連続性を有するように上記型内へ充填する上記成形材料の充填量を補正する充填量補正工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粉末圧縮成形装置においては、より密度むらが少ない圧縮成形体を成形することが可能となる。
【００１８】
本発明の成形体の製造方法においては、より密度むらが少ない成形体を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施形態１の粉末圧縮成形装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態１の粉末圧縮成形装置の要部を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１の粉末圧縮成形装置の要部を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態１の粉末圧縮成形装置の別の要部を示す断面説明図である。
【図５】図５は、実施形態１の粉末圧縮成形装置の他の要部を示す断面説明図である。
【図６】図６は、実施形態１の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における圧力を示すグラフである。
【図７】図７は、実施形態１の粉末圧縮成形装置により成形する別の複数個の圧縮成形体における圧力を示すグラフである。
【図８】図８は、実施形態２の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における重量を示すグラフである。
【図９】図９は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における圧力値と、線形回帰した線形の傾きの値および線形の切片の値とを示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する圧縮成形体に対する切片のレベルと傾きのレベルとを示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形した圧縮成形体を焼成して製造する成形体の断面説明図である。
【図１２】図１２は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する圧縮成形体への圧力、圧縮成形体の重量、圧縮成形体を焼成した成形体における厚みとの関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する別の圧縮成形体への圧力、圧縮成形体の重量、圧縮成形体を焼成した成形体における厚みとの関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における第２パンチの移動量とショット回数との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における第２パンチの圧縮率とショット回数との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における第３パンチの移動量とショット回数との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における第３パンチの圧縮率とショット回数との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、実施形態３の粉末圧縮成形装置により圧縮成形体を成形するフローチャート図である。
【図１９】図１９は、実施形態４の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における圧力を示すグラフである。
【図２０】図２０は、実施形態４の粉末圧縮成形装置により成形する複数個の圧縮成形体における第１パンチと成形体の第１厚みとの相関関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０を図１ないし図５に基づいて説明する。なお、各図では、同じ部材に対して、同じ番号を付している。
【００２１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａを有するダイス１と、貫通孔１ａａの両端部から挿通する複数のパンチ２とを備えている（図３を参照）。図１に示す本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、パンチ２を移動させ対向するパンチ２を相対的に近づけることにより貫通孔１ａａおよびパンチ２で囲まれる型１０ａａ内に充填した粉体の成形材料１１ａを圧縮するパンチ駆動部３を備えている。粉末圧縮成形装置１０は、パンチ２それぞれの相対的な位置を計測する位置計測部４と、パンチ２による成形材料１１ａへの圧力を計測する圧力計測部５と、型１０ａａ内の成形材料１１ａの重量を計測する重量計測部６とを備えている。粉末圧縮成形装置１０は、位置計測部４、圧力計測部５、重量計測部６から選択される少なくとも１つからの出力において、成形材料１１ａの圧縮により成形された複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値を判定する連続性判定部７を備えている。連続性判定部７は、出力値が漸増あるいは漸減する非連続か、出力値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する。粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７の判定結果に基づき、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が連続性を有するように型１０ａａ内へ充填する成形材料１１ａの充填量を補正する充填量補正部８を備えている。
【００２２】
これにより、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を成形することが可能となる。
【００２３】
以下、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０について、より詳細に説明する。
【００２４】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、所定の開口形状の貫通孔１ａａを有するダイス１を備えている。ダイス１は、貫通孔１ａａの開口形状を目的とする圧縮成形体１１の外形形状に合わせて形成していればよい。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａに内接して昇降する第１パンチ２ａを備えている。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａにおいて、鉛直方向の上側に第１パンチ２ａを配置している。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａに内接して昇降する第２パンチ２ｂを備えている。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａにおいて、第１パンチ２ａに対向し鉛直方向の下側に第２パンチ２ｂを配置している。粉末圧縮成形装置１０は、第２パンチ２ｂに設けられた貫通部２ｂａに内接して昇降する第３パンチ２ｃを備えている。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａにおいて、第１パンチ２ａと対向し鉛直方向の下側に第３パンチ２ｃを配置している。
【００２５】
言い換えれば、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａの両端部から複数のパンチ２を挿通しており、第２パンチ２ｂや第２パンチ２ｃなど少なくとも２以上のパンチ２を貫通孔１ａａの一方の端部側に備えている。粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａの内壁と第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂと第３パンチ２ｃとで囲まれた空間により、圧縮成形体１１の外形形状に対応する型１０ａａを構成する。粉末圧縮成形装置１０は、成形材料１１ａを圧縮して圧縮成形体１１を成形する。粉末圧縮成形装置１０は、複数のパンチ２を各別に移動させ対向するパンチ２同士を相対的に近づけることにより、粉体の成形材料１１ａを圧縮するパンチ駆動部３を備えている。パンチ駆動部３は、図２に示すように、たとえば、油圧モータや電動モータなどのサーボモータ３ｄと、駆動信号を受けてサーボモータ３ｄを駆動するドライバ部３ｃとを備えている。パンチ駆動部３は、ドライバ部３ｃがサーボモータ３ｄを制御して、パンチ２を駆動することができる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、複数のパンチ２を各別に駆動するパンチ駆動部３をパンチ２ごとに備えている。パンチ駆動部３には、パンチ駆動部３で駆動するパンチ２が、成形材料１１ａと当接してパンチ２に掛かる荷重を実時間で測定可能な荷重センサ５ａを備えている。荷重センサ５ａは、パンチ２による成形材料１１ａへの圧力を計測する圧力計測部５を構成している。圧力計測部５は、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとに成形材料１１ａへの最大圧縮となった時の荷重を単位面積当たりの圧力に換算したピーク圧力を圧力値として出力できる構成としている。
【００２６】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、第１パンチ２ａを貫通孔１ａａに内接し鉛直方向に沿って移動可能な第１パンチ駆動部（図示していない）を備えている。粉末圧縮成形装置１０では、第１パンチ２ａによる成形材料１１ａへの圧力を計測する第１圧力計測部（図示していない）を備えている。同様に、粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａに内接し、空間を介して、第２パンチ２ｂを鉛直方向に沿って移動可能な第２パンチ駆動部（図示していない）を備えている。粉末圧縮成形装置１０は、第２パンチ２ｂによる成形材料１１ａへの圧力を計測する第２圧力計測部（図示していない）を備えている。また、粉末圧縮成形装置１０は、第２パンチ２ｂの貫通部２ｂａに内接し、第３パンチ２ｃを鉛直方向に沿って移動可能な第３パンチ駆動部（図示していない）を備えている。粉末圧縮成形装置１０は、第３パンチ２ｃによる成形材料１１ａへの圧力を計測する第３圧力計測部（図示していない）を備えている。
【００２７】
粉末圧縮成形装置１０は、パンチ２の位置を計測する位置計測部４を備えている。位置計測部４は、各パンチ２の相対的な位置を検出可能な位置センサ４ａを備えている。位置計測部４は、位置センサ４ａにより、第１パンチ駆動部による第１パンチ２ａの駆動量からダイス１に対する第１パンチ２ａの位置を計測することができる。また、位置計測部４は、位置センサ４ａにより、第２パンチ駆動部による第２パンチ２ｂの駆動量からダイス１に対する第２パンチ２ｂの位置を計測することができる。さらに、位置計測部４は、位置センサ４ａにより、第３パンチ駆動部による第３パンチ２ｃの駆動量からダイス１に対する第３パンチ２ｃの位置を計測することができる。これにより、位置計測部４は、第１パンチ２ａ、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃそれぞれの相対的な位置を計測することができる。
【００２８】
粉末圧縮成形装置１０は、貫通孔１ａａおよびパンチ２で囲まれる型１０ａａ内の成形材料１１ａの重量を計測する重量計測部６を備えている。重量計測部６は、型１０ａａ内に供給された成形材料１１ａの重量を計測するため、適宜の重量センサ６ａを備えていればよい。また、重量計測部６は、たとえば、圧力計測部５の荷重センサ５ａを利用して、型１０ａａ内に供給された成形材料１１ａの重量を計測することもできる。さらに、重量計測部６は、型１０ａａから取り出した圧縮形成体１１の重量を計測するものでもよい。
【００２９】
粉末圧縮成形装置１０は、第２パンチ駆動部を用いて、ダイス１の貫通孔１ａａに第２パンチ２ｂを所定の位置まで挿入する。粉末圧縮成形装置１０は、第３パンチ駆動部を用いて、第２パンチ２ｂの貫通部２ｂａに第３パンチ２ｃを所定の位置まで挿入する。粉末圧縮成形装置１０は、ダイス１の貫通孔１ａａに対する第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃの位置を適宜に調整することで、目的とする圧縮成形体１１の容積よりもやや大きい容積を維持した凹部を形成する。粉末圧縮成形装置１０では、成形材料１１ａの嵩密度と、目的とする圧縮成形体１１の密度とを考慮し、制御装置１５が圧縮成形体１１の圧縮比から適宜の成形材料１１ａを充填できるようにパンチ２を制御する。ここで、嵩密度とは、物体の表面や内部の気孔を無視して求めた密度をいう。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、嵩密度は、一定容積の型１０ａａのキャビティ内に粉末状の成形材料１１ａを充填し、キャビティの内容積を体積としたときの密度をいう。
【００３０】
粉末圧縮成形装置１０は、予め設定した適宜のプログラムでパンチ駆動部３を制御する制御装置１５を備えている。制御装置１５は、たとえば、パーソナルコンピュータ１５ａと、パーソナルコンピュータ１５ａによって入力した数値に基づいて、粉末圧縮機本体１０ａを数値で制御するコンピュータ数値制御部１５ｂとを備えている。コンピュータ数値制御部１５ｂは、パンチ駆動部３のドライバ部３ｃと電気的に接続している。コンピュータ数値制御部１５ｂは、適宜の制御信号をドライバ部３ｃに出力することができる。また、制御装置１５は、コンピュータ数値制御部１５ｂと接続した表示器１５ｃを備えている。表示器１５ｃは、パーソナルコンピュータ１５ａに入力した数値、位置計測部４で計測したパンチ２の位置、圧力計測部５で計測した圧力値、重量計測部６で計測した重量値を表示するモニタを構成している。
【００３１】
制御装置１５は、第１パンチ駆動部により、第１パンチ２ａに設けた軸部を駆動して第１パンチ２ａを所定の位置に移動する。制御装置１５は、第２パンチ駆動部により、第２パンチ２ｂに設けた軸部を駆動して第２パンチ２ｂを貫通孔１ａａ内の所定の位置に移動する。制御装置１５は、第３パンチ駆動部により、第３パンチ２ｃに設けた軸部を駆動して第２パンチ２ｂを貫通孔１ａａ内の所定の位置に移動する。制御装置１５は、第１圧力計測部からの電気信号に基づいて、第１パンチ２ａの動作を第１パンチ駆動部で制御する。制御装置１５は、第２圧力計測部からの電気信号に基づいて、第２パンチ２ｂの動作を第２パンチ駆動部で制御する。制御装置１５は、第３圧力計測部からの電気信号に基づいて、第３パンチ２ｃの動作を第３パンチ駆動部で制御する。
【００３２】
また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、パンチ２の成形材料１１ａへの圧力が予め設定した範囲内にあるか否かを判定する圧力判定部９を備えている。粉末圧縮成形装置１０は、型１０ａａから圧縮成形体１１を取り出す取出機１３を備えている。取出機１３は、制御装置１５と電気的に接続している。取出機１３は、圧力判定部９からの出力に基づいて、型１０ａａから取り出した圧縮成形体１１を、予め設定した圧力の範囲内にある圧縮成形体１１と予め設定した圧力の範囲外の圧縮成形体１１とに弁別することができるように構成している。取出機１３は、制御装置１５からの段積指令により、予め設定した圧力の範囲内にある弁別した圧縮成形体１１を、良品としてパレット１３ａに段積みする。また、取出機１３は、制御装置１５からの排出指令により、予め設定した圧力の範囲外となる弁別した圧縮成形体１１を、不良品として廃棄箱１３ｂに排出できるように構成している。
【００３３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、図４および図５に示すように、ダイス１の貫通孔１ａａ、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｂとで形成される凹部に成形材料１１ａを供給する成形材料供給部１４を好適に備えている。制御装置１５は、成形材料供給部１４により、凹部への成形材料１１ａの供給量を制御することができる。凹部は、１ショット分の成形材料１１ａを貯留する容量の大きさにしている。成形材料供給部１４は、顆粒状の成形材料１１ａを一時的に貯蔵する漏斗状のホッパ１４ａを備えている。成形材料供給部１４は、成形材料１１ａを収容し底面が開放された有底筒状の給粉箱１４ｃを備えている。成形材料供給部１４は、ホッパ１４ａから給粉箱１４ｃに成形材料１１ａを供給するホース１４ｂを備えている。粉末圧縮成形装置１０は、成形材料供給部１４のホッパ１４ａからホース１４ｂを介して供給される成形材料１１ａが、成形材料１１ａの自重で給粉箱１４ｃに滑り落ちることが可能に構成している。成形材料供給部１４は、給粉箱１４ｃをダイス１上で移動可能（図４の両矢印を参照）に構成している。粉末圧縮成形装置１０は、給粉箱１４ｃをダイス１上で移動させることにより、給粉箱１４ｃ内の成形材料１１ａをダイス１の貫通孔１ａａに形成された凹部に自重で落下させる。粉末圧縮成形装置１０は、給粉箱１４ｃ内の成形材料１１ａを凹部に供給した後、給粉箱１４ｃを凹部から移動前の位置に戻す。粉末圧縮成形装置１０は、給粉箱１４ｃが凹部に成形材料１１ａを供給した後、次ショットに備え、ホッパ１４ａから成形材料１１ａを給粉箱１４ｃに供給する。
【００３４】
なお、成形材料供給部１４は、ホッパ１４ａ、ホース１４ｂや給粉箱１４ｃの内面に、成形材料１１ａが自重で滑り落ちやすいように、摺動性や耐摩耗性を高めるコーティングを施していてもよい。成形材料供給部１４は、ホッパ１４ａ、ホース１４ｂや給粉箱１４ｃの内面に、摺動性コーティングを付与することにより、凹部内へ成形材料１１ａが充填しやすくなり、給粉量を安定化させることが可能となる。また、成形材料供給部１４は、ホッパ１４ａ、ホース１４ｂや給粉箱１４ｃの内面に、耐摩耗性コーティングを付与することにより、成形材料１１ａの供給に伴う摩耗を抑制することが可能となる。
【００３５】
粉末圧縮成形装置１０は、制御装置１５の制御信号により第１パンチ駆動部が第１パンチ２ａを鉛直方向の下側に降下させる。また、粉末圧縮成形装置１０は、制御装置１５の制御信号により第２パンチ駆動部が第２パンチ２ｂを鉛直方向の上側に上昇させる。さらに、粉末圧縮成形装置１０は、制御装置１５の制御信号により第３パンチ駆動部が第３パンチ２ｃを鉛直方向の上側に上昇させる。粉末圧縮成形装置１０は、圧力計測部５からの出力に基づき、制御装置１５がパンチ駆動部３の駆動を制御し、各パンチ２が成形材料１１ａを適宜に圧縮する。粉末圧縮成形装置１０は、パンチ２を移動させ対向するパンチ２を相対的に近づけることにより貫通孔１ａａおよびパンチ２で囲まれる型１０ａａ内に充填した粉体の成形材料１１ａを圧縮する。粉末圧縮成形装置１０は、型１０ａａ内に充填された成形材料１１ａを圧縮することにより、所定の形状の圧縮成形体１１を成形することができる。
【００３６】
粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１の成形後、第１パンチ２ａを鉛直方向の上側に上昇させ、続いて、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃも鉛直方向の上側に上昇させる。粉末圧縮成形装置１０は、第１パンチ２ａ、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃを貫通孔１ａａから突出させることにより圧縮成形体１１をダイス１の貫通孔１ａａから取り出すことができる。粉末圧縮成形装置１０は、凹部に供給した成形材料１１ａをパンチ２で圧縮し貫通孔１ａａから圧縮成形体１１を取り出すことを１サイクルとしたショットを繰り返すことにより、複数個の圧縮成形体１１を連続して成形することができる。
【００３７】
なお、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、型１０ａａ内における成形材料１１ａの充填性を高めるために、第１パンチ２ａ、第２パンチ２ｂ、第３パンチ２ｃ、ダイス１の少なくとも１つに振動を付与する加振装置を設けてもよい。粉末圧縮成形装置１０は、加振装置により、型１０ａａ内における成形材料１１ａの密度むらを、より低減することもできる。
【００３８】
粉末圧縮成形装置１０は、制御装置１５に記憶部（図示していない）を備えている。粉末圧縮成形装置１０は、位置計測部４、圧力計測部５、重量計測部６から選択される少なくとも１つからの出力において、成形材料１１ａの圧縮により成形された複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値を記憶部に記憶する。粉末圧縮成形装置１０は、制御装置１５の連続性判定部７により、記憶部で記憶した複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値の傾向を判定する。
【００３９】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続性判定部７は、圧力計測部５からの出力に基づいて、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとの成形材料１１ａへの圧力の出力値を線形回帰させる。粉末圧縮成形装置１０は、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する出力値が非連続と判定する。
【００４０】
ところで、粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合、成形するショット回数が増えると、成形材料１１ａへの圧力の圧力値が大きく変動を繰り返す態様が現れる場合がある。同様に、粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合、成形するショット回数が増えると、成形材料１１ａへの圧力の圧力値が予め設定した所定の圧力値の上限値または下限値の近傍で小さく変動する態様が現れる場合がある。また、粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合、成形するショット回数が増えると、成形材料１１ａへの圧力の圧力値が予め設定した所定の圧力値の上限値の近傍から徐々に上昇する態様が現れる場合がある。さらに、粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合、成形するショット回数が増えると、成形材料１１ａへの圧力の圧力値が予め設定した所定の圧力値の下限値の近傍から徐々に下降する態様が現れる場合がある。
【００４１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続性判定部７が、成形するショット回数の増加に伴い生ずる圧力値の変動の態様に応じて、次ショットの成形材料１１ａの充填量に補正をかけることができる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、連続的に成形した圧縮成形体１１の成形材料１１ａへの圧力値を線形回帰させ、圧力値の変動の態様を判別している。粉末圧縮成形装置１０は、充填量に補正をかけた成形材料１１ａを圧縮して、次の圧縮成形体１１を成形するので、充填量の補正をかけない場合と比較して、圧縮成形体１１の密度むらを少なくすることができる。
【００４２】
図６および図７は、連続的に成形した複数個の圧縮成形体１１の圧力値を示している。図６および図７では、第１パンチ２ａの圧力を計測する第１圧力計測部からの圧力値を示している。図６および図７は、同様に成形させた圧縮成形体１１の圧力値を示している。なお、図６および図７では、ホッパ１４ａに成形材料１１ａを投入後、数ショットを捨て打ちしてから連続成形した圧力値を示している。図６および図７では、圧縮成形体１１への圧力値を縦軸に示し、成形された圧縮成形体１１のショット回数を横軸に示している。図６および図７の白角は、各ショットにおける圧縮成形体１１の圧力値を示す。表１は、図６における所定のショット数（ここでは、６ショット分）に対する圧力値の線形近似した数式を示す。なお、数式は、圧力値をｙ軸に、ショット回数をｘ軸として線形近似したものである。
【００４３】
【表１】
2015033710.tif 000003
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、圧力計測部５からの出力に基づいて、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとの成形材料１１ａの圧力の出力値を、６ショットを基準として線形回帰させている。すなわち、粉末圧縮成形装置１０は、連続性を判定する連続ショットの数を６ショットと設定している。
【００４４】
粉末圧縮成形装置１０では、図６において、たとえば、１ショットから６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝−０．４０８３ｘ＋１１３．５２の線形近似の数式で表すことができる（図６の破線の直線Ｐ１を参照）。直線Ｐ１は、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．４０８３であり、線形回帰させた線形の切片の値が１１３．５２となる。また、粉末圧縮成形装置１０では、図６において、たとえば、２１ショットから２６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝０．９７７２ｘ＋１０５．８９の線形近似の数式で表すことができる（図６の破線の直線Ｐ２を参照）。直線Ｐ２は、線形回帰させた線形の傾きの値が０．９７７２であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０５．８９となる。さらに、粉末圧縮成形装置１０では、図６において、たとえば、２８ショットから３３ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝０．６０４２ｘ＋１０７．３の線形近似の数式で表すことができる（図６の破線の直線Ｐ３を参照）。直線Ｐ３は、線形回帰させた線形の傾きの値が０．６０４２であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０７．３となる。
【００４５】
表２は、図７における所定のショット数（ここでは、６ショット分）に対する圧力値の線形近似した数式を示す。
【００４６】
【表２】
2015033710.tif 000004
粉末圧縮成形装置１０では、図７において、たとえば、１ショットから６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝−０．１８９１ｘ＋１１１．３の線形近似の数式で表すことができる（図７の破線の直線Ｐ４を参照）。直線Ｐ４は、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．１８９１であり、線形回帰させた線形の切片の値が１１１．３となる。また、粉末圧縮成形装置１０では、図７において、たとえば、１２ショットから１７ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝−０．３３５５ｘ＋１０７．４７の線形近似の数式で表すことができる（図７の破線の直線Ｐ５を参照）。直線Ｐ５は、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．３３５５であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０７．４７となる。さらに、粉末圧縮成形装置１０では、図７において、たとえば、２６ショットから３１ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝１．４９２８ｘ＋１０３．２６の線形近似の数式で表すことができる（図７の破線の直線Ｐ６を参照）。直線Ｐ６は、線形回帰させた線形の傾きの値が１．４９２８であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０３．２６となる。
【００４７】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、予め所定の圧力値の上限値を１１５．０ＭＰａとし、圧力値の下限値を１０５．０ＭＰａと設定している（図６中の一点鎖線を参照）。図６では、成形された圧縮成形体１１の圧力値が全て予め設定した所定の圧力値の範囲内に入っている。そのため、粉末圧縮成形装置１０は、図６で示された圧力値の圧縮成形体１１を全て良品と圧力判定部９で判定することができる。
【００４８】
図７では、成形された圧縮成形体１１の圧力値のうち、図７の破線で囲まれた１６ショット品の圧縮成形体１１や図７の破線で囲まれた２６ショット品の圧縮成形体１１は、予め設定した所定の圧力値の下限値（１０５．０ＭＰａ）を下回っている。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、図７の破線で囲まれた１６ショット品の圧縮成形体１１や図７の破線で囲まれた２６ショット品の圧縮成形体１１を、圧力判定部９が不良品と判定することができる。粉末圧縮成形装置１０は、圧力判定部９が不良品した１６ショット品の圧縮成形体１１や２６ショット品の圧縮成形体１１を、取出機１３が良品の圧縮成形体１１と弁別し不良品として廃棄箱１３ｂへ排出する。
【００４９】
すなわち、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、ショットの圧力値が予め設定した所定の圧力値の範囲内であるか範囲外であるかを判断する。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、圧力値を線形回帰させた線形の傾きの値や符号の正負から、連続して成形した圧縮成形体１１の圧力値が上昇傾向にあるか、下降傾向にあるか、横ばいであるかを判別することができる。また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、圧力値を線形回帰させた線形の切片の値から予め設定した圧力範囲の上限寄りか、下限寄りかを判別することができる。
【００５０】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、図７において、１６ショット品や２６ショット品の圧縮成形体１１は、線形の傾きの値が負であり、連続して成形した圧縮成形体１１の圧力値が下降傾向に有ることがわかる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、１６ショット品や２６ショット品の圧縮成形体１１は、線形の切片の値から予め設定した圧力範囲の下限寄りとわかる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、線形の傾きの値と切片の値が１ショット前から下がる傾向になる場合、成形材料１１ａの型１０ａａ内への充填量が多くなるように補正をかける判定を行う。また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、３１ショット品の圧縮成形体１１は、予め設定した圧力範囲内であるが、線形の傾きが正で傾きの値が大きく、成形材料１１ａの型１０ａａ内への充填量が少なくなるように補正をかける判定を行う。
【００５１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７において、線形回帰させた線形の切片の値が予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する出力値が非連続と判定する。粉末圧縮成形装置１０では、取出機１３は、圧力判定部９からの出力に基づいて、型１０ａａから取り出した圧縮成形体１１を、予め設定した圧力の範囲内にある圧縮成形体１１と予め設定した圧力の範囲外の圧縮成形体１１とに弁別する。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、取出機１３は、連続性判定部７からの出力に基づいて、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が連続性を有していれば、弁別を行う。粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７を制御装置１５に設けた適宜のプログラムで駆動するマイクロコンピュータにより形成すればよい。
【００５２】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、充填量補正部８が連続性判定部７の判定結果に基づき、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が連続性を有するように型１０ａａ内へ充填する成形材料１１ａの充填量を補正する。粉末圧縮成形装置１０は、充填量補正部８からの指令により、パンチ駆動部３を駆動させる。粉末圧縮成形装置１０は、パンチ駆動部３を駆動させることで、各パンチ２の相対的な位置を調整する。粉末圧縮成形装置１０は、各パンチ２の相対的な位置を調整することで、成形材料１１ａの充填量を補正することができる。
【００５３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合に生ずる成形材料１１ａへの圧力の圧力値の傾向を表す態様を認識して、成形材料１１ａの充填量の補正を行うので、圧縮成形体１１のばらつきを、より小さくすることが可能となる。すなわち、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、ショット毎に変動を起こさせるような外乱を予測し、変動を前もって打ち消すフィードフォワード(feedforward)制御を行なっている。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、フィードフォワード制御を行なうことにより、より密度むらが少なく圧縮成形体１１の成形精度の向上を図ることができる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、昼夜連続的に無人運転を行うことも可能となり、少人化を図ることもできる。
【００５４】
以下、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０に用いられる各構成について詳述する。
【００５５】
ダイス１は、パンチ２を挿通可能な貫通孔１ａａを有するものである。ダイス１は、ダイス１の貫通孔１ａａにより、圧縮成形体１１の外形形状を構成する型１０ａａの一部を構成することができる。ダイス１は、たとえば、平板状の金属材料をくり抜き加工を施すことにより貫通孔１ａａを形成することができる。貫通孔１ａは、型１０ａａにより構成されるキャビティの外形形状に応じて円柱状、角柱状など種々の形状に形成することができる。ダイス１は、たとえば、ダイス鋼などの金属材料により形成することができる。ダイス１は、ダイス鋼などの金属材料により形成するものだけに限られず、ダイス１の材料として、セラミックス材料を用いることもできる。
【００５６】
パンチ２は、ダイス１の貫通孔１ａａに少なくとも一部が挿通可能なものであり、圧縮成形体１１の外形形状を構成する型１０ａａの一部を構成することができる。パンチ２は、型１０ａａにより構成されるキャビティの外形形状に応じて、種々の形状とすることができる。パンチ２は、たとえば、ダイス鋼などの金属材料により形成することができる。パンチ２は、ダイス鋼などの金属材料により形成するものだけに限られず、パンチ２の材料として、セラミックス材料を用いることもできる。
【００５７】
パンチ駆動部３は、パンチ２を移動させ対向するパンチ２を相対的に近づけることにより貫通孔１ａａおよびパンチ２で囲まれる型１０ａａ内に充填した粉体の成形材料１１ａを圧縮することが可能なものである。パンチ駆動部３は、制御装置１５からの制御信号を受けたドライバ部３ｃに基づき、サーボモータ３ｄを駆動させることで、パンチ２を移動することができる。
【００５８】
位置計測部４は、パンチ２の相対的な位置を計測することが可能なものである。位置計測部４は、たとえば、サーボモータ３ｄの駆動量に応じて、パンチ２の相対的な位置を計測することができる。
【００５９】
圧力計測部５は、パンチ２による成形材料１１ａへの圧力を計測することが可能なものである。圧力計測部５は、成形材料１１ａと当接してパンチ２に掛かる荷重を実時間で測定可能な荷重センサ５ａを備えた構成とすることができる。荷重センサ５ａは、たとえば、加わる圧力を隔膜の変形に伴う電気信号の変化として隔膜に設けた抵抗で検出する圧力センサや静電容量の変化を検出する圧力センサなどを用いることができる。
【００６０】
重量計測部６は、型１０ａａ内の成形材料１１ａの重量を計測することが可能なものである。重量計測部６は、型１０ａａ内に供給された成形材料１１ａの重量を計測するために重量センサ６ａを備えていればよい。また、重量計測部６は、たとえば、圧力計測部５の荷重センサ５ａを利用して、型１０ａａ内に供給された成形材料１１ａの重量を計測することもできる。さらに、重量計測部６は、予め測定した重量の成形材料１１ａを型１０ａａ内に供給する構成としてもよい。
【００６１】
連続性判定部７は、成形材料１１ａの圧縮により成形された複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が漸増あるいは漸減する非連続か、出力値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定することが可能なものである。連続性判定部７は、たとえば、適宜のプログラムで駆動するマイクロコンピュータにより構成することができる。連続性判定部７は、位置計測部４、圧力計測部５、重量計測部６からの出力をアナログデジタル変換させマイクロコンピュータに入力させればよい。
【００６２】
充填量補正部８は、連続性判定部７の判定結果に基づき、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が連続性を有するように型１０ａａ内へ充填する成形材料１１ａの充填量を補正することが可能なものである。充填量補正部８は、パンチ２の位置、成形材料供給部１４から供給する成形材料１１ａの充填量を適宜に調節すればよい。
（実施形態２）
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、実施形態１が成形材料１１ａへの圧力を用いて連続性を判定しているのに対し、成形材料１１ａの重量を用いて連続性を判定する点が主として相違する。なお、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続性判定部７は、重量計測部６からの出力に基づいて、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとの成形材料１１ａの重量の出力値を線形回帰させる。粉末圧縮成形装置１０では、線形回帰させた線形の傾きの値と、線形回帰させた線形の切片の値とがそれぞれ予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する出力値が非連続と判定する。
【００６４】
これにより本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、比較的簡単な構成で、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を成形することが可能となる。
【００６５】
ところで、粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合、成形するショット回数が増えるにつれ、キャビティを構成する複数のパンチ２間に成形材料１１ａが入り込む虞がある。粉末圧縮成形装置１０は、複数のパンチ２間に成形材料１１ａが入り込むと、パンチ２の駆動に伴う摩擦抵抗が大きくなる。そのため、粉末圧縮成形装置１０は、圧力計測部５がパンチ２による成形材料１１ａへの圧力を正確に計測することが難しい場合がある。
【００６６】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形する場合でも、重量計測部６からの出力に基づいて、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を成形することが可能となる。
【００６７】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、取出機１３により型１０ａａから取出した圧縮成形体１１の重量を重量計測部６で計測する。粉末圧縮成形装置１０は、型１０ａａから取出した圧縮成形体１１の重量を重量計測部６で計測することで、成形のサイクル中に圧縮成形体１１の重量を計測する時間を設ける必要がない。したがって、粉末圧縮成形装置１０は、成形のサイクル時間を増やすことなく圧縮成形体１１の重量を計測することができる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、成形材料１１ａへの正確な圧力が計測できない場合であっても、重量計測部６からの出力に基づいて、連続性判定部７が複数個の圧縮成形体１１に対する連続性を判定することが可能となる。
【００６８】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、複数個の圧縮成形体１１に対する連続性を判定する圧縮成形体１１の重量を図８に示す。図８は、圧縮成形体１１の重量を縦軸に示し、成形された圧縮成形体１１のショット回数を横軸に示している。図８の白丸は、各ショットにおける圧縮成形体１１の重量を示す。また、表３では、図８における所定のショット数（ここでは、６ショット分）に対する圧力値の線形近似した数式を示す。
【００６９】
【表３】
2015033710.tif 000005
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、重量計測部６からの出力に基づいて、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとの成形材料１１ａの重量の出力値を、６ショットを基準として線形回帰させている。粉末圧縮成形装置１０では、たとえば、１ショットから６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの重量を線形回帰させると、ｙ＝−０．００１６ｘ＋１９．７６９の線形近似の数式で表すことができる（図８の破線の直線Ｗ１を参照）。直線Ｗ１は、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．００１６であり、線形回帰させた線形の切片の値が１９．７６９となる。また、粉末圧縮成形装置１０では、たとえば、１２ショットから１７ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの重量を線形回帰させると、ｙ＝−０．００５６ｘ＋１９．７２７の線形近似の数式で表すことができる（図８の破線の直線Ｗ２を参照）。直線Ｗ２は、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．００５６であり、線形回帰させた線形の切片の値が１９．７２７となる。さらに、粉末圧縮成形装置１０では、たとえば、２６ショットから３１ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの重量を線形回帰させると、ｙ＝０．０１９７ｘ＋１９．７６９の線形近似の数式で表すことができる（図８の破線の直線Ｗ３を参照）。直線Ｗ３は、線形回帰させた線形の傾きの値が０．０１９７であり、線形回帰させた線形の切片の値が１９．６７となる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続性判定部７において、線形回帰させた線形の傾きの値に対する予め設定した所定の範囲として、たとえば、−０．００６から＋０．００６の範囲を設定する。この場合、直線Ｗ１および直線Ｗ２は、予め設定した所定の範囲内に含まれる。直線Ｗ３は、予め設定した所定の範囲外となる。同様に、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、連続性判定部７において、線形回帰させた線形の切片の値に対する予め設定した所定の範囲として、たとえば、１９．７５から１９．８５の範囲を設定する。この場合、直線Ｗ１は、予め設定した所定の範囲内に含まれる。直線Ｗ２および直線Ｗ３は、予め設定した所定の範囲外となる。
【００７０】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７において、線形回帰させた線形の切片の値が予め設定した所定の範囲外の場合、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する出力値が非連続と判定する。粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７を制御装置１５に設けた適宜のプログラムで駆動するマイクロコンピュータにより形成すればよい。
【００７１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、充填量補正部８が連続性判定部７の判定結果に基づき、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する出力値が連続性を有するように型１０ａａ内へ充填する成形材料１１ａの充填量を補正する。粉末圧縮成形装置１０は、充填量補正部８からの指令により、パンチ駆動部３を駆動させる。粉末圧縮成形装置１０は、パンチ駆動部３の駆動により、各パンチ２の相対的な位置を調整する。粉末圧縮成形装置１０は、各パンチ２の相対的な位置を調整することで、成形材料１１ａの充填量を補正することができる。
【００７２】
なお、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、実施形態１の成形材料１１ａへの圧力を用いて連続性を判定するものと併用してもよい。
（実施形態３）
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、実施形態１や実施形態２が線形回帰させた線形の傾きや切片の値を１つの基準値に基づいて、成形材料１１ａの充填量を補正するのに対し、所定の範囲の複数のレベルに基づいて、充填量を補正する点が主として相違する。なお、実施形態１や実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００７３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、充填量補正部８は、傾きの値と切片の値に対して、上限値および下限値の範囲内において段階的に複数のレベルを設定している。粉末圧縮成形装置１０は、傾きの値と切片の値に対して設定されたレベルに対応して成形材料１１ａの充填量を補正する。
【００７４】
これにより、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を成形することが可能となる。
【００７５】
粉末圧縮成形装置１０は、第２パンチ２ｂや第３パンチ２ｃを個々に駆動して凹部への充填量を所定量に設定している。粉末圧縮成形装置１０は、成形材料供給部１４により、型１０ａａ内に成形材料１１ａを供給する。粉末圧縮成形装置１０では、成形材料供給部１４のホッパ１４ａからホース１４ｂを経て給粉箱１４ｃに供給されるまでの間に、成形材料１１ａの自重や粉末圧縮成形装置１０の駆動時の振動などの影響を受けて、成形材料１１ａの嵩密度が変動する場合がある。また、粉末圧縮成形装置１０では、成形材料供給部１４の給粉箱１４ｃから型１０ａａにより構成されるキャビティ内に供給するまでの間に、成形材料１１ａの自重や粉末圧縮成形装置１０の駆動時の振動などの影響を受けて、成形材料１１ａの嵩密度が変動する場合がある。すなわち、成形材料１１ａの嵩密度は、成形材料１１ａの自重や粉末圧縮成形装置１０の駆動時の振動などの影響を受けて、タップ密度に近づく変動値である。なお、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、タップ密度は、成形材料１１ａをキャビティに詰める際に振動させ、より充填させて測定した嵩密度をいう。
【００７６】
粉末圧縮成形装置１０は、連続的に複数個の圧縮成形体１１を成形する場合、ショット回数が増えると、圧力値や重量値の変動にも種々の態様が生ずる場合がある。
粉末圧縮成形装置１０は、種々の態様の圧力値や重量値の変動が生ずる場合、圧力値や重量値を線形回帰させた線形の傾きや切片の値を１つの基準値に基づいて充填量を補正するだけでは、より精度よく密度むらを低減することが難しい場合がある。
【００７７】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、成形材料１１ａの変動する嵩密度に対応して、線形の切片の値と傾きの値を判定レベルに合わせた細かなレベル判定を行うことで、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を形成することが可能となる。
【００７８】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、連続的に成形するショットの回数を６回と設定している。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、６ショット目から順次、前６ショットの圧力値のデータで線形回帰させた線形の切片の値と、傾きの値を算出する。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、算出した線形の切片の値と、線形の傾きの値を、判定基準レベルに基づき分類している。
【００７９】
図９および図１０は、図７と同じ圧縮成形体１１における圧力値、線形回帰させた線形の傾きの値および切片の値をショット回数ごとに示している。表４は、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０おける判定基準のレベルを示している。
【００８０】
【表４】
2015033710.tif 000006
図９は、ショット回数に対して、第１パンチ２ａの圧力を白抜きの四角形で示し、線形回帰させた線形の切片の値を白抜きの菱形で示し、線形回帰させた線形の傾きの値を白抜きの三角形で示している。図１０は、ショット回数に対して、線形回帰させた線形の切片の値から判定した切片のレベルを菱形で示し、線形回帰させた線形の傾きの値から判定した傾きのレベルを白抜きの三角形で示している。
【００８１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、表４に示すように、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、基準値０．０００より大きく、０．３００以下の範囲内であれば、レベル１とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、０．３００より大きく、０．５００以下の範囲内であれば、レベル２とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、０．５００より大きく、１．０００以下の範囲内であれば、レベル３とする。同様に、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、基準値０．０００より小さく、−０．３００以上の範囲内であれば、レベル−１とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、−０．３００より小さく、−０．５００以上の範囲内であれば、レベル−２とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の傾きの値が、−０．５００より小さく、−１．０００以上の範囲内であれば、レベル−３とする。
【００８２】
粉末圧縮成形装置１０は、表４に示したレベルに基づいて、線形回帰させた線形の傾きのレベルを判定する。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、線形回帰させた線形の傾きの値がレベル±１の範囲内において、充填量補正部８は、成形材料１１ａの充填量の補正を行わない。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、充填量補正部８は、線形回帰させた線形の傾きの値が、連続してレベル±２の範囲内にあることを検出すると、成形材料１１ａの充填量の補正を行う（図１０の楕円の破線内を参照）。同様に、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、充填量補正部８は、線形回帰させた線形の傾きの値が、連続してレベル±３の範囲内にあることを検出すると、成形材料１１ａの充填量の補正を行う（図１０の楕円の破線内や楕円の一点鎖線内を参照）。これにより、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１をフィードフォワード制御して成形することができる。
【００８３】
また、粉末圧縮成形装置１０は、線形回帰させた線形の切片のレベルを判定する。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、表４に示すように、たとえば、線形回帰させた線形の切片の値が、基準値１１０．０より大きく、１１５．０以下の範囲内であれば、レベル１とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた切片の傾きの値が、１１５．０より大きく、１１７．０以下の範囲内であれば、レベル２とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の切片の値が、１１７．０より大きく、１２０．０以下の範囲内であれば、レベル３とする。同様に、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の切片の値が、基準値１１０．０より小さく、１０５．０以上の範囲内であれば、レベル−１とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の切片の値が、１０５．０より小さく、１０３．０以上の範囲内であれば、レベル−２とする。粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、線形回帰させた線形の切片の値が、１０３．０より小さく、１００．０以上の範囲内であれば、レベル−３とする。
【００８４】
粉末圧縮成形装置１０は、線形回帰させた線形の傾きの値が、レベル±２の範囲内やレベル±３の範囲内で連続して検出する場合、成形材料１１ａの充填量の補正を行うことが必要との判定を行う。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、線形回帰させた線形の傾きの値が、レベル±２の範囲内やレベル±３の範囲内で連続して検出した場合でも、線形回帰させた線形の切片がレベル０の場合、充填量を少し増やす補正を行なうものでもよい。また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、線形回帰させた線形の傾きのレベルが、レベル１からレベル−１の範囲内でも、切片のレベルが、レベル±２からレベル±３の場合、圧力値が所定の範囲の上限または下限近くにあるので、基準値に近づける補正を行なっても良い。これにより本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、より密度むらが少ない圧縮成形体１１を成形することが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、充填量補正部８は、１ショットにおける成形材料１１ａの充填量に対し予め設定した基準補正量と、レベルに対応した補正係数とを備えており、レベルに応じた補正係数を基準補正量に乗じた補正量に基づいて成形材料１１ａの充填量を算出することができる。これにより、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、線形回帰させた線形の傾きや、線形回帰させた線形の切片のレベルに応じた細かな成形材料１１ａの充填量の補正を行うことができる。粉末圧縮成形装置１０は、線形回帰させた線形の傾きや、線形回帰させた線形の切片のレベルに応じた細かな成形材料１１ａの充填量の補正を行うことで、連続的に成形した圧縮成形体１１のばらつきを、より小さくすることが可能となる。
【００８６】
ところで、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、セラミックスおよび金属類を主剤とした顆粒状の成形材料１１ａをキャビティ内に給粉して充填した後、ダイス１の貫通孔１ａａ内において、対向するパンチ２を押圧して圧縮成形体１１を成形している。
【００８７】
ここで、粉末圧縮成形装置１０は、充填した成形材料１１ａをパンチ２で押圧しても静水圧はかからず、パンチ２の押圧方向と垂直な方向への圧力の伝達が望めない。また、粉末圧縮成形装置１０は、鉛直方向の上下方向に圧力差が有り、複数のパンチ２のうち、移動量が少ないパンチ２側に圧力が最低になるニュートラルラインが生じる。そのため、粉末圧縮成形装置１０では、偏厚の圧縮成形体１１を成形する場合、パンチ２の構成が複雑となり複数のパンチ２の圧力値を適宜に調整することが好ましい。
【００８８】
すなわち、粉末圧縮成形装置１０では、ホッパ１４ａから給粉箱１４ｃを経由してキャビティに充填される成形材料１１ａが粉末（顆粒）状であり、気温や湿度が影響してその流動性は時々刻々と変動する場合がある。粉末圧縮成形装置１０では、室温の変化などに伴い、粉末圧縮成形装置１０におけるパンチ２を支えてパンチ２の動作の案内を行うタイバー長が伸び縮みする場合がある。そのため、粉末圧縮成形装置１０では、成形された圧縮成形体１１に密度むらが生じやすい傾向にある。圧縮成形体１１は、成形された複数個の圧縮成形体１１に密度むらがあれば、圧縮成形体１１を焼成して製造した成形体１２の全高寸法のばらつきが大きくなる場合がある（図１１を参照）。粉末圧縮成形装置１０では、少なくとも一方の端部側に２以上のパンチ２を備えている場合、成形材料１１ａの充填量を増減してもパンチ２間を成形材料１１ａが移動するので圧力バランスが崩れる虞もあり、精度よく圧縮成形体１１を成形することが難しい場合もある。
【００８９】
本実施形態の圧縮形成装置１０では、後に焼成して製造する成形体１２の厚みと相関間関係の高いパンチ２の圧力値、圧縮成形体１１の重量値を制御して補正量を調整している。以下、図１１に示す成形体１２の厚みの厚い第１厚みｔ１と、第１厚みｔ１よりも薄い第２厚みｔ２と、圧縮成形体１１の圧力、重量との関係を図１２に示す。なお、図１１に示す成形体１２は、有底角筒状の外形形状をしている。図１２（ａ）は、成形材料１１ａに対する第１パンチ２ａ、第２パンチ２ｂ、第３パンチ２ｃの圧力と、ショット回数との関係を示している。図１２（ａ）では、白抜きの四角形が第１パンチ２ａの圧力値を示し、白抜きの菱形が第２パンチ２ｂの圧力値を示し、白抜きの三角形が第３パンチ２ｃの圧力値を示している。また、図１２（ｂ）は、成形した圧縮成形体１１の重量とショット回数との関係を示している。図１２（ｃ）は、成形した圧縮成形体１１を焼成した成形体１２の第１厚みｔ１とショット回数との関係を示している。図１２（ｄ）は、成形した圧縮成形体１１を焼成した成形体１２の第２厚みｔ２とショット回数との関係を示している。表５は、図１２のデータから算出したパラメータと、圧縮形成体１１、成形体１２との相関係数を示している。
【００９０】
【表５】
2015033710.tif 000007
表５では、第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂとが成形材料１１ａに対する圧力と、圧縮成形体１１の重量と、成形体１２の第１厚みｔ１との関係において、９０％台の高い相関があることがわかる。表５では、第３パンチ２ｃが成形材料１１ａに対する圧力と、圧縮成形体１１の重量と、成形体１２の第１厚みｔ１との関係において、第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂよりも少し下がる８０％台の相関があることがわかる。また、表５では、第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂと第３パンチ２ｃとが成形材料１１ａに対する圧力と、圧縮成形体１１の重量と、成形体１２の第２厚みｔ２との関係において、相関が低いことを示している。
【００９１】
同様に、図１１に示す成形体１２の厚みの厚い第１厚みｔ１と、第１厚みｔ１よりも薄い第２厚みｔ２と、圧縮成形体１１の圧力、重量との関係を図１３に示す。図１３は、図１２と同様にして成形した別の圧縮成形体１１について示している。図１３（ａ）は、成形材料１１ａに対する第１パンチ２ａ、第２パンチ２ｂ、第３パンチ２ｃの圧力と、ショット回数との関係を示している。図１３（ａ）では、白抜きの四角形が第１パンチ２ａの圧力値を示し、白抜きの菱形が第２パンチ２ｂの圧力値を示し、白抜きの三角形が第３パンチ２ｃの圧力値を示している。また、図１３（ｂ）は、成形した圧縮成形体１１の重量とショット回数との関係を示している。図１３（ｃ）は、成形した圧縮成形体１１を焼成した成形体１２の第１厚みｔ１とショット回数との関係を示している。図１３（ｄ）は、成形した圧縮成形体１１を焼成した成形体１２の第２厚みｔ２とショット回数との関係を示している。
表６は、図１３のデータから算出したパラメータと、圧縮形成体１１、成形体１２との相関係数を示している。
【００９２】
【表６】
2015033710.tif 000008
表６では、第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂと第３パンチ２ｃとが成形材料１１ａに対する圧力と、圧縮成形体１１の重量と、成形体１２の第１厚みｔ１との関係において、９０％台の高い相関があることがわかる。表６では、第１パンチ２ａと第２パンチ２ｂと第３パンチ２ｃとが成形材料１１ａに対する圧力と、圧縮成形体１１の重量と、成形体１２の第２厚みｔ２との関係において、第１厚みｔ１と比較して、５０％台と相関が低いことを示している。
【００９３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、表５および表６の結果からパンチ２と圧力値や重量値に基づいて、補正係数や補正量を適宜に設定している。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、成形材料１１ａへの圧力と圧縮成形体１１の厚さとを予め設定した設定値とするため、型１０ａａへの成形材料１１ａの充填量および圧縮成形体１１の厚みを変え、圧縮率との関係を示す。図１４ないし図１７は、図７に示す成形材料１１ａの充填量と圧縮率との関係を示している。図１４は、成形材料１１ａに対する第２パンチ２ｂの駆動に伴う移動量とショット回数との関係を示している。図１４では、第２パンチ２ｂの充填量を第２パンチ２ｂの移動量で示している。図１５は、成形材料１１ａに対する第２パンチ２ｂの圧縮率とショット回数との関係を示している。図１６は、成形材料１１ａに対する第３パンチ２ｃの駆動に伴う移動量とショット回数との関係を示している。図１６では、第３パンチ２ｃの充填量を第３パンチ２ｃの移動量で示している。図１７は、成形材料１１ａに対する第３パンチ２ｃの圧縮率とショット回数との関係を示している。
【００９４】
圧縮成形体１１は、圧縮成形体１１との相関関係の高い成形体１２の第１厚みｔ１に対応する第２パンチ２ｂの圧縮率が約２.３７％なのに対し、第２厚みｔ２に対応する第３パンチ２ｃの圧縮率が約２.７％となっている。このため、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、各パンチ２ごとに個別に基準補正量を設定し、そこからパンチ２のレベルに合わせた補正係数を乗じて補正量を算出することで、より密度むらの少ない成形体１２を製造することが可能となる。
【００９５】
以下、表７では、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０における補正係数を例示する。表７は、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃの各別に対し、レベルに応じた切片や傾きの補正係数を設定している。表７は、上述の結果から算出した補正係数の設定値を例示している。また、表８では、第２パンチ２ｂおよび第３パンチ２ｃそれぞれの基準補正量、初期値および現時点の値として現在値を例示する。表８は、上述の結果から算出した補正量の設定値を例示している。
【００９６】
【表７】
2015033710.tif 000009
【００９７】
【表８】
2015033710.tif 000010
次に、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０を用いて成形した圧縮成形体１１を焼成する成形体１２の製造方法について図１８を参照して説明する。なお、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、予め制御装置１５に設定したプログラムにより圧縮形成体１１の成形を行うことができる。
【００９８】
成形体１２の製造方法は、ダイス１および複数のパンチ２を用いて型１０ａａ内に成形材料１１ａを供給する。成形体１２の製造方法は、ダイス１の貫通孔１ａａの両端部から複数のパンチ２を挿通し、対向するパンチ２を相対的に近づける。成形体１２の製造方法は、対向するパンチ２を相対的に近づけることにより貫通孔１ａａおよびパンチ２で囲まれる型１０ａａ内に充填した粉体の成形材料１１ａを圧縮した圧縮成形体１１を成形する成形工程を有している。成形体１２の製造方法は、適宜の加熱炉（図示していない）などにより、成形工程で成形した圧縮成形体１１を焼成する焼成工程を有している。ここで、成形体１２の製造方法は、成形工程において、パンチ２を各別に移動させたパンチ２それぞれの相対的な相対位置、パンチ２による成形材料１１ａへの圧力および型１０ａａ内の成形材料１１ａの重量を計測する計測工程を有している。
【００９９】
成形体１２の製造方法は、成形工程において、計測工程で計測された相対位置、圧力および重量の少なくとも１つの値において、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する値を測定している。成形体１２の製造方法は、連続的に成形された複数個の圧縮成形体１１に対する値が漸増あるいは漸減する非連続か、値が所定の範囲内に収まる連続性を有するかを判定する連続性判定工程を有している。成形体１２の製造方法は、連続性判定工程の判定結果に基づき、複数個の連続する圧縮成形体１１に対する値が連続性を有するように型１０ａａ内へ充填する成形材料１１ａの充填量を補正する充填量補正工程を有している。
【０１００】
図１８では、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０が圧縮成形体１１の成形を開始すると（ステップＳ１）、圧縮成形体１１のショット毎に位置計測部４がパンチ２の相対的な位置を計測する。粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１のショット毎に、圧力計測部５が成形材料１１ａに対する圧力の計測を行う。また、粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１のショット毎に、重量計測部６が型１０ａａ内の成形材料１１ａの重量の計測を行う（ステップＳ３）。粉末圧縮成形装置１０は、位置計測部４、圧力計測部５や重量計測部６が計測した各データをそれぞれ記憶部に記憶する。粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１の成形を連続的に行い予め設定したショット回数をカウントする（ステップＳ５）。粉末圧縮成形装置１０は、予め設定したショット回数の計測値から連続性の判定を行う（ステップＳ６）。粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７において、連続性の判定結果が良好な「ＯＫ」の場合、成形した圧縮成形体１１を製品トレーへ段積みする段積指令（ステップＳ１０）を取出機１３に出力する（ステップＳ６）。粉末圧縮成形装置１０は、連続性判定部７において、連続性の判定結果が不良な「ＮＧ」の場合、成形材料１１ａの充填量を補正するか否かの補正の判定を行う（ステップＳ７）。粉末圧縮成形装置１０は、補正の判定の結果、補正が必要な「ＹＥＳ」の場合、補正係数の選択を行う（ステップＳ１２）。粉末圧縮成形装置１０は、選択した補正係数に基づいて、補正値の算出を行う（ステップＳ１３）。粉末圧縮成形装置１０は、算出された補正値に基づいて、成形材料１１ａの充填量の補正を行う（ステップＳ１４）。また、粉末圧縮成形装置１０は、補正の判定の結果、補正が不要な「ＮＯ」の場合、圧縮成形体１１の良否の判定を行う（ステップＳ８）。粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１の良否の判定が「ＯＫ」の場合、製品トレーへの段積指令を出す（ステップＳ８）。粉末圧縮成形装置１０は、圧縮成形体１１の良否の判定が「ＮＧ」の場合、廃棄箱１３ｂへ排出する排出指令を出力する（ステップＳ１１）。その後、製品トレーに段積みした圧縮成形体１１は、加熱炉（図示していない）で焼成する。
【０１０１】
これにより本実施形態の粉末圧縮成形装置１０で成形された圧縮成形体１１を焼成した成形体１２の製造方法は、より密度むらが少ない成形体１２を製造することが可能となる。
（実施形態４）
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、実施形態１が連続性判定部７の判定結果に基づき、充填量補正部８が成形材料１１ａの充填量を一律に補正するのに対し、充填量補正部８が連続性判定部７の判定結果に基づき、補正を調整する点が主として相違する。なお、実施形態１や実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０２】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、取出機１３は、連続性判定部７からの出力に基づいて、予め設定した圧力の範囲内にある圧縮成形体１１と予め設定した圧力の範囲外の圧縮成形体１１とに弁別することを保留する。取出機１３は、圧力判定部９により予め設定した圧力の範囲外と判定した圧縮成形体１１を含む複数個の圧縮成形体１１が連続性判定部７の判定結果において非連続であれば、連続性判定部７で判定した複数個の圧縮成形体１１の弁別を保留する。
【０１０３】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、充填量補正部８は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた連続性判定部７の判定結果が連続性を有していれば、成形材料１１ａの充填量の補正を行わない。
【０１０４】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、取出機１３は、非連続の判定結果に次の１ショットを加えた連続性判定部７の判定結果が連続性を有していれば、弁別を保留した複数個の圧縮成形体１１に対し、予め設定した圧力の範囲内にある圧縮成形体１１と予め設定した圧力の範囲外の圧縮成形体１１とに弁別する。
【０１０５】
これにより、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、より密度むらの少ない圧縮成形体１１を歩留りよく成形することができる。
【０１０６】
粉末圧縮成形装置１０では、圧力判定部９の判定により成形材料１１ａに対する圧力値が予め設定した範囲の上限値や下限値から外れている場合、連続性判定部７で非連続と判定したショットの圧縮成形体１１を不良品として廃棄箱１３ｂに排出する排出指令を保留する。また、粉末圧縮成形装置１０は、次ショットの成形材料１１ａに対する圧力値の計測結果によって、充填量の補正の有無を判定する。さらに、粉末圧縮成形装置１０は、成形された圧縮成形体１１の良否の判定を行う。
【０１０７】
粉末圧縮成形装置１０では、連続的に圧縮成形体１１を成形するショット回数が増えると、成形材料１１ａに対する圧力値がショットごとに上下変動を大きく繰り返す態様が主に現れることがある。この場合、粉末圧縮成形装置１０は、圧力値が予め設定した所定の範囲を外れたショットの圧縮成形体１１全てを不良品と判定すると、歩留りが低迷する。そのため、粉末圧縮成形装置１０は、予め設定した所定の範囲を緩和することなく、圧縮成形体１１の良否の判定の精度を高めることが好ましい。
【０１０８】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、たとえば、成形体１２の第１厚みｔ１の理想の範囲が１５.３６±０.０５ｍｍの場合、現実的な工程能力から予め設定した範囲を緩和して±０.１ｍｍとする場合がある。この場合、粉末圧縮成形装置１０は、たとえば、圧縮成形体１１の成形時における成形材料１１ａへの圧力値で良否の判定する場合、工程能力を考慮して１１０±５ＭＰａとすることができる。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、この条件下で、密度むらが少ない圧縮成形体１１を歩留りよく成形する場合について説明する。
【０１０９】
粉末圧縮成形装置１０は、予め設定した所定の範囲外の圧力値のショット品を含む６ショット品を不良と判定すると、圧縮成形体１１の歩留まりが低下する場合がある。本実施形態の粉末圧縮成形装置１０は、歩留りが低迷しないように、不良判定品を救済しても第１厚みｔ１の精度の低下を最小限にとどめることが可能になる。
【０１１０】
図１９は、連続的に成形した複数個の圧縮成形体１１の圧力値を示している。図１９では、第１パンチ２ａの圧力を計測する第１圧力計測部からの圧力値を示している。図１９では、縦軸を圧縮成形体１１への圧力値を示し、横軸に成形された圧縮成形体１１のショット回数を示している。図１９の白角は、各ショットにおける圧縮成形体１１の圧力値を示す。なお、図２０は、第１パンチ２ａと成形体１２の第１厚みｔ１とが相関関係があることを示すため図示している。
【０１１１】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、圧力計測部５からの出力に基づいて、圧縮成形体１１を成形する１ショットごとの成形材料１１ａの圧力の出力値を、６ショットを基準として線形回帰させている。粉末圧縮成形装置１０は、連続性を判定する連続ショットの数を６ショットと設定している。
【０１１２】
表９および表１０は、図１９における所定のショット数（ここでは、６ショット分）に対する圧力値の線形近似した数式を示す。
【０１１３】
【表９】
2015033710.tif 000011
粉末圧縮成形装置１０では、図１９において、たとえば、１１ショットから１６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、表９に示すように、ｙ＝−０．５２９１ｘ＋１０７．８５の線形近似の数式で表すことができる。線形回帰させた直線Ｐ７では、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．５２９１であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０７．８５となる。図１９では、１１ショットから１６ショットにおいて、１６ショット品が所定の圧力範囲の下限値を外れている。
【０１１４】
ここで、図１９において、１１ショットから１６ショットの１ショット前は、１０ショットから１５ショットとなる。粉末圧縮成形装置１０では、図１９において、１ショット前の１０ショットから１５ショットまでの６ショット分における整形材料１１ａの圧力を線形回帰させる。粉末圧縮成形装置１０は、図１９において、１０ショットから１５ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝-０．２５０７ｘ＋１０７.３８の線形近似の数式で表すことができる（図１９の一点鎖線の直線Ｐ８を参照）。直線Ｐ８では、線形回帰させた線形の傾きの値が-０．２５０７であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０７.３８となる。また、図１９において、１１ショットから１６ショットの１ショット後は、１２ショットから１７ショットとなる。粉末圧縮成形装置１０では、図１９において、１２ショットから１７ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝-０．３３５５ｘ＋１０７.４７の線形近似の数式で表すことができる（図１９の二点鎖線の直線Ｐ９を参照）。直線Ｐ９では、線形回帰させた線形の傾きの値が-０．３３５５であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０７.４７となる。
【０１１５】
【表１０】
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粉末圧縮成形装置１０では、表１０に示すように、図１９において、たとえば、２１ショットから２６ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝−０．３９４ｘ＋１０６．８３の線形近似の数式で表すことができる。線形回帰させた直線Ｐ１１では、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．３９４であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０６．８３となる。図１９では、２１ショットから２６ショットにおいて、２６ショット品が所定の圧力範囲の下限値を外れている。
【０１１６】
図１９において、２１ショットから２６ショットまでの１ショット前は、２０ショットから２５ショットとなる。粉末圧縮成形装置１０では、図１９において、１ショット前の２０ショットから２５ショットまでの６ショット分における整形材料１１ａの圧力を線形回帰させる。粉末圧縮成形装置１０は、図１９において、２０ショットから２５ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝−０．２６２７ｘ＋１０６．８の線形近似の数式で表すことができる（図１９の一点鎖線の直線Ｐ１０を参照）。直線Ｐ１０では、線形回帰させた線形の傾きの値が−０．２６２７であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０６．８となる。また、図１９において、２１ショットから２６ショットの１ショット後は、２２ショットから２７ショットとなる。粉末圧縮成形装置１０では、図１９において、２２ショットから２７ショットまでの６ショット分における成形材料１１ａの圧力を線形回帰させると、ｙ＝０．２０４９ｘ＋１０４.９２の線形近似の数式で表すことができる（図１９の二点鎖線の直線Ｐ１２を参照）。直線Ｐ１２では、線形回帰させた線形の傾きの値が０．２０４９であり、線形回帰させた線形の切片の値が１０４.９２となる。
【０１１７】
本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、前１ショットの線形回帰の値と傾きの下降に対して、切片が同じか上昇しており、次１ショットの線形回帰の値と比較すると傾きの値と、切片の値とが共に上昇傾向となる。この場合、粉末圧縮成形装置１０では、ショット品の前後において、成形材料１１ａの充填量の補正を行うと、圧縮成形体１１のばらつきが逆に大きくなる傾向にある。したがって、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、補正により成形された圧縮成形体１１のばらつきが大きくなることを抑制するため、充填量補正部８は成形材料１１ａの充填量を補正していない。また、本実施形態の粉末圧縮成形装置１０では、１６ショット品や２６ショット品の圧縮成形体１１のように、圧縮値の下限値から外れたショット品を含む圧縮成形体１１の６ショットの歩留まりの低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１  ダイス
１ａａ  貫通孔
２  パンチ
３  パンチ駆動部
４  位置計測部
５  圧力計測部
６  重量計測部
７  連続性判定部
８  充填量補正部
９  圧力判定部
１０  粉末圧縮成形装置
１１  圧縮成形体
１１ａ  成形材料
１２  成形体
１３  取出機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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