(57)【要約】【課題】金型の温度変化に着目し、この温度変化があった場合においても、製品寸法を高精度に維持することを可能とする技術を提案する。【解決手段】加圧成形を行う金型の温度（金型温度Ｔ）を温度センサ２０にて検出し、前記金型の温度に基づいて、前記金型にて形成されるキャビティ５の加圧方向の寸法Ｌが設定されることとするものであり、前記寸法Ｌの設定は、加圧方向に移動する金型（上側パンチ３）の加圧時における停止位置Ｓを規定することにより設定されることとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧成形を行う金型の温度を温度センサにて検出し、前記金型の温度に基づいて、前記金型にて形成されるキャビティの加圧方向の寸法が設定される、加圧成形方法。
【請求項２】
前記温度センサによる金型温度の検出は、少なくとも前記金型による成形サイクル毎に行う、ことを特徴とする、請求項１に記載の加圧成形方法。
【請求項３】
前記キャビティの加圧方向の寸法の設定は、加圧方向に移動する金型の加圧時における停止位置を規定することにより設定される、ことを特徴とする、請求項１、又は、請求項２に記載の加圧成形方法。
【請求項４】
加圧成形を行う金型の温度を検出するための温度センサと、前記温度センサの検出値に基づいて加圧方向に移動する金型の加圧時における停止位置を算出するプログラムを具備するコントローラと、前記コントローラにて求められる停止位置に前記金型を停止させるための加圧装置、を具備する加圧成形装置。
【請求項５】
前記温度センサによる金型温度の検出は、少なくとも前記金型による成形サイクル毎に行う、ことを特徴とする請求項４に記載の加圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧成形における製品寸法精度の向上を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末成形等の加圧成形において、金型の停止位置を決定するためのストッパを備え、製品寸法の精度を確保するための技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、ダイスに対して移動自在とするパンチが複数の部位に分割して構成され、前記各部位をストッパプレートにて機械的に停止させる、即ち、メカストッパの機構が構成されるものとしている。
【０００３】
ところで、特に焼結金属機械部品等を作成する粉末成形において、成形を続けていくと、摩擦発熱によって、ダイスやパンチ等からなる金型の温度が上昇し、金型の寸法が増加する（熱膨張）。このため、例えば、上下の金型で加圧して成形する製品の厚さは、金型の温度の上昇に伴って減少することになる。また、逆に、金型の温度が低下した場合、即ち、環境温度が低い場合では、金型の寸法は減少するものと考えられ、この場合では、製品の厚さは、金型の温度の低下に伴って増加することになる。
【０００４】
仮にこのような金型の温度変化を考慮しないで成形を続けた場合には、結果として、製品の寸法精度にばらつきが生じ、また、規定の寸法精度を得られない不良品が製作されてしまうことになる。
【特許文献１】特開２００４−１３０３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、金型の温度変化に着目し、この温度変化があった場合においても、製品寸法を高精度に維持することを可能とする技術を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１に記載のごとく、加圧成形を行う金型の温度を温度センサにて検出し、前記金型の温度に基づいて、前記金型にて形成されるキャビティの加圧方向の寸法が設定されることとするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載のごとく、前記温度センサによる金型温度の検出は、少なくとも前記金型による成形サイクル毎に行うこととするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載のごとく、前記キャビティの加圧方向の寸法の設定は、加圧方向に移動する金型の加圧時における停止位置を規定することにより設定されることとするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載のごとく、加圧成形を行う金型の温度を検出するための温度センサと、前記温度センサの検出値に基づいて加圧方向に移動する金型の加圧時における停止位置を算出するプログラムを具備するコントローラと、前記コントローラにて求められる停止位置に前記金型を停止させるための加圧装置を具備する加圧成形装置とするものである。
【００１１】
また、請求項５に記載のごとく、前記温度センサによる金型温度の検出は、少なくとも前記金型による成形サイクル毎に行うこととするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１、４に記載の発明によれば、金型温度の変化に応じて自動的に金型の規定の停止位置が補正され、成形製品の製品厚さを常に規定の閾値の範囲に収めることができる。
【００１３】
また、請求項２、５に記載の発明によれば、金型温度をリアルタイムでモニタリングすることができ、成形直前の金型温度に合わせて加圧成形時の金型停止位置の補正を行うことができる。よって、製品寸法を高精度に維持することができる。
【００１４】
また、請求項３、４によれば、既に移動することが前提となる金型の停止位置を補正することとなるため、装置構成をそのままに、停止位置の補正をソフト的な変更によって実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１に示すごとく、本実施例の加圧成形装置１００では、ダイス１に下側から挿入される下側パンチ２と、同じく、ダイス１に上側から挿入される上側パンチ３とから金型４が構成される。また、前記ダイス１、下側パンチ２、及び、上側パンチ３にて囲まれて形成されるキャビティ５には、粉末材料１０が充填され、前記上側パンチ３を前記キャビティ５に挿入するように押圧することで、成形製品６が製作されるようになっている。また、このキャビティ５の加圧方向の寸法Ｌは、成形製品６の製品厚さＭより決定されるようになっている。
【００１６】
また、図１に示すごとく、前記上側パンチ３は、図において上下方向に移動する加圧プレート７の下面に固定され、この加圧プレート７と一体となって上下に移動するようになっており、前述の成形時には、加圧プレート７が下側に移動することによって、上側パンチ３による加圧成形が行われるようになっている。
【００１７】
また、図１に示すごとく、前記加圧プレート７は、その上面が油圧ロッド８の下端に接続されており、図示せぬ油圧サーボ機構の駆動による前記油圧ロッド８の伸縮によって、上下移動することとしている。
【００１８】
また、図１に示すごとく、前記下側パンチ２は、ベースプレート９に設置されており、該ベースプレート９の側を固定側として、前記加圧プレート７が上下移動するように構成されている。図１の左側では、前記上側パンチ３を上昇させた状態で（上昇位置）、粉末材料１０がキャビティ５に充填される、成形が行われる前の状態を示しており、右側では、前記上側パンチ３を下降させて、粉末材料１０が加圧されて成形製品６が製作される状態を示している。尚、上下のパンチ等の型の構造については、図１の例に限定されるものではなく、例えば、上下のパンチをそれぞれ分割型に構成し、多段成形することとしてもよい。
【００１９】
また、図１に示すごとく、前記上側パンチ３が上昇位置であるときにおいて、前記上側パンチ３の温度を測定するための温度センサ２０が設けられている。本実施例では、この温度センサ２０は、非接触式の赤外線センサにて構成され、前記上側パンチ３の外周表面３ａの温度を測定することとしている。
【００２０】
尚、このような非接触式の温度センサを利用するほか、熱伝対を上側パンチ３の内部に設けることや、接触式の温度センサを利用することも考えられ、上側パンチ３の大きさや構造に応じて適宜、最適な温度センサを適用することが望ましい。さらに、上側パンチ３の温度を測ることとする代わりに、下側パンチ２の温度やダイス１の温度を図ることとしてもよく、前記キャビティ５の近傍に位置することとなる部位の温度を測ることとすることによれば、本実施例の効果を得ることが可能となる。
【００２１】
また、図２に示すごとく、前記温度センサ２０にて検出された上側パンチ３の温度、即ち、金型温度Ｔは、コントローラ３０に入力される。このコントローラ３０は、前記上側パンチ３（加圧プレート７）を駆動する油圧サーボ機構４０を制御するものである。そして、コントローラ３０は、前記金型温度Ｔに基づいて、前記上側パンチ３の下降時（加圧完了時）における停止位置Ｓを求め、この停止位置Ｓの情報を油圧サーボ機構４０に出力するプログラムを実行するようにしている。
【００２２】
このプログラムは、例えば、図３に示すごとく、金型温度Ｔと、前記金型温度Ｔに対応する停止位置Ｓを規定して記憶したテーブル５０を参照して、前記油圧サーボ機構４０に停止位置Ｓを出力するものである。
【００２３】
そして、図３に示すテーブル５０の場合、前記温度センサ２０にて検出される温度が４０℃以上、５０℃未満である場合には、或る規定の停止位置Ａが停止位置Ｓとして定義される。また、この温度４０℃以上、５０℃未満が基準温度として定義されることとしている。
【００２４】
また、前記停止位置Ａを基準として、３０℃以上、４０℃未満である場合には、０．０４ｍｍだけ低い位置で上側パンチ３を停止させることとし、さらに、前記温度が３０℃未満である場合には、０．０８ｍｍだけ低い位置で上側パンチ３を停止させることとしている。このように、検出温度が前記基準温度よりも低い場合では、前記上側パンチ３が収縮し、上下寸法（加圧方向の寸法）が短くなっていることと考えられることから、前記上側パンチ３を基準となる前記停止位置Ａより低い位置（加圧方向に進めた位置）で停止させることとするものである。そして、これにより、成形製品６の厚さ寸法が、厚くなる方向に変更されることを防止するものである。
【００２５】
一方、前記停止位置Ａを基準として、前記温度センサ２０により検出される温度が５０℃以上となる場合には、０．０３ｍｍだけ高い位置で上側パンチ３を停止させることとしている。このように、検出温度が前記基準温度よりも高い場合では、前記上側パンチ３が熱膨張し、上下寸法（加圧方向の寸法）が長くなっていることと考えられることから、前記上側パンチ３を基準となる前記停止位置Ａより高い位置（加圧方向に対し戻した位置）で停止させることとするものである。そして、これにより、成形製品６の厚さ寸法が、薄くなる方向に変更されることを防止するようにするものである。
【００２６】
図４は、成形個数と、製品厚さＭ（平均値）、及び、金型温度Ｔの関係を示したものである。まず、製品厚さＭについて、二つの閾値ＴＨ１・ＴＨ２が設定され、この二つの閾値ＴＨ１・ＴＨ２の間に前記製品厚さＭが存在する場合には、成形製品６に要求される寸法精度がクリアできることとされている。また、前記金型温度Ｔについては、成形個数が増えるに従って、上昇していくことが示されている。
【００２７】
この図４において、まず、成形個数が増加してＮ１個製作され、金型温度Ｔが上昇して温度Ｔ１を超えたときに、前記プログラムによって、前記停止位置Ａを補正することによって最適な停止位置Ｓが設定され、これにより、減少傾向にあり、前記閾値ＴＨ１よりも薄くなるところの製品厚さＭの値が、次の成形製品において、増加されることになる。同様に、Ｎ２個製作された状態で、金型温度Ｔが温度Ｔ２を超えたときにおいても、前記プログラムによって前記停止位置Ａを補正することによって最適な停止位置Ｓが設定され、前記閾値ＴＨ１よりも薄くなることを回避できる。
【００２８】
以上のように、本実施例では、図１に示すごとく、加圧成形を行う金型の温度（金型温度Ｔ）を温度センサ２０にて検出し、前記金型の温度に基づいて、前記金型にて形成されるキャビティ５の加圧方向の寸法Ｌが設定されることとするものであり、前記寸法Ｌの設定は、加圧方向に移動する金型（上側パンチ３）の加圧時における停止位置Ｓを規定することにより設定されることとするものである。
【００２９】
また、本実施例では、図１に示すごとく、加圧成形を行う金型の温度（金型温度Ｔ）を検出するための温度センサ２０と、前記温度センサ２０の検出値に基づいて加圧方向に移動する金型（上側パンチ３）の加圧時における停止位置Ｓを求めるプログラムを具備するコントローラ３０と、前記コントローラ３０にて求められる停止位置Ｓに前記金型を停止させるための加圧装置（油圧サーボ機構４０・油圧ロッド８）を具備する加圧成形装置１００とするものである。
【００３０】
そして、本実施例によれば、金型温度Ｔの変化に応じて自動的に上側パンチ３の規定の停止位置Ａが補正され、成形製品６の製品厚さＭを常に規定の閾値ＴＨ１・ＴＨ２の範囲に収めるようにすることができる。また、温度センサ２０にて検出される金型温度Ｔに基づいて前記停止位置Ｓが決定されることとしているため、加圧成形装置１００が設置される環境の温度が変更した場合でも、この環境の温度の変化に自動的に対応することができる。
【００３１】
また、本実施例では、前記キャビティ５の加圧方向の寸法Ｌ（図１参照）の設定は、加圧方向に移動する金型、即ち、上側パンチ３の加圧時における停止位置を規定することにより設定されることとしており、これによれば、既に移動することが前提となる金型の停止位置を補正することとなるため、装置構成をそのままに、停止位置の補正をソフト的な変更によって実施することが可能となる。つまり、前記寸法Ｌの変更は、本実施例の場合の下側パンチ２を移動させることによっても可能であるが、この場合は、下側パンチ２を移動さえる機構が新たに必要となるが、本実施例では、移動する上側パンチ３の停止位置Ｓをソフト的に変更することだけでも対応することが可能となり、コスト、装置構成の単純化、さらには製品品質の向上という面で好適なものとなる。
【００３２】
また、以上のように自動的に前記停止位置Ｓが決定されることにより、作業者による設定作業、調整作業の省略といった労力の低下、また、試作品の作成による材料ロスの低減、さらには、これらに伴う作業時間の短縮といったメリットが得られる。また、成形製品６の製品厚さＭを規定の閾値ＴＨ１・ＴＨ２に収めることができることになるため、製作数が増加した場合であっても、製品品質を維持し続けることが可能となる。
【００３３】
また、前記温度センサ２０による金型温度Ｔの検出は、少なくとも前記金型による成形サイクル毎、例えば、上側パンチ３が加圧後上昇したときに、その都度行うこととすることにより、金型温度をリアルタイムでモニタリングすることができ、成形直前の金型温度に合わせて加圧成形時の金型停止位置の補正を行うことができる。よって、製品寸法を高精度に維持することができる。
【００３４】
そして、以上の実施例は、高精度な焼結金属機械部品等を作成する粉末成形においては、摩擦発熱による金型の温度変化の影響が大きいため、特に好適なものとなる。また、この実施例の技術は、粉末成形プレスメーカー、粉末成形部品製造メーカーや、自動車メーカーなど、様々な業種における粉末成形において、その製品精度の向上に高く寄与するものと期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】加圧成形装置の実施例について示す図。
【図２】制御に関する温度センサ、コントローラ、油圧サーボについて示す図。
【図３】コントローラに記憶される金型温度に対応する停止位置の設定を定義したテーブルについて示す図。
【図４】成形個数と金型温度、製品厚さの関係について示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１    ダイス
２    下側パンチ
３    上側パンチ
３ａ    外周表面
４    金型
５    キャビティ
６    成形製品
７    加圧プレート
８    油圧ロッド
９    ベースプレート
１０    粉末材料
２０    温度センサ
３０    コントローラ
４０    油圧サーボ機構
１００    加圧成形装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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