(57)【要約】【課題】駆動源の動力を効率良く成形金型に伝達させることにより成形効率を高める。【解決手段】相対的に型締め型開き可能に設けられる下型２０と上型１６とからなる成形金型１５と、下型２０及び上型１６を駆動させる駆動源８とを備える。駆動源８を固定子９と可動子１０、１１とからなるリニアモータ８によって構成し、固定子９を機体２の各支柱４の内面に設け、可動子１０、１１を両支柱４、４間に上下方向に駆動自在に設けられる可動盤５、６の各々の両端部に設け、可動盤５に上型１６を取り付け、可動盤６に下型１６を取り付ける。固定子９に対して可動子１０、１１を相対的に駆動させることにより、可動盤５、６と一体に上型１６及び下型２０が型締めする方向又は型開きする方向に駆動する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に型締め型開き可能に設けられる下型と上型とからなる成形金型と、前記下型及び前記上型を駆動させる駆動源とを備え、前記駆動源の作動により前記両型を相対的に型締めする方向に駆動させることにより、前記両型間で成形材料を圧縮成形して所定の形状の成形品を成形する成形装置において、前記駆動源をリニアモータによって構成したことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成形装置であって、前記リニアモータは、前記下型及び前記上型を駆動可能に支持する機体に設けられる固定子と、前記下型及び前記上型にそれぞれ設けられるとともに、前記固定子と所定の空隙を介して対向配置され、前記固定子に対して相対的に駆動する可動子とからなり、該可動子に前記下型又は上型を連結したことを特徴とする成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の成形装置であって、前記下型又は上型は、少なくとも二つの型からなり、各型にそれぞれ可動子を連結したことを特徴とする成形装置。
【請求項４】
相対的に型締め型開き可能に設けられる下型と上型とからなる成形金型と、前記下型及び前記上型を駆動可能に支持する機体に設けられる固定子、及び前記下型及び上型にそれぞれ設けられるとともに、前記固定子と所定の空隙を介して対向配置され、かつ前記固定子に対して相対的に駆動する前記下型又は上型に連結される可動子からなるリニアモータとを備え、前記可動子へ供給する電力を制御することにより、前記可動子の前記固定子に対する相対的な駆動を制御し、前記下型及び前記上型を相対的に型締めする方向又は型開きする方向に駆動させることを特徴とする成形装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形装置及び成形装置の制御方法に関し、特に、相対的に型締め型開き可能に設けられる下型と上型とからなる成形金型と、成形金型の下型及び上型を駆動させる駆動源とを備えた成形装置及び成形装置の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の成形装置の一例として、回転自在に設けられるボールネジと、ボールネジを回転駆動させるサーボモータと、ボールネジに螺着されてボールネジの回転に追従して上下動するナット部とからなる一対の上下動機構を上下方向に対向させて設け、上側の上下動機構のナット部の先端部に成形金型の上パンチを取り付け、下側の上下動機構のナット部の先端部に成形金型の下パンチを取り付け、両上下動機構間に位置した成形金型のダイの貫通孔内に上方から上パンチを嵌入可能とし、下方から下パンチを嵌入可能とした粉末成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、このような構成の成形装置の下側の上下動機構を作動させて、ダイの貫通孔内に下方から下パンチを所定の位置まで嵌入させ、この状態で貫通孔内に粉末状の成形材料を充填し、上側の上下動機構を作動させて上パンチをダイの貫通孔内に上方から嵌入させ、ダイと下パンチと上パンチとの間で成形材料を圧縮成形することにより所定の形状の成形品が成形されるものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５７４９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような構成の成形装置にあっては、ボールネジとナット部とをバックラッシュを介して機械的に接触させることにより動力を伝達させているため、動力を伝達させる際に騒音が発生してしまう。また、ボールネジとナット部との接触部の温度が上昇するとともに、磨耗が発生するため、サーボモータの出力を効率良くボールネジ及びナット部を介して成形金型に伝達させることができず、成形効率が低下してしまう。さらに、成形金型を高精度で位置決めすることができないため、成形品の成形精度が低下してしまう。
【０００６】
また、ボールネジの回転運動をナット部によって直線運動に変換することにより成形金型を上下方向に駆動させているため、成形金型の駆動速度を高めるにしても限界があり、成形金型の駆動速度を低く抑えなければならず、成形効率が低下してしまう。
【０００７】
さらに、サーボモータの加熱の影響によって成形金型の位置決め精度が影響を受け、サーボモータの温度が一定となるまで成形精度が一定しないため、成形開始初期の歩留りが悪く、成形効率が低下してしまう。
【０００８】
さらに、成形材料を圧縮成形するときに機体に生じる撓みによって成形品の高さ方向の寸法が影響を受けるため、成形品の寸法を高精度で制御することができず、成形品の成形精度が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、成形金型を駆動させる際に騒音が発生するようなことはなく、また、動力を伝達させる部分の温度が上昇したり、磨耗したりするようなことがなく、動力を効率良く成形金型に伝達させることができて、成形効率を大幅に高めることができるとともに、成形金型を高精度で位置決めすることができて、成形品の成形精度を大幅に高めることができ、さらに、成形金型の駆動速度を高めることができて、これによっても成形効率を大幅に高めることができ、さらに、成形開始初期から一定の形成精度で成形品を成形することができて、歩留りを高めることができるとともに、成形効率を高めることができ、そして、成形材料を圧縮成形する際に機体に撓みが生じるようなことはなく、高精度で成形品の寸法を制御することができて、成形品の成形精度を高めることができる、成形装置及び成形装置の制御方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。すなわち、請求項１に係る発明は、相対的に型締め型開き可能に設けられる下型と上型とからなる成形金型と、前記下型及び前記上型を駆動させる駆動源とを備え、前記駆動源の作動により前記両型を相対的に型締めする方向に駆動させることにより、前記両型間で成形材料を圧縮成形して所定の形状の成形品を成形する成形装置において、前記駆動源をリニアモータによって構成したことを特徴とする。
この発明による成形装置によれば、成形金型の下型と上型との間に成形材料を位置し、リニアモータを作動させて下型と上型とを型締めする方向に駆動させることにより、両型間で成形材料が圧縮成形されて所定の形状の成形品が成形されることになる。そして、成形後に、リニアモータを作動させて下型と上型とを型開きする方向に駆動させることにより、両型間から成形品が離型されることになる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の成形装置であって、前記リニアモータは、前記下型及び前記上型を駆動可能に支持する機体に設けられる固定子と、前記下型及び前記上型にそれぞれ設けられるとともに、前記固定子と所定の空隙を介して対向配置され、前記固定子に対して相対的に駆動する可動子とからなり、該可動子に前記下型又は上型を連結したことを特徴とする。
この発明による成形装置によれば、リニアモータの可動子に供給する電力を制御し、固定子に対して可動子を相対的に駆動させることにより、下型と上型とを型締めする方向又は型開きする方向に駆動させることができることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の成形装置であって、前記下型又は上型は、少なくとも二つの型からなり、各型にそれぞれ可動子を連結したことを特徴とする。
この発明による成形装置によれば、リニアモータの可動子に供給する電力を制御し、固定子に対して可動子を相対的に駆動させることにより、下型と上型とを型締めする方向又は型開きする方向に駆動させることができることになる。この場合、下型又は上型は、少なくとも二つの型から構成されているので、各型の可動子を固定子に対して相対的に駆動させることにより、下型と上型との型閉め型開きを多段階で行うことができる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、相対的に型締め型開き可能に設けられる下型と上型とからなる成形金型と、前記下型及び前記上型を駆動可能に支持する機体に設けられる固定子、及び前記下型及び上型にそれぞれ設けられるとともに、前記固定子と所定の空隙を介して対向配置され、かつ前記固定子に対して相対的に駆動する前記下型又は上型に連結される可動子からなるリニアモータとを備え、前記可動子へ供給する電力を制御することにより、前記可動子の前記固定子に対する相対的な駆動を制御し、前記下型及び前記上型を相対的に型締めする方向又は型開きする方向に駆動させることを特徴とする。
この発明による成形装置の制御方法によれば、下型と上型との間に成形材料を位置し、リニアモータの可動子に供給する電力を制御し、固定子に対して可動子を相対的に駆動させて、下型と上型とを型締めする方向に駆動させることにより、下型と上型との間で成形材料が圧縮成形されて、所定の形状の成形品が成形されることになる。そして、成形後に、固定子に対して可動子を相対的に駆動させて、下型と上型とを型開きする方向に駆動させることにより、下型と上型との間から成形品が離型されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明による成形装置の第１の実施の形態が示されていて、この成形装置１は、粉末成形装置として構成されたものであって、成形金型１５と、成形金型１５を駆動させる駆動源８と、成形金型１５を駆動可能に支持する機体２とを備えている。
【００１５】
機体２は、固定盤３と、固定盤３の上部に垂直に立設される一対の支柱４、４と、両支柱４、４間に設けられる一対の可動盤５、６とから構成されるものであって、各可動盤５、６は、両支柱４間に水平かつ上下方向に可動自在に設けられるようになっている。
【００１６】
成形金型１５は、相対的に型締め型開き可能に設けられる上型１６と下型２０とからなるものであって、上型１６は上側の可動盤５に取り付けられ、下型２０は下側の可動盤６に取り付けられている。
【００１７】
上型１６は、小径部１９と大径部１８とからなる二段円柱状の上パンチ１７を有し、この上パンチ１７は、上側の可動盤５の下面中央部に軸線が垂直方向を向くように一体に取り付けられ、上側の可動盤５と一体に上下方向に駆動するようになっている。上パンチ１７は、上側の可動盤５と一体に上下方向に駆動した際に、小径部１９が後述するダイ２１の貫通孔２２内に上方から相対的に嵌入するようになっている。
【００１８】
下型２０は、中心部に上下方向に貫通する貫通孔２２が設けられる板状のダイ２１と、円柱状の下パンチ２３とを備えている。ダイ２１は、下側の可動盤６の上面中央部に貫通孔２２の軸線が上パンチ１７の軸線と一致するように一体に取り付けられ、下側の可動盤６と一体に上下方向に駆動するようになっている。下パンチ２３は、固定盤３の上面中央部にダイ２１の貫通孔２２と軸線が一致するように一体に取り付けられるようになっている。下パンチ２３は、下側の可動盤６と一体にダイ２１が上下方向に駆動した際に、ダイ２１の貫通孔２２内に下方から相対的に嵌入するようになっている。
【００１９】
駆動源８は、リニアモータ８であって、各支柱４の内面側に上下方向に沿って設けられる固定子９と、各可動盤５、６の両端部にそれぞれ設けられるとともに、固定子９と所定の空隙を介して対向配置され、固定子９に対して相対的に駆動する可動子１０、１１とから構成されている。
【００２０】
固定子９と可動子１０、１１の組合せとしては、例えば、マグネットプレートからなる固定子９と、固定子９と所定の空隙を介して対向配置されるコイルプレートの溝内にコイルを巻回させた可動子１０、１１との組合せが挙げられる。
【００２１】
そして、このような組合せを採用した場合には、可動子１０、１１のコイルに供給する電力を制御部によって制御することにより、可動子１０、１１と固定子９との間に発生する磁界により、可動子１０、１１が固定子９に対して相対的に駆動するものである。
【００２２】
従って、固定子９を各支柱４の内面側に設け、可動子１０、１１を各可動盤５、６の両端部にそれぞれ設けて、固定子９に対して各可動盤５、６の両端部の可動子１０、１１を同期させて駆動させることにより、各可動盤５、６が水平を保った状態で上下方向に駆動し、各可動盤５、６に取り付けられている上パンチ１７及びダイ２１が各可動盤１０、１１と一体に上下方向に駆動するものである。
【００２３】
この場合、固定子９には、可動子１０、１１の位置を検出するリニアスケール１３が設けられ、このリニアスケール１３が検出した信号に応じて制御部が可動子１０、１１に供給する電力を制御することにより、可動子１０、１１を所定の位置に高精度で位置決めすることができるものである。
【００２４】
そして、上記のように構成した成形装置１のリニアモータ８の下側の可動盤６の両可動子１１、１１を同期させて駆動させることにより、下側の可動盤６と一体にダイ２１を下方向に駆動させて所定の位置に位置決めし、ダイ２１の貫通孔２２内に下方から所定の位置まで下パンチ２３を相対的に嵌入させ、下パンチ２３の上部に所定の成形空所２４を形成し、この成形空所２４内に粉末状の成形材料２５を所定量充填する。
【００２５】
そして、リニアモータ８の上側の可動盤５の両可動子１０、１０を同期させて駆動させることにより、上側の可動盤５と一体に上パンチ１７を下方向に駆動させ、ダイ２１の貫通孔２２内に上方から上パンチ１７の小径部１９を相対的に嵌入させ、成形空所２４内に充填した成形材料２５をダイ２１と下パンチ２３と上パンチ１７との間で圧縮成形し、成形空所２４の形状に合致した成形品を成形する。
【００２６】
この場合、上側の可動盤５と一体に上パンチ１７を小刻みに上下方向に駆動（振動）させることにより、成形空所２４内に均等に成形材料２５を行き渡らせることができるので、高密度の成形品を成形することができるものである。
【００２７】
そして、成形終了後に、上側の可動盤５の両可動子１０、１０を同期させて駆動させることにより、上側の可動盤５と一体に上パンチ１７を上方向に駆動させて、上パンチ１７をダイ２１の貫通孔２２内から離脱させるとともに、下側の可動盤６の両可動子１１、１１を同期させて駆動させることにより、下側の可動盤６と一体にダイ２１を下方に駆動させて、ダイ２１の貫通孔２２から下パンチ２３を上方に突出させ、成形品を成形空所２４から離型させる。このようにして、所定の形状の成形品を得ることができるものである。
【００２８】
上記のように構成したこの実施の形態による成形装置１にあっては、リニアモータ８の可動子１０、１１を固定子９に対して相対的に駆動させることにより、上側の可動盤５と下側の可動盤６とを上下方向に駆動させて、上パンチ１７とダイ２１と下パンチ２３とからなる成形金型１５の型締め型開きを行うように構成したので、従来のボールネジとナット部とを組み合わせたもののように、バックラッシュを介して動力を伝達させるようなことはなく、静かな運転が可能となる。また、可動子１０、１１は固定子９に対して非接触となっているので、可動子１０、１１を固定子９に対して相対的に駆動させても、その部分の温度が上昇したり、磨耗したりするようなことはなく、リニアモータ８の出力を効率良く各可動盤５、６を介して上パンチ１７及びダイ２１に伝達させることができ、成形効率を大幅に高めることができることになる。さらに、可動子１０、１１の固定子９に対する相対的な位置決めを高精度で制御することができるので、各可動盤５、６を介しての上パンチ１７及びダイ２１の上下方向の位置を高精度で位置決めすることができ、成形品の成形精度を大幅に高めることができることになる。
【００２９】
さらに、リニアモータ８の可動子１０、１１の直線運動をそのまま各可動盤５、６を介して上パンチ１７及びダイ２１に伝達させているので、上パンチ１７及びダイ２１の駆動速度を大幅に高めることができ、これによっても成形効率を大幅に高めることができることになる。
【００３０】
さらに、リニアモータ８の固定子９と可動子１０、１１とは非接触となっているので、その部分の温度が上昇するようなことはなく、成形開始初期にリニアモータ８の温度上昇によって成形精度が影響を受けるようなことはなく、歩留りを大幅に高めることができ、これによっても成形効率を大幅に高めることができることになる。
【００３１】
さらに、成形材料２４を圧縮成形するときに機体２には殆ど撓みが生じないので、各可動盤５、６の上下方向の位置、すなわち上パンチ１７及びダイ２１の上下方向の位置（成形品の高さ方向の寸法）を高精度で制御することができ、これにより成形品の成形精度を大幅に高めることができることになる。
【００３２】
図２には、本発明による成形装置の第２の実施の形態が示されていて、この成形装置１は、上下方向に段差のある粉末成形品を成形するためのものであり、２つのダイ２１、ダイ３０を備えたものである。ダイ２１が取り付けられる下側の可動盤６の下方に第２の下側の可動盤７が設けられ、この第２の下側の可動盤７の端部に可動子１２が設けられ、固定子９に対して可動子１１、１２が駆動されることにより、ダイ２１、ダイ３０が各別に駆動されるようになっており、その他の構成は前記実施の形態に示すものと同様である。
【００３３】
この実施の形態に示す成形装置１にあっては、成形対象が上下方向に段差を有するもの、即ち上部、下部の径が異なるものであっても、ダイ２１、ダイ３０の駆動、及び上パンチ１７、下パンチ２３の駆動を各別に制御することにより、充填される粉末の密度を均一にすることができる。
そして、前述したものと同様の作用、効果を得ることができる。
【００３４】
図３及び図４には、本発明による成形装置の第３の実施の形態が示されていて、この成形装置１は、各可動盤５、６を円板状に形成して、各可動盤５、６の左右端部及び前後端部にそれぞれ可動子１０、１１を設け、各可動子１０、１１に対向する各支柱４の内面側に上下方向に沿ってそれぞれ固定子９、９を設け、各固定子９、９と各可動子１０、１１とを所定の空隙を介して対向させて駆動源であるリニアモータ８を構成したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様であるので、前記第１の実施の形態に示すものと同様の部分には同一の番号を付してその詳細な説明は省略するものとする。
【００３５】
そして、この実施の形態に示すものにあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様の作用、効果を奏するものである。また、この実施の形態においては、可動盤５、６の左右端部及び前後端部にリニアモータ８が設けられているので、リニアモータ８全体としての容量を第１の実施の形態に示すものよりも増大させることができるものである。
【００３６】
なお、上型と下型とは、上記の実施の形態に限られることなく、２つ以上の任意の数で構成してよく、その場合には、上型及び下型を構成する部品の数に応じた可動盤を支柱間に設けるとともに、各可動盤の両端部に可動子をそれぞれ設けて、各可動盤の両端部の両可動子を同期させて駆動させることにより、成形金型の型締め型開きを行うようにすれば良いものである。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の成形装置及び成形装置の制御方法によれば、リニアモータの作動によって成形金型の下型と上型とを駆動させるように構成したので、ボールネジ等によって動力を伝達させることにより成形金型を駆動させるもののように、バックラッシュを介して動力を伝達させるようなことがないので、静かな運転が可能となる。また、動力伝達部分が温度上昇したり、磨耗したりすることがないので、リニアモータの出力を効率良く下型及び上型に伝達させることができ、成形効率を大幅に高めることができる。さらに、リニアモータを電気的に制御することにより、下型及び上型の位置を高精度で制御することができるので、成形品の成形精度を大幅に高めることができる。さらに、リニアモータの直線運動をそのまま下型及び上型に伝達させることができるので、下型及び上型の駆動速度を大幅に高めることができ、これによっても成形効率を高めることができる。さらに、リニアモータの駆動部分の温度が上昇するようなことはないので、成形初期にリニアモータの温度上昇によって成形精度が影響を受けるようなことはなく、歩留りを大幅に高めることができ、これによっても成形効率を大幅に高めることができることになる。さらに、成形材料を圧縮成形する際に機体には殆ど撓みが生じないので、下型及び上型の上下方向の位置を高精度で制御することができ、これにより成形品の成形精度を大幅に高めることができる。さらに、下型及び上型を少なくとも二つの型で構成することにより、成形材料を多段階で圧縮成形することができるので、種々の形状成形品に対応することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による成形装置の第１の実施の形態の全体を示した概略図である。
【図２】本発明による成形装置の第２の実施の形態の要部を示した概略図である。
【図３】本発明による成形装置の第３の実施の形態の全体を示した概略正面図である。
【図４】図３の平面図である。
【符号の説明】
１  成形装置
８  駆動源（リニアモータ）
９  固定子
１０、１１、１２  可動子
１５  成形金型
１６  上型
１７  上パンチ
２０  下型
２１、３０  ダイ
２３  下パンチ
２５  成形材料
【図１】
2004276082.tif 000003
【図２】
2004276082.tif 000004
【図３】
2004276082.tif 000005
【図４】
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