(57)【要約】【課題】上パンチやダイに対するフロートパンチの位置を適切に保ってフロートパンチの上下動を容易に設定することのできる粉末成形機及びそれを用いた粉末成形方法を提供する。【解決手段】周期Ｔで上下動可能に設けられたダイ１０の貫通孔１０ａに下方から嵌合されたフロートパンチ２２の上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定部を制御部２５に設け、時間に対応する軸として偏心カムの回転角を横軸に用いて、ダイ１０と上パンチ３０の高さ位置の時間による変化、並びに、フロートパンチ２２の高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線としてモニター２７上に表示させるようにした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周期で上下動可能に設けられた原料粉末が充填されるダイと、前記周期で上下動するとともに、前記原料粉末を加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、
前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する作動曲線表示部を備えていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形機において、
前記ダイには、上下に貫通する貫通孔が設けられ、
前記ダイの前記貫通孔に下方から嵌合して前記貫通孔の内側の側面とで原料粉末が充填される圧粉体成形用穴を画成するとともに、前記周期で上下動するフロートパンチと、前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段とを有していることを特徴とする粉末成形機。
【請求項３】
請求項２に記載の粉末成形機において、
前記作動曲線表示部は、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示するように構成されていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の粉末成形機において、
前記周期で前記フロートパンチを上下に駆動させるフロートパンチ駆動機構を有し、
前記フロートパンチ駆動機構は、前記フロートパンチの上下動の設定に基づき前記フロートパンチを数値制御して駆動するように構成されていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項５】
所定の周期で上下動可能に設けられ、かつ、上下に貫通する貫通孔を有するダイと、前記ダイの前記貫通孔に下方から嵌合して前記貫通孔の内側の側面とともに原料粉末が充填される圧粉体成形用穴を画成するとともに、前記周期で上下動するフロートパンチと、前記周期で上下動するとともに、前記貫通孔に上方から挿入されて前記原料粉末を前記圧粉体成形用穴内で加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、
前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段と、前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示するとともに、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示する作動曲線表示部とを備えていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の粉末成形機において、
前記フロートパンチ上下動入力設定手段は、前記周期内の複数の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力する作動点入力手段と、これら入力された時刻での前記フロートパンチの高さ位置を結ぶ時間の関数を設定し、前記周期内の全ての時刻での前記フロートパンチの高さ位置を設定する高さ設定手段とを備えていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項７】
請求項６に記載の粉末成形機において、
前記上パンチは、前記上パンチの先端が下降しながら前記原料粉末を加圧し、最下位置にて前記原料粉末の加圧を終了するよう設けられ、
前記作動点入力手段は、前記原料粉末が前記圧粉体成形用穴内に充填されるときの前記フロートパンチの充填高さを入力する充填高さ入力手段と、前記原料粉末の加圧にともない前記フロートパンチを前記充填高さから下降させる加圧下降開始時刻を入力する加圧下降開始時刻入力手段と、前記原料粉末の加圧が終了するときの前記フロートパンチの加圧終了高さを入力する加圧終了高さ入力手段と、前記圧粉体を前記圧粉体成形用穴から抜き出し始めるときの前記フロートパンチの抜出開始高さを入力する抜出開始高さ入力手段と、前記フロートパンチが前記抜出開始高さに到達する時刻を入力する抜出開始高さ到達時刻入力手段と、前記圧粉体の前記圧粉体成形用穴からの抜き出しにともない、前記フロートパンチを前記抜出開始高さから下降させる抜出下降開始時刻を入力する抜出下降開始時刻入力手段と、前記加圧下降開始時刻と前記抜出下降開始時刻の間の複数の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さを中間作動点として入力する中間作動点入力手段とを有し、
前記高さ設定手段は、前記フロートパンチの先端と前記上パンチの先端とが前記原料粉末の加圧の終了時に最も近接して前記圧粉体を成形するように、前記加圧下降開始時刻と前記抜出下降開始時刻の間で、前記充填高さと前記加圧終了高さと前記抜出開始高さと前記複数の中間作動点とを結ぶ所定の時間の関数を設定するように設けられていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項８】
請求項７に記載の粉末成形機において、
前記周期内の全ての時刻における設定された前記フロートパンチの高さ位置と前記上パンチの高さ位置を比較する高さ比較演算部を有し、
前記高さ比較演算部は、前記フロートパンチの高さ位置と、前記上パンチの高さ位置とが所定の時刻において同一になるよう設定される場合に、所定の信号を出力するように構成されていることを特徴とする粉末成形機。
【請求項９】
請求項２から請求項８のいずれかに記載の粉末成形機を用いて前記圧粉体を成形する粉末成形方法であって、
前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する第一の作動曲線表示工程と、前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定工程と、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示する第二の作動曲線表示工程とを有することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の粉末成形方法において、
前記ダイと前記上パンチの作動曲線と前記フロートパンチのフロートパンチ作動曲線とを比較して、前記周期内の前記ダイと前記上パンチに対する前記フロートパンチの高さ位置を調整するよう前記フロートパンチの高さ位置を再入力するフロートパンチ上下動調整工程を有することを特徴とする粉末成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイに設けられた貫通孔に上下動可能なフロートパンチが下側から嵌合されて画成された金型内に原料粉末を充填し、この貫通孔に上パンチを上側から挿入して原料粉末を加圧圧縮し、焼結部品の製造に用いられる圧粉体を成形する粉末成形機に係り、特に、偏心カム等を用いた駆動機構によって機械的な周期的上下運動を行う上パンチないしはダイに対し、数値制御可能な油圧シリンダー等の駆動機構によって駆動可能とされたフロートパンチの上下運動を設定する際に用いられて好適な粉末成形機及びそれを用いた粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結部品の製造に用いる圧粉体は、Ｆｅ系、Ｃｕ系といった原料粉末を金型内で加圧成形することにより形成される。このような圧粉体の成形機として、ダイと下パンチで画成される金型内に原料粉末を充填し、上方より上パンチを降下させて原料粉末を加圧して圧粉体を形成する粉末成形機が知られている。
【０００３】
例えば、図９で示すようなボス部とフランジ部とを有する段付きの圧粉体Ｐを成形するには、図１０（ａ）で示すように下パンチを分割した粉末成形機が用いられる。すなわち、下パンチ１００は、高さ位置が固定された固定パンチ１１０と、この固定パンチ１１０の外側に嵌合されて上下動可能に設けられたフロートパンチ１２０とからなり、これらがダイ２００に上下方向に貫設された貫通孔２００ａの下側より嵌入されて、貫通孔２００ａの内側の側面との間に原料粉末Ｏが充填される金型を画成する。そして、圧粉体Ｐを成形する際には、この金型内に原料粉末が充填された状態で、上側より上パンチ３００が貫通孔２００ａに嵌合挿入され、さらに、この上パンチ３００が下降しながらその先端で原料粉末を加圧圧縮する。加圧終了後、図１０（ｂ）に示すように、上パンチ３００と固定パンチ１１０との間で挟まれた部分がボス部Ｐ１となり、上パンチ３００とフロートパンチ１２０との間で挟まれた部分がフランジ部Ｐ２となり、圧粉体Ｐの全体が成形される。
【０００４】
ここで、図１０にも示されるように、上パンチ３００が下降するとともに、フロートパンチ１２０も下降する。このように、下パンチ１００を分割してフロートパンチ１２０を上下動可能とするのは、圧粉体の圧縮比εを圧粉体Ｐのボス部Ｐ１とフランジ部Ｐ２とで等しくするためである。つまり、仮に、下パンチを分割せず、単一の固定パンチだけで構成するならば、フランジ部Ｐ２の厚みがボス部Ｐ１の全長より小さいことから明らかなように、ボス部Ｐ１に対してフランジ部Ｐ２の密度が高くなるためである。
【０００５】
原料粉末の中には、圧縮後著しい復元力を示すものがあり、圧粉体をダイの中から抜き出す際、不均等なスプリングバックにより圧粉体に亀裂が生じたり、変形したりすることが多く見られる。とりわけ、複雑な形状を有したものに関しては例えばフランジの部分等に著しい。そこで、フロートパンチの動きを数値制御することにより、このスプリングバックを防ぐように、フランジ部等、変形しやすい部分を一定の時間一定の法則に従って加圧できるように時間を追ってフロートパンチの上下動を細かく設定する必要がある。
このため、上述したような上下動可能なフロートパンチは、油圧シリンダーのピストン等に連結され、サーボバルブ等によって上下の動きが数値制御可能とされるといったように、ＣＮＣダイセットとして知られる機構により複雑な動きを任意の速度で設定することができるよう構成されている。これは、上パンチやダイを駆動させるために通常よく用いられる偏心カム等を用いた駆動機構とは異なるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような、偏心カム等の機械的な駆動機構を上パンチやダイの駆動に用いている粉末成形機は、上パンチやダイの動きがある程度拘束されたものとなっている。例えば、上パンチは、時間と共にサインカーブに似たトグルカーブを描いて周期的に上下に運動するように構成されており、成形したい圧粉体の高さに合わせて運動の範囲の上下方向の位置が設定できるにすぎない。また、ダイの動きにしても、圧縮比から要求される原料粉末が十分充填されるよう、原料粉末充填時の高さ位置の設定が可能とされている他、原料粉末の加圧に伴いダイの下降を開始させるタイミングの設定、並びに、圧粉体が成形される際の高さ位置の設定等が可能とされているにすぎない。
【０００７】
一方、数値制御可能とされたフロートパンチは、これらダイや上パンチの動作とは全く独立に動き方を設定することができる。ところが、ダイや上パンチは、フロートパンチの動作の設定に合わせて自在に動作を設定できるものではないから、フロートパンチの動作の設定を誤れば、上パンチと衝突して先端を破損したり、ダイから抜けてしまうといった恐れが存在していた。そして、このような問題があるにもかかわらず、フロートパンチの動作の設定の際に、ダイや上パンチの位置に対するフロートパンチの位置が把握し難く、このため、フロートパンチの動作の設定が困難であるという欠点を有していた。
【０００８】
確かに、これらの問題が生じないようなダイや上パンチに対するフロートパンチの相対位置を得るように、ダイや上パンチの動きと同調させたフロートパンチの動きを予め設定しておき、原料粉末の充填時の高さ位置、圧粉体を成形終了する際の高さ位置、上パンチに対する動作速度等、限られたパラメータからフロートパンチの動きを設定することも可能ではある。しかしこれでは、自在に動作の設定が可能という数値制御の利点が著しく削がれてしまうという問題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、上パンチやダイに対するフロートパンチの位置を適切に保ってフロートパンチの上下動を容易に設定することのできる粉末成形機及びそれを用いた粉末成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために、本発明は、以下の構成を採用した。すなわち、請求項１に記載の発明は、所定の周期で上下動可能に設けられた原料粉末が充填されるダイと、前記周期で上下動するとともに、前記原料粉末を加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する作動曲線表示部を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、ダイと上パンチの高さ位置の時間的な変化が作動曲線として時間に対応する軸を用いて作動曲線表示部に表示される。ここで、時間に対応する軸とは、時間そのものでもよいし、あるいは、ダイや上パンチを駆動する偏心カム、モータ等の回転角でもよい。このような構成としたことにより、ダイと上パンチの動きを視覚的に認識することができ、設定が容易となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の粉末成形機において、前記ダイには、上下に貫通する貫通孔が設けられ、前記ダイの前記貫通孔に下方から嵌合して前記貫通孔の内側の側面とで原料粉末が充填される圧粉体成形用穴を画成するとともに、前記周期で上下動するフロートパンチと、前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段とを有していることを特徴とする。
【００１３】
このような構成としたことにより、ダイと上パンチの動きを視覚的にとらえながら、フロートパンチの上下動を設定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の粉末成形機において、前記作動曲線表示部は、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成としたことにより、フロートパンチの高さ位置の時間による変化がフロートパンチ作動曲線として作動曲線表示部に表示される。このとき、フロートパンチ作動曲線は、ダイと上パンチの作動曲線の時間に対応する軸を用いて画面に表示されるため、ダイと上パンチの作動曲線とフロートパンチ作動曲線を各時刻で比較することにより、ダイと上パンチに対するフロートパンチの位置を容易に確認することができる。このため、作動曲線表示部に表示されるダイと上パンチの作動曲線、及び、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を比較することにより、上パンチやダイに対するフロートパンチの位置を適切に保ってフロートパンチの上下動を容易に設定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の粉末成形機において、前記周期で前記フロートパンチを上下に駆動させるフロートパンチ駆動機構を有し、前記フロートパンチ駆動機構は、前記フロートパンチの上下動の設定に基づき前記フロートパンチを数値制御して駆動するように構成されている。
【００１７】
このような構成としたことにより、フロートパンチの動きを自在に設定して駆動させることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、所定の周期で上下動可能に設けられ、かつ、上下に貫通する貫通孔を有するダイと、前記ダイの前記貫通孔に下方から嵌合して前記貫通孔の内側の側面とともに原料粉末が充填される圧粉体成形用穴を画成するとともに、前記周期で上下動するフロートパンチと、前記周期で上下動するとともに、前記貫通孔に上方から挿入されて前記原料粉末を前記圧粉体成形用穴内で加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段と、前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示するとともに、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示する作動曲線表示部とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
このような構成としたことにより、まず、偏心カム等の駆動機構によってある程度動きの拘束されたダイと上パンチの高さ位置の時間的な変化が作動曲線として時間に対応する軸を用いて作動曲線表示部に表示される。そして、このダイと上パンチの決められた作動曲線に対して、数値制御のために周期内の時刻とその時刻でのフロートパンチの高さ位置とが入力され、フロートパンチの一周期の上下動が設定されると、フロートパンチの高さ位置の時間による変化がフロートパンチ作動曲線として作動曲線表示部に表示される。このとき、フロートパンチ作動曲線は、ダイと上パンチの作動曲線の時間に対応する軸を用いて画面に表示されるため、ダイと上パンチの作動曲線とフロートパンチ作動曲線を各時刻で比較することにより、ダイと上パンチに対するフロートパンチの位置を容易に確認することができる。このため、作動曲線表示部に表示されるダイと上パンチの作動曲線、及び、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を比較することにより、上パンチやダイに対するフロートパンチの位置を最適に保ってフロートパンチの上下動を容易に設定することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載の粉末成形機において、前記フロートパンチ上下動入力設定手段は、前記周期内の複数の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力する作動点入力手段と、これら入力された時刻での前記フロートパンチの高さ位置を結ぶ時間の関数を設定し、前記周期内の全ての時刻での前記フロートパンチの高さ位置を設定する高さ設定手段とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
このような構成としたことにより、周期内の幾つかの時刻でのフロートパンチの高さ位置を入力すると、周期内の全ての時刻でのフロートパンチの高さ位置が設定され、フロートパンチの上下動を容易に設定できる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の粉末成形機において、前記上パンチは、前記上パンチの先端が下降しながら前記原料粉末を加圧し、最下位置にて前記原料粉末の加圧を終了するよう設けられ、前記作動点入力手段は、前記原料粉末が前記圧粉体成形用穴内に充填されるときの前記フロートパンチの充填高さを入力する充填高さ入力手段と、前記原料粉末の加圧にともない前記フロートパンチを前記充填高さから下降させる加圧下降開始時刻を入力する加圧下降開始時刻入力手段と、前記原料粉末の加圧が終了するときの前記フロートパンチの加圧終了高さを入力する加圧終了高さ入力手段と、前記圧粉体を前記圧粉体成形用穴から抜き出し始めるときの前記フロートパンチの抜出開始高さを入力する抜出開始高さ入力手段と、前記フロートパンチが前記抜出開始高さに到達する時刻を入力する抜出開始高さ到達時刻入力手段と、前記圧粉体の前記圧粉体成形用穴からの抜き出しにともない、前記フロートパンチを前記抜出開始高さから下降させる抜出下降開始時刻を入力する抜出下降開始時刻入力手段と、前記加圧下降開始時刻と前記抜出下降開始時刻の間の複数の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さを中間作動点として入力する中間作動点入力手段とを有し、前記高さ設定手段は、前記フロートパンチの先端と前記上パンチの先端とが前記原料粉末の加圧の終了時に最も近接して前記圧粉体を成形するように、前記加圧下降開始時刻と前記抜出下降開始時刻の間で、前記充填高さと前記加圧終了高さと前記抜出開始高さと前記複数の中間作動点とを結ぶ所定の時間の関数を設定するように設けられていることを特徴とする。
【００２３】
このような構成としたことにより、フロートパンチの上下動を容易に、かつ、細かく設定する事ができる。すなわち、例えば、上パンチが降下する際にフロートパンチも降下させ、このときの上パンチに対するフロートパンチの相対速度を適宜設定することにより、上パンチとフロートパンチの間に挟まれた原料粉末の加圧速度を調整することができる。そして、上パンチが最下位置に到達する原料粉末の加圧の終了時に、フロートパンチの先端と上パンチの先端とが最も近接するようにできる。さらに、上パンチが再び上昇する際にも、フロートパンチの動き上パンチの動きに追随するように適宜設定することができ、スプリングバック等による圧粉体の変形等を抑えることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の粉末成形機において、前記周期内の全ての時刻における設定された前記フロートパンチの高さ位置と前記上パンチの高さ位置を比較する高さ比較演算部を有し、前記高さ比較演算部は、前記フロートパンチの高さ位置と、前記上パンチの高さ位置とが所定の時刻において同一になるよう設定される場合に、所定の信号を出力するように構成されていることを特徴とする。
【００２５】
このような構成としたことにより、上パンチと衝突するようなフロートパンチの上下動が設定されると、信号が出力され、これにより、設定が不適切であることを認識することができる。この信号は、例えば、作動曲線表示部に表示されてもよいし、あるいは、安全装置へ入力して粉末成形機を停止させるために用いてもよい。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項２から請求項８のいずれかに記載の粉末成形機を用いて前記圧粉体を成形する粉末成形方法であって、前記ダイと前記上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する第一の作動曲線表示工程と、前記周期内の時刻とその時刻での前記フロートパンチの高さ位置とを入力して前記フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定工程と、前記フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示する第二の作動曲線表示工程とを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、時間に対応する軸を用いてダイと上パンチの作動曲線を予め画面に表示しておき、フロートパンチの上下動を設定して、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を画面に表示する。これにより、設定されたフロートパンチの上下動により、フロートパンチの位置がダイや上パンチに対して全ての時刻において適切な位置を維持できるかどうかを容易に判断することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の粉末成形方法において、前記ダイと前記上パンチの作動曲線と前記フロートパンチのフロートパンチ作動曲線とを比較して、前記周期内の前記ダイと前記上パンチに対する前記フロートパンチの高さ位置を調整するよう前記フロートパンチの高さ位置を再入力するフロートパンチ上下動調整工程を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明においては、ダイと上パンチの作動曲線とフロートパンチのフロートパンチ作動曲線とを比較しながら、ダイと上パンチに対してフロートパンチが適切な位置を保って上下動するようにフロートパンチの上下動を容易に調整することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による粉末成形機を図面に基づき説明する。
図１ないし図６に、本発明に係る粉末成形機の一実施の形態を示す。ここで、図１ないし図５は、本発明の一実施の形態による粉末成形機の概略構成図である。図６は、本発明の一実施形態による粉末成形機の入力端末に設けられたモニターを示す図である。
【００３１】
図において、粉末成形機は、所定の周期Ｔで上下動可能に設けられ、かつ、上下に貫通する貫通孔１０ａを有するダイ１０と、ダイ１０の貫通孔１０ａに下方から嵌合して貫通孔１０ａの内側の側面とともに原料粉末Ｏが充填される金型（圧粉体成形用穴）を画成するよう設けられた下パンチ２０と、周期Ｔで上下動可能、かつ、貫通孔１０ａに上方から挿入されて下降しながら原料粉末Ｏを金型内で加圧して圧粉体Ｐを成形するように構成された上パンチ３０とを備えている。
【００３２】
ここで、下パンチ２０は、不動とされた下パンチプレート２４に固定され、高さ位置が一定に設けられた固定パンチ２１と、この固定パンチ２１の外側に外挿されて上下動可能に設けられたフロートパンチ２２とから構成されている。
そして、上パンチ３０と固定パンチ２１との間で挟まれた部分が圧粉体Ｐのボス部Ｐ１を成形し、上パンチ３０とフロートパンチ２２との間で挟まれた部分がフランジ部Ｐ２を成形するように構成されている。
【００３３】
ダイ１０は、ダイプレート１１に固定され、さらにこのダイプレート１１は、ガイドポスト１２によって下側が支えられている。このガイドポスト１２は、下パンチ２０が取り付けられる下パンチプレート２４に摺動自在に貫装され、下端が引き下げプレート１３に固定されている。この引き下げプレート１３の下側は、ここでは不図示の偏心カムを用いた駆動機構によって上下動可能とされた下ラム（図示せず）にＴ字継ぎ手等を介して連結されており、偏心カムの回転によって、周期Ｔで周期的に上下動可能とされている。そして、ダイ１０は、ガイドポスト１２が下パンチプレート２４にガイドされることで水平方向に位置決めがなされて、引き下げプレート１３の上下動によって、上下に動くように設けられている。ダイ１０は、さらに、成形される圧粉体Ｐの高さ（以後、製品高さと称して符号Ｄ４０を付す）に圧縮比εを掛け合わせた高さの原料粉末Ｏが金型内に充填されるよう、原料粉末Ｏの充填時のダイ１０の上面１０ｂの高さ位置、より具体的には、下パンチ２０のうち高さ位置が一定の固定パンチ２１の上端から測った上面１０ｂの高さ位置Ｄ１１がダイ充填量として設定可能に設けられている。また、ダイ１０は、原料粉末Ｏの加圧時に、この充填時の高さ位置Ｄ１１から下降を開始させる下降タイミングｔ１１がダイコン調整量として設定され、また、圧粉体Ｐが最終的に成形される際の停止高さ位置Ｄ１２がストッパ高さＤ４１として設定されるように構成され、これらの設定によって、周期Ｔの上下動が一義的に決定されるように設けられている。
【００３４】
上パンチ３０は、上パンチプレート３１に固定されている。上パンチプレート３１の上側は、不図示の偏心カムを用いた駆動機構によって上下動可能とされた上ラム（図示せず）にＴ字継ぎ手等を介して連結されており、偏心カムの回転がリンク機構を介して上ラムに伝達されることによって、上パンチ３０の先端の高さ位置が、時間と共に例えばサインカーブや、トグルカーブと呼ばれる所定の作動曲線を描いて周期的に上下に動くように構成されている。また、上パンチプレート３１の下側には、下方に向かって延びていてダイプレート１１に摺動自在に貫装されたガイドポスト３２が設けられ、上パンチ３０の上下動の際に上パンチ３０の水平方向の位置決めを行うように構成されている。そして、下降しながらダイ１０の貫通孔１０ａに嵌合挿入され、金型内に充填された原料粉末Ｏを下パンチ２０との間で挟むようにして加圧圧縮し、固定パンチ２１の上端から測って最も下降した最下位置Ｄ３１で圧粉体Ｐが最終的に成形され、固定パンチ２１の上端と上パンチ３０の先端との距離によって所望の製品高さが決定されるように構成されている。したがって、上パンチ３０は、作動曲線はそのままとして、製品高さに合わせて最下位置Ｄ３１が設定可能とされており、この最下位置Ｄ３１を設定すると、周期Ｔの上下動が全て一義的に決定されるように構成されている。
【００３５】
粉末成形機は、さらに、下パンチ２０のうちフロートパンチ２０を周期Ｔで上下に駆動させる駆動機構２３（フロートパンチ駆動機構）を備えている。
駆動機構２３は、下パンチプレート２４に取り付けられ、中心軸上に固定パンチ２１が突出して位置するように設けられた円筒状の油圧シリンダ２３ａと、この油圧シリンダ２３ａの内部に嵌挿されたピストン２３ｂと、ピストン２３ｂの内側に固定パンチ２１に外挿されるように一体に設けられたシリンダ２３ｃと、このシリンダ２３ｃの上端に固定パンチ２１を突出させて取り付けられたフロートパンチプレート２３ｄと、電磁弁２３ｅを有して油圧シリンダ２３ａに接続されたアプローチ側回路２３ｆと、電磁弁２３ｇを有して油圧シリンダ２３ａに接続されたリターン側回路２３ｈとを備えている。そして、前記フロートパンチプレート２３ｄの上側にフロートパンチ２２が取り付けられている。
【００３６】
駆動機構２３は、電磁弁２３ｅと電磁弁２３ｇを制御する制御部２５を有し、制御部２５の入力端末２６から入力されたフロートパンチ２２の上下動の設定に基づき、油圧シリンダ２３ａ内の油圧を制御してフロートパンチ２２を上下に周期的に駆動するように構成されている。そして、下パンチプレート２４と、フロートパンチプレート２３ｄとの間には、リニアスケール２３ｉが設けられており、制御部２５に検出値を出力するように構成されている。制御部２５は、時刻毎に予め設定されたフロートパンチ２２の高さ位置に基づき、フロートパンチ２２の駆動中に、内部に組み込まれたクロック等によって算出した経過時間からフロートパンチ２２の本来あるべき設定された目標の高さ位置を割り出すペース演算部等を備えており、リニアスケール２３ｉの検出値からフロートパンチ２２の実際の高さ位置を割り出すと共に、設定値との偏差値を求め、この偏差値に次の目標の高さ位置を加算し、加算して求めた制御値に基づいて、電磁弁２３ｅと電磁弁２３ｇを制御する信号を出力するように構成されている。
【００３７】
この制御部２５は、周期Ｔ内の時刻とその時刻でのフロートパンチ２２の先端の高さ位置とを入力してフロートパンチ２２の上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定部（フロートパンチ上下動入力設定手段）を有している。
フロートパンチ上下動入力設定部は、周期Ｔ内の複数の時刻とその時刻でのフロートパンチ２２の高さ位置とを作動点として入力する作動点入力部（作動点入力手段）と、これら入力されたフロートパンチの各時刻毎の高さ位置を記憶し、これらを結ぶ時間の関数を算出し、周期Ｔ内の全ての時刻でのフロートパンチ２２の先端の高さ位置を設定する高さ設定部（高さ設定手段）とを備えている。
【００３８】
まず、作動点入力部は、原料粉末Ｏが金型内に充填されるときのフロートパンチ２２のフロートパンチ充填高さＤ２１（充填高さ）を入力する充填高さ入力部（充填高さ入力手段）と、原料粉末Ｏの加圧にともないフロートパンチ２２をフロートパンチ充填高さＤ２１から下降させる時刻ｔ２１（加圧下降開始時刻）を入力する加圧下降開始時刻入力部（加圧下降開始時刻入力手段）と、原料粉末Ｏの加圧が終了するときのフロートパンチ２２の加圧終了高さＤ２２を入力する加圧終了高さ入力部（加圧終了高さ入力手段）と、圧粉体を金型から抜き出し始めるときのフロートパンチ２２の抜出開始高さＤ２３を入力する抜出開始高さ入力部（抜出開始高さ入力手段）と、フロートパンチ２２が抜出開始高さＤ２３に到達する時刻ｔ２２を入力する抜出開始高さ到達時刻入力部（抜出開始高さ到達時刻入力手段）と、圧粉体の金型からの抜き出しにともない、フロートパンチ２２を抜出開始高さＤ２３から下降させる抜出し開始時刻ｔ２３（抜出下降開始時刻）を入力する抜出下降開始時刻入力部（抜出下降開始時刻入力手段）と、フロートパンチ２２の先端面が固定パンチ２１の上端面と同一高さとなって、圧粉体の金型からの抜き出しが完了する抜出し完了時刻ｔ２４を入力する抜出下降完了時刻入力部と、再び原料粉末Ｏの充填のためにフロートパンチ２２の上昇を開始させる上昇開始時刻ｔ２５を入力する上昇開始時刻入力部と、フロートパンチ充填高さＤ２１に達して上昇を完了する上昇完了時刻ｔ２６を入力する上昇完了時刻入力部と、時刻ｔ２１と時刻２３の間の複数の時刻とその時刻でのフロートパンチ２２の高さを中間作動点として入力する中間作動点入力部（中間作動点入力手段）とを有している。そして、これらの入力値は、全て入力端末２６から入力可能とされている。
【００３９】
高さ設定部は、フロートパンチ２２の先端と上パンチ３０の先端とが原料粉末Ｏの加圧の終了時に最も近接して圧粉体Ｐを成形するように、時刻ｔ２１と時刻ｔ２３の間で、フロートパンチ充填高さＤ２１と加圧終了高さＤ２２と抜出開始高さＤ２３と複数の中間作動点とを結ぶ所定の時間の関数を設定するように設けられている。
【００４０】
さらに、制御部２５は、周期Ｔ内の全ての時刻において、フロートパンチ２２の先端の高さ位置と上パンチ３０の先端の高さ位置を比較する高さ比較演算部を有している。この高さ比較演算部は、フロートパンチ２２の先端の高さ位置と、上パンチ３０の先端の高さ位置とが所定の時刻において同一になるよう設定される場合に限り、所定の信号を出力するように構成されている。そして、この信号が出力された場合には、偏心カムの駆動とフロートパンチ２２の駆動とが停止され、フロートパンチ２２の上下動を再設定するように促す警告音を発生するように構成されている。
【００４１】
入力端末２６は、図６に示すようなモニター２７（画面）を有しており、このモニター２７上に、ダイ１０の上面１０ｂの高さ位置の時間による変化をダイ作動曲線Ｃ１０として、また、上パンチ３０の先端の高さ位置の時間による変化を上パンチ作動曲線Ｃ３０として、それぞれ時間に対応する軸を横軸に用いて画面上に表示するとともに、フロートパンチ２２の先端の高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線Ｃ２２として前記時間に対応する軸を同じ横軸に用いて画面上に表示する作動曲線表示部２７ａが設けられている。
【００４２】
すなわち、モニター２７上には、下ラム設定値入力フィールドＡが設けられており、下ラムの設定値として、上述した製品高さＤ４０、高さ位置Ｄ１１としてのダイ充填量、ダイコン調整量、ストッパ高さＤ４１がこの下ラム設定値入力フィールドＡに入力されると、制御部２５によってダイ作動曲線Ｃ１０と上パンチ作動曲線Ｃ３０とが表示されるようになっている。ここで、ダイ充填量、ダイコン調整量、ストッパー高さＤ４１の値は、ダイの動きを設定するためにダイの駆動機構の調整軸を調整する際、調整軸に付属しているカウンターの数値を読み取り、入力されるもので、ダイ作動曲線Ｃ１０は、このダイ充填量、ストッパ高さＤ４１により決定され、例えば、下降タイミングｔ１１は、ダイコン調整量より決定され自動的に算出されるようになっている。こうして、ダイ作動曲線Ｃ１０がモニター２７上に表示されるようになっている。なお、ダイ１０の抜出開始タイミング時刻ｔ２７、抜出し完了タイミング時刻ｔ２８、上昇開始タイミング時刻ｔ２９、上昇完了タイミング時刻ｔ３０は、ダイ１０の偏心カムによる駆動機構によって拘束されたものであり、抜出時、復帰時におけるダイ１０の下降速度、及び上昇速度を示すダイ作動曲線Ｃ１０の勾配、抜出し完了タイミング時刻ｔ２８、上昇開始タイミング時刻ｔ２９は固定されている。また、上パンチ作動曲線Ｃ３０は、駆動機構の構成に起因して、サインカーブやトグルカーブ等、作動曲線の時間による変化の仕方は固定されており、製品高さＤ４０を設定してこの値を入力すると、専ら高さ方向の位相が変更され、モニター２７上にその形状が表示されるようになっている。なお、本実施形態においては、ストッパー高さを調整するように構成されるものとしたが、ストッパーを用いずに非同時二回加圧方法等により、上パンチとダイを同時に下降させる方式を用いてもよい。
【００４３】
モニター２７上には、さらに、作動点入力部の入力用のフィールドが設けられており、フロートパンチ設定値入力フィールドＢに、フロートパンチ充填高さＤ２１をフロートパンチ充填として入力し、抜出し開始時刻ｔ２３を抜出し開始として入力し、抜出し完了時刻ｔ２４を抜出し完了として入力し、上昇開始時刻ｔ２５を上昇開始として入力し、上昇完了時刻ｔ２６を上昇完了として入力し、さらに、フロートパンチ設定値入力フィールドＣに複数の時刻とその時刻でのフロートパンチ２２の高さ位置とを入力すると、高さ設定部が各時刻におけるフロートパンチ２２の高さ位置を設定し、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２が表示されるように設けられている。
【００４４】
ここで、作動曲線表示部２７ａの時間に対応する軸として、本実施形態においては、偏心カムの回転角が用いられている。したがって、偏心カムが一周して回転角が３６０度となった時点で、ダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２がそれぞれ周期Ｔの上下運動を終了するから、偏心カムの回転角３６０度が周期Ｔに対応し、横軸の回転角θ（単位は度）は、周期Ｔ内におけるＴ×θ／３６０の時間に対応している。ダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２の上下動は、周期Ｔによる繰り返しの運動であるから、作動曲線表示部２７ａには、横軸として回転角０度から３６０度までが表示され、これによって、全ての時間にわたるダイ作動曲線Ｃ１０、上パンチ作動曲線Ｃ３０、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２を表示するように設けられている。
【００４５】
また、作動曲線表示部２７ａは、縦軸として、固定パンチ２１の上端から測った、ダイ１０の上面１０ｂ、上パンチ３０の先端、フロートパンチ２２の先端の高さ位置を用い、かつ、それぞれの高さ位置が同じスケールによって表示されるように構成されている。
【００４６】
このように、作動曲線表示部２７ａは、同じ時間スケール及び同じ高さスケールを有する同一の横軸及び縦軸を有しており、表示されるダイ作動曲線Ｃ１０、上パンチ作動曲線Ｃ３０、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２がスケール変換等をすることなく、これらの高さ位置の絶対値を直接対比できるように設けられている。
【００４７】
このような構成の粉末成形機では、圧粉体Ｐの成形を行う際に、先ず、ダイ１０の上下動に関して、製品高さと原料粉末の圧縮比から割り出した金型の深さ、換言すれば、ダイ充填量としての固定パンチ２１の上端から測ったダイ１０の上面１０ｂの高さ位置Ｄ１１、及び、停止高さ位置Ｄ１２としてストッパ高さＤ４１を設定することにより上下動を一義的に決定し、また、製品高さＤ４０から上パンチ３０の最下位置Ｄ３１を設定することにより上下動を一義的に決定する。そして、これらの値に対応した値を下ラム設定値入力フィールドＡに入力すると、図６に示すように、作動曲線表示部２７ａにダイ作動曲線Ｃ１０と上パンチ作動曲線Ｃ３０とが表示される（第一の作動曲線表示工程）。
【００４８】
次に、フロートパンチ上下動入力設定工程として、フロートパンチ設定値入力フィールドＢに、フランジ部Ｐ２の厚さと原料粉末Ｏの圧縮比から割り出した原料粉末Ｏの充填時におけるダイ１０の上面１０ｂに対するフロートパンチ２２の先端の位置、換言すれば、固定パンチ２１の上端から測ったフロートパンチ２２の先端の位置としてフロートパンチ充填高さＤ２１を入力し、さらに、原料粉末Ｏの加圧終了時、すなわち圧粉体Ｐの成形終了時（偏心カムの回転角が１８０度となる時点）で上パンチ３０の先端とフロートパンチ２２の先端との間の距離がフランジ部Ｐ２の厚さとなるように、加圧終了高さＤ２２を入力する。
また、上パンチ３０が金型内に挿入された時点から、原料粉末Ｏが金型内全体で略一様な圧縮速度で加圧圧縮され、フランジ部Ｐ２とボス部Ｐ１とが略同時に成形されて圧粉体Ｐが成形されるようにするため、フロートパンチ２２の下降を開始させる時刻ｔ２１を入力する。
また、圧粉体Ｐの成形後、上パンチ３０が上方に引き上げられてから、圧粉体Ｐを金型から取り出すために、フロートパンチ２２の先端の高さを固定パンチ２１の上端に揃えるように下降を開始させる圧粉体Ｐの抜き出し開始時刻ｔ２３と下降を完了する抜出し完了時刻ｔ２４とを入力する。
さらに、圧粉体Ｐの取出しが終了してから、再びフロートパンチ２２の上昇を開始させる上昇開始時刻ｔ２５とフロートパンチ２２の先端の高さがフロートパンチ充填高さＤ２１に到達する上昇完了時刻ｔ２６を入力する。
【００４９】
高さ設定部は、時刻ｔ２１から原料粉末Ｏの加圧終了時まで、フロートパンチ２２の先端の高さが例えば時間とともに略上パンチ３０の作動曲線に類似の作動曲線を描いて変化するようにフロートパンチ２２の動きを設定する。図６には、ｔ２１として偏心カムの回転角１００度が選択された状態が示されており、偏心カムの回転角１００度から１８０度の間のフロートパンチ２２の先端の高さ位置が高さ設定部により算出された作動点としてフロートパンチ設定値入力フィールドＣに表示される。
【００５０】
圧粉体Ｐの成形終了時から時刻ｔ２３の間は、フロートパンチ２２の先端の高さを上パンチ３０の上昇に同調させて若干上昇させるように設定する。すなわち、スプリングバック量、圧粉体Ｐの形状、とりわけフランジ部Ｐ２の形状等に適応させて、フロートパンチ２２を加圧終了高さＤ２２から徐々に上昇させ、上パンチ３０による加圧が徐々に減少させられるように設定する。
このため、加圧終了高さＤ２２から若干上昇した位置に抜出開始高さＤ２３を入力し、さらに、この抜出開始高さＤ２３が得られる時刻ｔ２２を入力する。高さ設定部は、圧粉体Ｐの成形終了時から時刻ｔ２２の間で加圧終了高さＤ２２と抜出開始高さＤ２３を結ぶ最適の関数をフィッティングし、この値をフロートパンチ設定値入力フィールドＣに表示する。図６には、時刻ｔ２２として偏心カムの回転角１９５度が選択された場合が示されている。
【００５１】
このように設定されたフロートパンチ２２の高さ位置の時間による変化は、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２として作動曲線表示部２７ａに表示される。（第二の作動曲線表示工程）
【００５２】
次に、フロートパンチ上下動調整工程として、作動曲線表示部２７ａに表示されたダイ作動曲線Ｃ１０と上パンチ作動曲線Ｃ３０とフロートパンチ作動曲線Ｃ２２とを比較して、周期Ｔ内のダイ１０と上パンチ３０に対するフロートパンチ２２の高さ位置を最適に調整するようフロートパンチ２２の高さ位置を再入力する。
例えば、中間作動点としてフロートパンチ設定値入力フィールドＣに複数箇所に数値を直接入力した後、高さ設定部にフィッティングを行わせてフロートパンチ２２の上下動を設定する。このとき、ダイ作動曲線Ｃ１０と上パンチ作動曲線Ｃ３０とフロートパンチ作動曲線Ｃ２２とを直接対比させながらフロートパンチ２２の動きを調整することができるので、ダイ１０や上パンチ３０とフロートパンチ２２との位置関係が一目瞭然であり、容易に設定を行うことができる。
さらに、仮に、上パンチ３０とフロートパンチ２２が干渉し合うような設定がなされた場合には、高さ比較演算部によって信号が出力され、粉末成形機の駆動が停止され、再入力を促す警告音が鳴るので、再度フロートパンチ２２の上下動を再調整することができる。
【００５３】
こうして、ダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２の上下動が設定されると、それぞれが互いに同調して駆動され、図１ないし図５に示されるような周期的な上下運動を行う。
このような上下運動が図７に示されている。すなわち、図７は、固定パンチ２１の上端から測った、ダイ１０の上面１０ｂの高さ位置、上パンチ３０の先端の高さ位置、及びフロートパンチ２２の先端の高さ位置を縦軸に取り、横軸に時間に対応する偏心カムの回転角を取って、ダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２の周期的な上下運動の一例をそれぞれダイ作動曲線Ｃ１０、上パンチ作動曲線Ｃ３０、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２として示す図である。なお図中Ｃ２１は、固定パンチ２１の上端の位置を示す直線である。
【００５４】
図８（ａ）〜（ｇ）は、図７中の幾つかの時刻ｔ１ないしｔ７におけるダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２の位置関係を示したものである。
図８（ａ）は、給粉工程中の時刻ｔ１におけるダイ１０、上パンチ３０、フロートパンチ２２の位置関係を示すものである。上パンチ３０は、上方へ引き上げられ、ダイ１０の上面１０ｂの高さ位置Ｄ１１とフロートパンチ２２の先端の高さフロートパンチ充填高さＤ２１は、それぞれ一定の高さに保たれている。図示されぬフィーダーがダイ１０の上面１０ｂ上を滑動しながら貫通孔１０ａの上方を通過し、ダイ１０の貫通孔１０ａの側面と下パンチ２０とで画成される金型内に原料粉末Ｏを落とし込むようにして充填する。
図８（ｂ）は、加圧工程中の時刻ｔ２における状態を示すものである。加圧工程に入ると、上パンチ３０は、貫通孔１０ａに嵌合挿入され、原料粉末Ｏは、上パンチ３０と下パンチ２０とで挟まれながら加圧圧縮される。このとき、固定パンチ２１が不動とされているのに対し、フロートパンチ２２は、時刻ｔ２１以降、加圧工程中に原料粉末Ｏの密度に極端な差が生じないように、また、最適な圧縮速度が得られるように、上パンチ３０の下降に伴って高さ設定部によって設定された動きに従って下降する。このとき、ダイ１０も下降する。
図８（ｃ）は、上パンチ３０が最下位置Ｄ３１に近づいたときの最終加圧工程中の時刻ｔ３における状態を示すものである。最終加圧工程で、フロートパンチ２２の先端は、略加圧終了高さＤ２２に到達し、ダイ１０も、圧粉体Ｐがダイ１０の貫通孔１０ａの中央付近で成形されるように略停止高さ位置Ｄ１２まで到達する。こうして、偏心カムの回転角が１８０度に達して上パンチ３０が最下位置Ｄ３１に達したとき、圧粉体Ｐの成形が終了する。
図８（ｄ）は、圧粉体撓み補正工程中の時刻ｔ４における状態を示すものである。圧粉体Ｐの成形終了後、上パンチ３０は、再び上方に向かって移動を開始するが、この工程では、ダイ１０の高さを一定に保ちながら、フロートパンチ２２を上パンチ３０の動きに追随させるようにして若干上方に移動させる。これにより、スプリングバック等によってフランジ部Ｐ２が撓み、クラックが生じたりしないように、圧力が徐々に減少させられるようにする。圧力を減少させる速度は、フロートパンチ２２の上パンチ３０に対する動きを細かく設定することによって自由に調整できる。
図８（ｅ）は、成形された圧粉体Ｐを金型内から抜き出す抜出工程中の時刻ｔ５における状態を示すものである。この工程では、ダイ１０は、上面１０ｂが固定パンチ２１の上端と同一高さとなるように、また、フロートパンチ２２は、先端が固定パンチ２１の上端と同一高さとなるように、それぞれ下降する。
図８（ｆ）は、成形された圧粉体Ｐを取り出す払出工程中の時刻ｔ６における状態を示すものである。この工程では、ダイ１０の上面１０ｂ及びフロートパンチ２２の先端の高さ位置は、固定パンチ２１の上端に揃えられ、払出工程中同一高さに保たれる。
図８（ｇ）は、圧粉体Ｐが取り出された後、ダイ１０とフロートパンチ２２が再び充填される高さまで上昇する上昇工程中の時刻ｔ７における状態を示すものである。
【００５５】
上述のように本実施の形態によれば、一方でダイ１０や上パンチ３０の上下動が、偏心カムの回転が伝達されることによって機械的に制約されたものであっても、他方、フロートパンチ２２の上下動を制御部５によって駆動機構２３を数値制御してダイ１０や、とりわけ上パンチ３０に対する相対運動を細かく設定することができ、圧粉体Ｐを精度良く成形することができる。
【００５６】
フロートパンチ２２の上下動の設定の際には、ダイ１０や上パンチ３０の上下動が、モニター２７上の作動曲線表示部２７ａに、横軸に時間に対応した偏心カムの回転角が、縦軸に基準位置としての固定パンチ２１の上端から測った高さ位置が用いられて、ダイ作動曲線Ｃ１０、上パンチ作動曲線Ｃ３０として表示されるため、ダイ１０や上パンチ３０の上下動を視覚的に認識することができる。
そして、視覚的に認識されたダイ１０や上パンチ３０の上下動に対して、制御部２５のフロートパンチ上下動入力設定部によって、フロートパンチ２２の上下動を設定することができる。
このとき、作動曲線表示部２７ａに、フロートパンチ２２の上下動が、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２として同じ縦軸及び横軸が用いられて、しかも同じ時間スケール及び高さスケールで示されるため、ダイ１０、上パンチ３０、及びフロートパンチ２２の相互の位置関係が適切であるかそうでないかをダイ作動曲線Ｃ１０、上パンチ作動曲線Ｃ３０、フロートパンチ作動曲線Ｃ２２の直接対比によって瞬時に把握することができる。このため、フロートパンチ２２の上下動の設定を容易に行うことができる。
【００５７】
さらに、フロートパンチ２２の上下動の設定の際には、全ての時刻におけるフロートパンチ２２の高さ位置を逐一入力する必要はなく、幾つかの作動点を入力すれば、高さ設定部によって、高さ位置が時間の関数として計算値や過去のデータから自動的に設定されるため、入力が容易になる。
また、フロートパンチ２２の中間動作点を設定することにより、フロートパンチ２２のさらに自在な細かい上下動の設定が可能となる。
また、仮にフロートパンチ２２の上下動の設定が不適切であったとしても、高さ比較演算部から出力される信号によって上パンチ３０とフロートパンチ２２との干渉を防止することができる。
【００５８】
なお、上記の実施形態では、下パンチ２０が一つのフロートパンチ２２と固定パンチ２１とに分割される構成としたが、フロートパンチが複数設けられる構成であっても構わない。この場合、複数のフロートパンチの複数の作動曲線が作動曲線表示部に同時もしくは任意に選択自在に表示され、複雑なフロートパンチの上下動の設定を容易に行うことができる。
また、固定パンチの外側にフロートパンチが外嵌される構成に代えて、固定パンチの内側にフロートパンチが嵌合されている構成であってもよい。
さらには、上パンチが分割され、このうちの幾つかが上パンチプレートに対して上下動可能に設けられた構成においても、上パンチの上下動を制御するために同じような構成を用いることが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、所定の周期で上下動可能に設けられた原料粉末が充填されるダイと、ダイと同じ周期で上下動するとともに、充填された原料粉末を加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、ダイと上パンチの作動曲線を画面に表示する作動曲線表示部を備えているので、ダイと上パンチの動きを視覚的に認識することができ、設定を容易に行うことができる。
【００６０】
請求項２に記載の発明によれば、ダイには、上下に貫通する貫通孔が設けられ、ダイの貫通孔に下方から嵌合し、ダイと同じ周期で上下動するフロートパンチと、フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段とを有しているので、ダイと上パンチの動きを視覚的にとらえながら、フロートパンチの上下動を設定することができる。
【００６１】
請求項３に記載の発明によれば、作動曲線表示部は、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を画面に表示するように構成されているので、作動曲線表示部に表示されるダイと上パンチの作動曲線、及び、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を比較することにより、上パンチやダイに対するフロートパンチの位置を適切に保ってフロートパンチの上下動を容易に設定することができる。
【００６２】
請求項４に記載の発明によれば、フロートパンチを上下に駆動させるフロートパンチ駆動機構は、フロートパンチの上下動の設定に基づきフロートパンチを数値制御して駆動するように構成されているので、フロートパンチの動きを自在に設定して駆動させることができる。
【００６３】
請求項５に記載の発明によれば、所定の周期で上下動可能に設けられたダイと、ダイの貫通孔に下方から嵌合して原料粉末が充填される圧粉体成形用穴を画成するとともに、ダイと同じ周期で上下動するフロートパンチと、ダイと同じ周期で上下動するとともに、充填された原料粉末を加圧して圧粉体を成形する上パンチとを備えてなる粉末成形機であって、ダイと上パンチとフロートパンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する作動曲線表示部と、フロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定手段とを備えているので、作動曲線表示部に表示されるダイと上パンチの作動曲線、及び、フロートパンチのフロートパンチ作動曲線を比較することにより、リンク装置を有した駆動機構等を用いるために動きがある程度拘束された上パンチやダイに対し、数値制御可能なフロートパンチの位置を適切に設定してフロートパンチの上下動を容易に設定することができる。
【００６４】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項２から請求項５のいずれかに記載の粉末成形機において、フロートパンチ上下動入力設定手段は、前記周期内の複数の時刻とその時刻でのフロートパンチの高さ位置とを入力する作動点入力手段と、これら入力された時刻でのフロートパンチの高さ位置を結ぶ時間の関数を設定し、周期内の全ての時刻でのフロートパンチの高さ位置を設定する高さ設定手段とを備えているので、周期内の幾つかの時刻でのフロートパンチの高さ位置を作動点として入力すると、周期内の全ての時刻でのフロートパンチの高さ位置が設定され、フロートパンチの上下動を容易に設定できる。
【００６５】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の粉末成形機において、上パンチは、上パンチの先端が下降しながら原料粉末を加圧し、最下位置にて原料粉末の加圧を終了するよう設けられ、作動点入力手段は、充填高さ入力手段と、加圧下降開始時刻入力手段と、加圧終了高さ入力手段と、抜出開始高さ入力手段と、抜出開始高さ到達時刻入力手段と、抜出下降開始時刻入力手段と、中間作動点入力手段とを有し、高さ設定手段は、フロートパンチの先端と上パンチの先端とが原料粉末の加圧の終了時に最も近接して圧粉体を成形するように、加圧下降開始時刻と抜出下降開始時刻の間で、充填高さと加圧終了高さと抜出開始高さと複数の中間作動点とを結ぶ所定の時間の関数を設定するように設けられているので、フロートパンチの上下動を容易に、かつ、細かく設定する事ができる。すなわち、上パンチが降下する際にフロートパンチも降下させ、このときの上パンチに対するフロートパンチの相対速度を適宜設定することにより、上パンチとフロートパンチの間に挟まれた原料粉末の圧縮速度を調整することができる。そして、上パンチが最下位置に到達する原料粉末の加圧の終了時に、フロートパンチの先端と上パンチの先端とが最も近接するようにできる。さらに、上パンチが再び上昇する際にも、フロートパンチの動き上パンチの動きに追随するように適宜設定することができ、スプリングバック等による圧粉体の変形等を抑えることができる。
【００６６】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項７に記載の粉末成形機において、前記周期内の全ての時刻における設定されたフロートパンチの高さ位置と上パンチの高さ位置を比較する高さ比較演算部を有し、高さ比較演算部は、フロートパンチの高さ位置と、上パンチの高さ位置とが所定の時刻において同一になるよう設定される場合に、所定の信号を出力するように構成されているので、上パンチと衝突するようなフロートパンチの上下動が設定されると、信号が出力され、これにより、設定が不適切であることを認識することができる。
【００６７】
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項２から請求項８のいずれかに記載の粉末成形機を用いて前記圧粉体を成形する粉末成形方法であって、ダイと上パンチの高さ位置の時間による変化をそれぞれ作動曲線として時間に対応する軸を用いて画面に表示する第一の作動曲線表示工程と、前記周期内の時刻とその時刻でのフロートパンチの高さ位置とを入力してフロートパンチの上下動を設定するフロートパンチ上下動入力設定工程と、フロートパンチの高さ位置の時間による変化をフロートパンチ作動曲線として前記時間に対応する軸を用いて前記画面に表示する第二の作動曲線表示工程とを有するので、設定されたフロートパンチの上下動により、フロートパンチの位置がダイや上パンチに対して全ての時刻において適切な位置を維持できるかどうかを容易に判断することができる。
【００６８】
また、請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の粉末成形方法において、ダイと上パンチの作動曲線とフロートパンチのフロートパンチ作動曲線とを比較して、前記周期内のダイと上パンチに対するフロートパンチの高さ位置を調整するようフロートパンチの高さ位置を再入力するフロートパンチ上下動調整工程を有するので、ダイと上パンチの作動曲線とフロートパンチのフロートパンチ作動曲線とを比較しながら、ダイと上パンチに対するフロートパンチの位置を最適化するようにフロートパンチの上下動を細かく調整することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図であって、ダイとフロートパンチとが最上位置まで上昇して原料粉末が充填された状態の粉末成形機の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図であって、上パンチが下降して原料粉末が加圧圧縮される状態の粉末成形機の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図であって、上パンチが最下位置に到達して圧粉体の成形が終了した状態の粉末成形機の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態を示す図であって、ダイとフロートパンチとが下降して圧粉体が金型より抜き出される状態の粉末成形機の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施の形態を示す図であって、ダイの上面とフロートパンチの先端とが固定パンチの上端の高さと同一となる高さまでダイとフロートパンチとが下降して圧粉体が取り出される状態の粉末成形機の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施の形態を示す図であって、入力端末に設けられたモニターを示す図である。
【図７】時間に対応した偏心カムの回転角を横軸として、時間とともに変化する固定パンチの上端から測ったダイの上面、上パンチの先端、並びにフロートパンチの先端の高さ位置をそれぞれ示す図である。
【図８】（ａ）図７中の時刻ｔ１、（ｂ）図７中の時刻ｔ２、（ｃ）図７中の時刻ｔ３、（ｄ）図７中の時刻ｔ４、（ｅ）図７中の時刻ｔ５、（ｆ）図７中の時刻ｔ６、（ｇ）図７中の時刻ｔ７におけるダイと上パンチとフロートパンチの位置関係をそれぞれ示す図である。
【図９】粉末成形機により成形された段付きの圧粉体の一例を示す図である。
【図１０】段付きの圧粉体を成形する下パンチが分割された粉末成形機において（ａ）原料粉末が充填された様子、（ｂ）圧粉体が成形された様子をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
Ｏ・・・原料粉末
Ｐ・・・圧粉体
Ｔ・・・周期
Ｃ１０・・・ダイ作動曲線
Ｃ３０・・・上パンチ作動曲線
Ｃ２２・・・フロートパンチ作動曲線
Ｄ２１・・・フロートパンチ充填高さ（充填高さ）
Ｄ２２・・・加圧終了高さ
Ｄ２３・・・抜出開始高さ
Ｄ３１・・・最下位置
ｔ２１・・・時刻（加圧下降開始時刻）
ｔ２３・・・抜出し開始時刻（抜出下降開始時刻）
１０・・・ダイ
１０ａ・・・貫通孔
２０・・・下パンチ
２１・・・固定パンチ
２２・・・フロートパンチ
２３・・・駆動機構（フロートパンチ駆動機構）
２５・・・制御部
２６・・・入力端末
２７・・・モニター
２７ａ・・・作動曲線表示部
３０・・・上パンチ
【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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