(57)【要約】【課題】上下パンチの間隔を一定にして加圧成形を行い、一定の高さの圧粉体を得る。【解決手段】キャビティ内に原料粉末Ｐを充てんする充てん工程後、このキャビティ内に充てんされた原料粉末Ｐを上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、パンチ駆動工程として、両パンチ間に形成されるキャビティの厚さを成形目標厚さよりも大きい状態となるまでいずれか一方のパンチを駆動する一次駆動工程と、両パンチ間隔を測定しその値が成形目標厚さとなるまで制御しながらいずれか一方のパンチを駆動する二次駆動工程とを行う。【選択図】　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、該キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、
前記パンチ駆動工程が、上下パンチ間に形成されるキャビティの厚さが成形目標厚さよりも若干大きい状態となるまでいずれか一方のパンチを駆動する一次駆動工程と、上下パンチ間隔を測定しその値が前記成形目標厚さとなるまで制御しながらいずれか一方のパンチを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項２】
キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、該キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、
前記パンチ駆動工程が、いずれか一方のパンチを駆動して上下パンチを接近させる一次駆動工程と、
前記一次駆動工程によって前記上下パンチ間隔が成形目標厚さよりも大きい場合に、前記上下パンチ間隔が成形目標厚さとなるまで制御しながら前記上下パンチの少なくともいずれかを駆動する二次工程とを有することを特徴とする粉末成形方法。
【請求項３】
前記パンチ駆動工程において、前記上下パンチのうちいずれか一方のパンチを前記一次駆動工程および前記二次駆動工程で駆動し、
他方のパンチを前記一次駆動工程および前記二次駆動工程で固定することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末成形方法。
【請求項４】
前記パンチ駆動工程において、前記上下パンチのうち前記一次駆動工程でいずれか一方のパンチを固定するとともに該パンチを前記二次駆動工程で駆動し、
前記一次駆動工程で他方のパンチを駆動するとともに該パンチを前記二次駆動工程で固定することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末成形方法。
【請求項５】
前記充てん工程を、前記ダイ上面に摺動可能に配置され下面が開放されたシューボックスをキャビティ上に前進させる前進工程に次いで、前記キャビティ上から前記シューボックスを退避させる退避工程を行う構成とし、前記退避工程途中で、前記下パンチを前記ダイに対して相対的に上昇させて、前記キャビティ内に充てんされた原料粉末の一部を前記ダイ上に押し上げ、該ダイ上に押し上げられた原料粉末の一部を退避する前記シューボックスにより掻き取らせ、前記退避工程終了時には、前記ダイに対する前記下パンチの相対位置を退避工程前の位置に戻すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の粉末成形方法。
【請求項６】
キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形する粉末成形装置であって、
前記上下パンチのいずれか一方を上下駆動する一次駆動装置と、
前記上下パンチのいずれか一方の上下位置を微調整駆動する二次駆動装置と、
前記上下パンチ間隔を求めるための測定手段と、
該測定手段の測定結果をフィードバックして、該測定結果が目標値となるまで前記二次駆動装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項７】
前記上下パンチのうち、一方が前記一次駆動装置および前記二次駆動装置に駆動されることを特徴とする請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項８】
前記上下パンチのうち、一方が前記一次駆動装置に駆動され、他方が前記二次駆動装置に駆動されることを特徴とする請求項６に記載の粉末成形装置。
【請求項９】
前記二次駆動装置によって前記上パンチが駆動されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形装置。
【請求項１０】
前記二次駆動装置によって前記下パンチが駆動されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料粉末を加圧成形する粉末成形方法および粉末成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形して圧粉体を形成するための成形装置として、上パンチの駆動をクランク等の機構により行ういわゆる機械プレスがある。
【０００３】
例えば図８に示すような機械プレス（粉末成形装置）１１０で円筒圧粉体を成形する場合、圧粉体の下端面を成形する円筒状の下パンチ１１５が固定されたフレーム１１１に、圧粉体の外周面を成形するダイ１１２、内周面を成形する円柱状のコアロッド１１３および上端面を成形する円筒状の上パンチ１１４が上下動可能に保持された構成となっている。
【０００４】
なお図８は、上パンチ１１４が所定の距離だけ下降して原料粉末を加圧すると、ダイ１１２およびコアロッド１１３が上パンチ１１４と一体に下降を始め、原料粉末の加圧成形が終了すると、上パンチ１１４が上昇する一方ダイ１１２およびコアロッド１１３はさらに下降して圧粉体の抜き出しが行われるいわゆるウイズドロアル法による機械プレス１１０を示している。
【０００５】
上パンチ１１４の上下動は、図８に示すようなクランク機構１１６により行われ、上パンチ１１４が下死点まで下降したときに、上下パンチ１１４，１１５の間隔が、得ようとする圧粉体の厚さとなる成形が行われるように設定されている。つまり、このような機械プレス１１０では、固定された下パンチ１１５に対して、上パンチ１１４の動きが機械的に規制されて所定位置にまで下降するので、一定の厚さの圧粉体が得られ易いという特長がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各部材を保持するフレーム１１１の伸び、撓み、原料粉末の充てん量のばらつき等のために、上パンチ１１４が下死点まで下降しているにも拘わらず上下パンチ間隔が所定値とならずに、所定厚さの圧粉体が得られず圧粉体の厚さがばらつく場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明に上記の問題に鑑みてなされたもので、上下パンチの間隔を一定にして加圧成形を行い、一定の高さの圧粉体を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る粉末成形方法は、キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、このキャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、パンチ駆動工程が、両パンチ間に形成されるキャビティの厚さが成形目標厚さよりも若干大きい状態となるまでいずれか一方のパンチを駆動する一次駆動工程と、両パンチ間隔を測定しその値が成形目標厚さとなるまで制御しながらいずれか一方のパンチを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
あるいは、キャビティ内の原料粉末を成形するパンチ駆動工程が、いずれか一方のパンチを駆動して上下パンチを接近させる一次駆動工程と、一次駆動工程によって上下パンチ間隔が成形目標厚さよりも大きい場合に、上下パンチ間隔が成形目標厚さとなるまで制御しながら、上下パンチの少なくともいずれかを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
この粉末成形方法において、一次駆動工程では上下パンチのうちいずれか一方のパンチを固定して他方のパンチを駆動し、二次駆動工程では、一次駆動工程で固定した一方のパンチを駆動して他方のパンチを固定することができる。
あるいは、両工程で一方のパンチを駆動し、他方のパンチを固定することができる。
【００１１】
この発明によれば、両パンチ間隔を測定しながら原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形するので、フレームの伸びや撓みが生じたとしても上下パンチ間が所定間隔となり、一定の厚さの圧粉体を得ることが可能となる。
【００１２】
さらに、一次駆動工程において上下パンチ間隔を成形目標厚さよりも若干大きくなるように設定した場合には、必ず二次駆動工程において上下パンチ間隔を調整することになるので、確実に所望の厚さの圧粉体を成形することができる。
【００１３】
また、一次駆動工程でキャビティが成形目標厚さとなるように上下パンチを設定した場合には、一次駆動工程では装置の撓み等のために上下パンチ間隔が所望の値とならなかったとしても、二次駆動工程で上下パンチ間隔を小さくする調整を行うことができるので、圧粉体の厚さを確実に所定値以下とすることができる。
【００１４】
さらに、上記発明において、充てん工程を、ダイ上面に摺動可能に配置され下面が開放されたシューボックスをキャビティ上に前進させる前進工程に次いで、キャビティ上からシューボックスを退避させる退避工程を行う構成とし、退避工程途中で、下パンチをダイに対して相対的に上昇させてキャビティ内に充てんされた原料粉末の一部をダイ上に押し上げ、ダイ上に押し上げられた原料粉末の一部を退避するシューボックスにより掻き取らせ、退避工程終了時にはダイに対する下パンチの相対位置を退避工程前の位置に戻すことが好ましい。
【００１５】
つまり、キャビティに充てんされる原料粉末の密度がシューボックスの進退方向前後において異なるので、充てん工程に連動させて下パンチを上下に駆動しキャビティの深さを変えることにより、キャビティ内の原料粉末の体積をシューボックスの心胆方向前後で異ならせて、キャビティ内に充てんされる原料粉末の量を均一にすることができる。したがってキャビティ全体で原料粉末の充てん量が均一となるので、上下パンチ間隔を一定にしてプレスすることにより、全体が均一な密度・厚さの圧粉体を、安定して製造することが可能になる。
【００１６】
また、本発明に係る粉末成形装置は、キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形する粉末成形装置であって、上下パンチのいずれか一方を上下駆動する一次駆動装置と、上下パンチのいずれか一方の上下位置を微調整駆動する二次駆動装置と、両パンチ間隔を求めるための測定手段と、この測定手段の測定結果をフィードバックして、測定結果が目標値となるまで二次駆動装置を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、両パンチ間隔を測定して、原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形することができるので、フレームの伸びや撓みが生じたとしても上下パンチ間が所定間隔となり、一定の厚さの圧粉体を得ることが可能となる。
【００１８】
この粉末成形装置において、上下パンチのうち一方が一次駆動装置に駆動され他方が二次駆動装置に駆動される構成を採用することができる。あるいは一次駆動装置および二次駆動装置によっていずれか一方のパンチのみが駆動される構成を採用することができる。
【００１９】
この装置において、二次駆動装置によって上パンチが駆動される構成とすれば、下パンチが固定されダイが上下動可能な構造の装置を形成しやすくなるので、ウィズドロアル法を行う粉末成形装置を容易に構成することができる。
また、二次駆動装置によって下パンチが駆動される構成とすれば、シューボックスによる充てん時に下パンチを駆動してキャビティ内の粉末充てん量を均一にする工程を、二次駆動装置を用いて行うことができ、装置の簡略化が実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の第１の実施形態による粉末成形装置１の要部を示し、符号１０は上パンチ、符号２０は下パンチ、符号３０はコアロッド、符号４０はダイ、符号５０はシューボックス、符号６０は両パンチ間距離Ｌを測定する測定手段（下死点補正用リニアスケール）、Ｐは原料粉末である。
【００２１】
ダイ４０には成形用穴４０ａが設けられており、この成形用穴４０ａの中心にコアロッド３０が配されている。成形用穴４０ａとコアロッド３０との間に形成される円筒状の空間は、下方から嵌合された円筒状の下パンチ２０および上方から嵌合される円筒状の上パンチ１０によって閉鎖され、キャビティＣとされる。このキャビティＣ内で原料粉末Ｐを加圧して、キャビティＣに沿う形状の圧粉体Ｚを成形する。
【００２２】
キャビティＣ内に原料粉末Ｐを充てんするシューボックス５０は、下面が開放された箱形に形成されていて、下面をダイ４０上面に接した状態で前後（図の左右方向）に往復摺動される。シューボックス５０は、図示しないホッパーから原料粉末Ｐを供給されており、図１に示す位置に前進してキャビティＣ上に位置することにより、内部に保持した原料粉末ＰをキャビティＣ内に落とし込み、充てんすることができる。
【００２３】
上パンチ１０は、フレーム７０を介して基盤１００に対して上下移動可能に保持された上パンチ保持部材１０Ａに固定され、上パンチ保持部材１０Ａと一体に上下動することができる円筒状の部材である。上パンチ１０が固定された上パンチ保持部材１０Ａは、例えば図８に示すようなクランク機構や、ナックルプレス、カム機構等の機構（一次駆動装置）により機械的に上下駆動され、下死点まで上パンチ１０を下降させることにより、キャビティＣ内に充てんされた原料粉末Ｐを加圧することができる。
【００２４】
下パンチ２０は、下パンチ保持部材２０Ａに固定された円筒状の部材であって、基盤１００に固定された流体圧シリンダ（二次駆動装置）８０のピストン８１によって、下パンチ保持部材２０Ａと一体に上下動することができる。この下パンチ２０（下パンチ保持部材２０Ａ）と基盤１００との間には、基盤１００に対する下パンチ２０の位置を検出するための充てん量補正用リニアスケール６１が取り付けられている。この充てん量補正用リニアスケール６１からの検出信号を受けた制御部９０が流体圧シリンダ８０の流量を制御することにより、ピストン８１すなわち下パンチ２０を任意位置へと移動させることができる。
【００２５】
下死点補正用リニアスケール（測定手段）６０は、上パンチ保持部材１０Ａと下パンチ保持部材２０Ａとの間に取り付けられ、上パンチ保持部材１０Ａと下パンチ保持部材２０Ａとの距離、すなわち上パンチ１０と下パンチ２０との間隔を測定した測定値を信号として出力する。この信号を入力された制御部９０には予め目標値が設定してあり、測定値がこの目標値となるように流体圧シリンダ８０の流量を制御することができる。目標値は、上パンチ１０と下パンチ２０との間で、キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなる値である。
【００２６】
また、制御部９０には、図示しないシューボックス位置検出センサから出力されシューボックス５０の位置を示すシューボックス位置検出信号も入力される。
【００２７】
つぎに、以上のように構成された粉末成形装置を用いた粉末成形方法について図５を参照して説明する。なお図５に示す作動線図において、横軸は上パンチ１０を機械駆動するクランクの角度、縦軸は上下パンチおよびシューボックスの位置を示し、縦軸の上方がシューボックス５０の前進側および両パンチの上方である。
まず加圧成形に際して、上パンチ１０、下パンチ２０およびダイ４０は、それぞれ初期位置に配置しておく。
〔充てん工程〕
シューボックス５０を前進させて（前進工程）、図１に示すようにキャビティＣ上に開口させ（図５（ａ））、原料粉末Ｐを充てんする。このとき、シューボックス５０は後方（図１の右方）から前方（図１の左方）へ前進して、図１に示す位置へ移動するので、始めにキャビティＣの後方側上に開口してから前方側上に開口する。したがって、キャビティＣは、後方側で長時間シューボックス５０が開口されて、原料粉末Ｐを供給されるので、後方側ほど原料粉末Ｐが高密度に充てんされている。
【００２８】
つぎに、図２に示すようにシューボックス５０を後退させてキャビティＣ上から退避させながら（退避工程）、この退避工程の初期において下パンチ２０をダイ４０に対して上昇させる（図５（ｂ））。つまり、シューボックス５０を後退させて、ダイ４０およびコアロッド３０上に乗せられた余分の原料粉末Ｐを、シューボックス５０の前側の壁部によって掻き取るのであるが、壁部がキャビティＣの前方側よりも後退してから下パンチ２０を上昇させることによって、キャビティＣの後方側に充てんされた原料粉末Ｐの一部をダイ４０上に押し上げると同時にシューボックス５０により掻き取らせ、キャビティＣの充てんされる原料粉末Ｐの量を前後部で補正する。これにより、キャビティＣ前方側では原料粉末Ｐの体積が大きく、キャビティＣ後方側では原料粉末Ｐの体積が小さくなる。
【００２９】
さらに、図３に示すように、シューボックス５０が完全にキャビティＣ上から退避した後で、上昇させた下パンチ２０をダイ４０に対して下降させて初期位置へと戻す（図５（ｃ））。これにより、ダイ４０上に押し上げられたキャビティＣ前方側の原料粉末ＰはキャビティＣ内（ダイ４０内）に戻され、キャビティＣ内の原料粉末Ｐは、その充てん高さが前方側で大きく後方側で小さくなるように充てんされる。
【００３０】
つまり、原料粉末はシューボックスから自然落下によりキャビティ内に落とし込まれるので、シューボックスが長時間開口しているキャビティ後方側ほどでは自重により高密度となっている。したがって全体に同じ高さで充てんされると、密度が高いキャビティ後方側ほど多量の原料粉末が充てんされてしまい、このような充てん状態の原料粉末Ｐを加圧成形した圧粉体の密度は不均一となってしまう。
これに対して本実施形態では、原料粉末の充てん高さを低密度の前方側で高く、高密度の後方側で低くすることにより、シューボックスの進退方向による充てん量の不均一をなくし、キャビティＣの全体に均一に原料粉末Ｐを充てんしている。
【００３１】
〔パンチ駆動工程〕
図４に、上下パンチを駆動して行う加圧成形の過程を示す。
（一次駆動工程）
まず図４（ａ）に示すように、下パンチ２０を固定した状態で、上パンチ１０を下死点（機械的移動限界位置）まで下降させ、キャビティＣ内の原料粉末Ｐを圧縮する。この装置では、上パンチ１０が図５（ｄ）に示す２点鎖線の位置（理想下死点）まで下降するように設計されているが、装置の撓み等のために実際には例えば図５（ｅ）に示す実線の位置までしか下降することができない。
【００３２】
この上パンチ１０の（設計上の）理想下死点は、初期位置に固定された下パンチ２０（図５（ｆ））との間に、圧粉体の成形目標厚さよりも例えば約１ｍｍ程度大きい厚さのキャビティＣを形成するように設定されている。つまり、もし装置の撓みや伸びが生じず上パンチ１０が理想下死点まで下降した場合でもキャビティＣの厚さは成形目標厚さよりも大きい状態となり、成形目標厚さよりも厚さが小さい圧粉体が成形されることはない。
【００３３】
（二次駆動工程）
つぎに図４（ｂ）に示すように、上パンチ１０を機械駆動するクランクを停止し上パンチ１０を下死点で固定した状態で、流体圧シリンダ８０を駆動して下パンチ２０を初期位置からキャビティＣの厚さが成形目標厚さとなるまで上昇させる（図５（ｇ））。このときの下パンチ２０の移動は、下死点補正用リニアスケール６０による測定値をフィードバックして行われる。
【００３４】
すなわち、充てん量補正用リニアスケール６１からの検出信号を受けた制御部９０が流体圧シリンダ８０の流量を制御すると共に、下死点補正用リニアスケール６０で両パンチの間隔を測定して、その値が成形目標厚さとなるまで、制御部９０により流体圧シリンダ８０を駆動制御して、下パンチ２０を上昇させる。
【００３５】
このとき、下パンチ２０が上昇することにより上パンチ１０が若干押し上げられることもある（図５（ｅ’）が、両パンチ間隔の測定値をフィードバックして下パンチ２０を上昇させるので、結局キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチ２０が駆動されて上パンチ１０の下降不足分が補正され、圧粉体の厚さを目標値とすることができる。
【００３６】
そして図４（ｃ）に示すように、上パンチ１０を上昇させる（図５（ｈ））とともに、コアロッド３０およびダイ４０を下パンチ２０に対して下降させて、成形された圧粉体Ｚをダイ４０から抜き出す。また、二次駆動工程において上昇させた下パンチ２０は初期位置に戻し（図５（ｉ）、次の圧粉体を成形する準備状態とする。
以上のようにして、全体に均一な密度で成形目標厚さに成形された圧粉体Ｚを得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、設計要求等に基づき種々変更可能である。図示のものでは一次駆動工程で上パンチ１０を機械駆動し、二次駆動工程で下パンチ２０を流体圧シリンダ８０により駆動したが、逆に下パンチを一次駆動工程で機械駆動して上パンチを二次駆動工程で駆動する構成としてもよい。また、上記実施形態では二次駆動装置として流体圧シリンダ８０を用いたが、電気サーボモータ等、種々の駆動装置を用いることもできる。
【００３８】
また、上記実施形態では一次駆動工程で形成されるキャビティＣの厚さを成形目標厚さよりも大きくなるようにしたが、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さとなるように上下パンチ位置を設定しておけば、装置の撓み等が生じてキャビティの厚さが成形目標厚さとなっていないときだけ二次駆動工程を行えばよいので、装置の制御を簡略化することができる。このような成形方法では、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さよりも小さくなってしまうと所望の厚さよりも小さい圧粉体が成形されてしまうが、例えば圧粉体の厚さが一定以下であれば精度として十分である場合などには有効である。
【００３９】
つぎに、本発明の第２の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。図６に示すＣＮＣプレス装置２０１は、原料粉末Ｐが充てんされるキャビティＣを有するダイ２０５、上パンチ２０８がそれぞれ上下駆動され、下パンチ２０９は常に固定された構成となっている。
【００４０】
ダイ２０５は、下方ラム２０４を介して下方ガイド２０２内を滑動する下方スライダ２０３に取り付けられ、ボールネジ機構等の駆動手段（図示せず）の駆動により上下に移動される。ダイ２０５の下方には、固定板２１３に固定された下パンチ２０９が、キャビティＣ内に下方から嵌合するように配置されている。
【００４１】
下パンチ２０９の上方には、キャビティＣ内に出入可能な上パンチ２０８が、下パンチ２０９に対向して同軸に配置されている。この上パンチ２０８は、上パンチプレート２２３が取り付けられた油圧ピストン２２２および油圧シリンダ２０１からなる上方ラム２０７を介して、上方スライダ２０６内を滑動する上方ガイド２１０に取り付けられている。上方スライダ２０６は、駆動モータＭ（一次駆動装置）によって回転されるクランク軸２１２に、リンク機構２１１を介して連結されている。駆動モータＭは、コンピュータ（制御部）２２０に記憶されているプログラムに沿って駆動、停止制御されるサーボモータである。
【００４２】
上方ラム２０７は、上方ガイド２１０に固定された油圧シリンダ２２１と、上パンチプレート２２３に取り付けられた油圧ピストン２２２とを有している。油圧シリンダ２２１には油圧供給口２２１ａが設けられ、ここに接続された油圧供給管２５を介して油圧ユニット２６（二次駆動装置）から油圧が供給される。油圧の制御は、油圧供給管２５に備えられコンピュータ２２０によって駆動される油圧サーボ弁２２４により行われる。
すなわち上方ラム２０７は、全体が駆動モータ（一次駆動装置）Ｍによって上下駆動されるとともに、油圧ピストン２２２が油圧ユニット（二次駆動装置）２２６によって上下に駆動される構成となっている。
【００４３】
さらにこのＣＮＣプレス装置２０１には、上パンチ２０８が固定された上パンチプレート２２３と、下パンチ２０９が固定された固定板２１３との間に、上パンチプレート２２３と固定板２１３との間隔を測定するためのリニアスケール（測定手段）２１４が設けられている。このリニアスケール２１４の測定値はコンピュータ２２０に入力されていて、この測定値を入力されたコンピュータ２２０はプログラムに応じて駆動モータＭの駆動信号および油圧サーボ弁２２４の駆動信号を出力する。
【００４４】
以上のように構成されたＣＮＣプレス装置２０１を用いた粉末成形方法について図７を参照して説明する。なお図７に示す作動線図において、横軸は上パンチ２０８を機械駆動するクランク軸２１２の回転角度、縦軸は上下パンチ２０８，２０９およびダイ２０５の上下方向を示している。
〔パンチ駆動工程〕
まず加圧成形に際して、上パンチ２０８、下パンチ２０９およびダイ２０５は、それぞれ初期位置に配置しておく。
【００４５】
（一次駆動工程）
まず、下パンチ２０９およびダイ２０５を固定（イ）した状態で、上方ラム２０７を下死点（機械的移動限界位置）Ｄまで下降させ、原料粉末Ｐを充てんされたキャビティＣを閉鎖する（ｉ）。
【００４６】
（二次駆動工程）
クランク角度が上方ラム２０７が下死点Ｄに達する１８０°となると、コンピュータ２２０のプログラムにより、上方ラム２０７を機械駆動する駆動モータＭが停止され、上方ラム２０７の下降による上パンチ２０８の下降を停止される（ｉｉ）。そして、上方ラム２０７の下降停止とともに油圧サーボ弁２２４を駆動して、リニアスケール２１４からの測定値が設定値（キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなる値）となるまで油圧シリンダ２２１に油圧を供給し、油圧ピストン２２２すなわち上パンチ２０８を下降させる（ｉｉｉ）。さらに、油圧により上パンチ２０８を下降させるのと同時に、上パンチ２０８の下降ストロークの半分だけダイ２０５を下降させる（ロ）ことにより、キャビティＣ内の原料粉末Ｐは、上下両側から押圧され、均一な加圧力を受けて上下方向に均一な密度に圧縮されることとなる。
【００４７】
そして、リニアスケール２１４の測定値が設定値となると、コンピュータ２２０により油圧サーボ弁２２４が制御され油圧ピストン２２２が上昇して上パンチ２０８が上昇し、駆動モータＭの回転が再開されて上方ラム２０７とともに上パンチ２０８が上昇し（ｉｖ）、ダイ２０５が下降する（ハ）。これにより、成形目標厚さに成形された製品（圧粉体）Ｚ０　がダイ２０５（キャビティＣ）から抜き出され、下パンチ２０９上に載置される。
以上のようにして、成形目標厚さに成形された圧粉体Ｚ０　を得ることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、設計要求等に基づき種々変更可能である。図示のものでは、下パンチ２０９を固定し、一次駆動工程および二次駆動工程で上パンチ２０８を駆動したが、逆に下パンチを両駆動工程で駆動し上パンチを固定する構成としてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では一次駆動工程で形成されるキャビティの厚さを成形目標厚さよりも大きくなるようにしたが、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さとなるように上下パンチ位置を設定しておけば、装置の撓み等が生じてキャビティの厚さが成形目標厚さとなっていないときだけ二次駆動工程を行えばよいので、装置制御の簡略化および製造時間の短縮が実現できる。このような成形方法では、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さよりも小さくなってしまうと所望の厚さよりも小さい圧粉体が成形されてしまうが、例えば圧粉体の厚さが一定以下であれば精度として十分である場合などには有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両パンチ間隔を測定しながら原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形するので、原料粉末の充てん量がばらついたり、フレームの伸びや撓みが生じたとしても、目的の厚さの圧粉体を安定して得ることが可能となる。
【００５１】
さらに、キャビティ全体に原料粉末を均一量で充てんし、上下パンチ間隔を一定にしてプレスすることにより、全体が均一な厚さ・密度の圧粉体を安定して製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による粉末成形装置の要部を示し、充てん工程を説明する断面図である。
【図２】図１に示す粉末成形装置において、シューボックスの退避工程における下パンチ上昇工程を示す図である。
【図３】図２に示す状態から、下パンチを下降させ原料粉末の充てんが完了した状態の粉末成形装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による粉末成形方法を説明する図であって、上パンチを下死点まで下降させる機械駆動工程（ａ）、キャビティの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチを上昇させる調整工程（ｂ）、成形された圧粉体をダイから抜き出す工程（ｃ）を示す断面図である。
【図５】各工程における上下パンチおよびシューボックスの作動を示す作動線図である。
【図６】本発明の他の実施形態による粉末成形装置の要部を示す断面図である。
【図７】図６に示す粉末成形装置を用いた本発明の粉末成形方法を示す作業工程図である。
【図８】従来の粉末成形装置の概要を示す模式図である。
【図９】粉末成形装置における上パンチ駆動機構の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０，２０８　上パンチ
２０，２０９　下パンチ
４０，２０５　ダイ
５０　シューボックス
６０　下死点補正用リニアスケール（測定手段）
８０　流体圧シリンダ（二次駆動装置）
９０，２２０　制御部（コンピュータ）
２１４　リニアスケール（測定手段）
２２６　油圧ユニット（二次駆動装置）
Ｃ　キャビティ
Ｍ　駆動モータ（一次駆動装置）
Ｐ　原料粉末
【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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