(57)【要約】【課題】  駆動系の低廉化を図ることができ、装置本体のコスト、ランニングコストを低廉なものに抑えることができ、さらに、段取りの短縮化を図ること。【解決手段】  昇降可能に支持され、充填部が形成されるダイ１１と、ダイ１１の充填部Ａに向かい進退可能に支持された上パンチ１２と、下パンチ１３と、ダイ１１を上下動させる下ラム２０とを備え、充填部Ａ内に成形粉末Ｐが充填されたとき、ダイ１１内にて、下パンチ１３と上パンチ１２とによって成形粉末Ｐを圧縮して所望の成形品を形成する粉末成形プレス装置１０において、上パンチ１２を含む金型を駆動する第１の駆動系と、ダイ１１を含む金型を駆動する第２の駆動系とを備え、第２の駆動系が、ダイ１１を上方に向けて付勢する駆動部２５と、ダイ１１の位置決めをする駆動部２５よりも高出力の油圧シリンダ４０とを備えてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能に支持され、成形粉末を充填する充填部が形成されるダイと、該ダイの前記充填部に向かい進退可能に支持された上パンチと、前記ダイの前記充填部に対して相対移動可能に取り付けられ前記ダイと共に前記充填部を画成する下パンチと、前記ダイを上下動させる下ラムとを備え、
前記充填部内に成形粉末が充填されたとき、前記ダイ内にて、前記下パンチと前記上パンチとによって成形粉末を圧縮して所望の成形品を形成する粉末成形プレス装置において、
前記上パンチを含む金型を駆動する第１の駆動系と、前記ダイを含む金型を駆動する第２の駆動系とが設けられ、
前記第２の駆動系が、前記ダイを上方に向けて押圧する駆動部と、該駆動部よりも高出力で前記ダイの位置決めをする油圧シリンダとを備え、
前記下ラムの下方には、前記下ラムを支持して、前記上パンチを下降させて該上パンチにより前記充填部内の前記成形粉末を圧縮して前記成形品を成形する際に前記成形粉末を介して前記ダイが受ける前記上パンチの押圧力を支持する受圧部が設けられていることを特徴とする粉末成形プレス装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形プレス装置において、
前記第１の駆動系により駆動して、前記成形品を前記充填部から抜き出す抜出工程にて、ダイを前記成形品が形成された際における位置から更に下方に至らせる掛け外し機構が設けられているもとを特徴とする粉末成形プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末成形プレス装置に係り、特に、ウィズドロアル方式を用いた粉末成形プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の粉末成形プレス装置においては、昇降可能に支持され、成形粉末を充填する充填部が形成されるダイと、該ダイの前記充填部に向かい進退可能に支持された上パンチと、前記ダイの前記充填部に対して相対移動可能に取り付けられ前記ダイと共に前記充填部を画成する下パンチと、前記ダイを上下動させる下ラムとを備え、前記充填部内に成形粉末が充填されたとき、前記ダイ内にて、前記下パンチと前記上パンチとによって成形粉末を圧縮して所望の成形品を形成する粉末成形プレス装置が知られている。
このような粉末成形プレス装置においては、粉末成形品を成形する際には、まず、充填工程において、ダイが所定位置に配置されて、ダイの形成された充填部に成形粉末が充填される。
充填工程後の第１の加圧工程においては、上パンチが充填部に向かい成形粉末の上面を押圧する。
第１の加圧工程後の第２の加圧工程においては、ダイと上パンチとが同期して下降する。上パンチとダイが同期して下降すると、下パンチが相対的に上昇することになり、成形粉末の下面が下パンチにより押圧される。
第２の加圧工程後の第３の加圧工程においては、ダイは下降を停止して定位置に配置される一方で、上パンチが成形粉末の上面を押圧して、充填部において粉末成形品が成形される。
そして、抜出工程においては、上パンチが上昇すると共にダイが下降して、充填部から粉末成形品が抜き出される。
【０００３】
このような粉末成形プレス装置としては、上パンチ、下パンチ、及びダイを機械式の駆動系により駆動させる機械式粉末成形プレス装置と、上パンチを機械式で動作させる一方、上パンチの動作に応じてダイを油圧ＣＮＣ制御によって制御する、いわゆるハイブリッド型粉末成形プレス装置と、上パンチ及びダイの双方を全て油圧式の駆動系により駆動させる油圧式粉末成形プレス装置とが提供されている。
【０００４】
これら粉末成形プレス装置のうち、例えば、上パンチ及びダイの双方を制御する油圧式粉末成形プレス装置においては、ダイを駆動させる油圧シリンダは高出力の容量を備えている（下記特許文献１参照。）。
すなわち、第２の加圧工程においては、下パンチにより押圧される成形粉末とダイとの間にフリクションが発生し、ダイはこのフリクションに打ち勝って作動する必要があるため、ダイを駆動させる油圧シリンダは高出力である必要があるからである。
また、ダイの充填部に段差部が形成されている場合には、第３の加圧工程において、ダイを駆動させる油圧シリンダは、上パンチからダイに加えられる加圧力を支持する必要があるため、高出力（例えば、１６０００ＫＮ）の容量である必要があるからである。
さらに、抜出工程においては、粉末成形品とダイとの間に大きいフリクションが発生し、ダイを駆動させる油圧シリンダは、このフリクションに打ち勝ってダイを駆動させる必要があるため、ダイを駆動させる油圧シリンダは高出力（例えば、１５０００ＫＮ）である必要があるからである。
その上、ダイを油圧シリンダにより駆動させる場合には、一連の工程ごとに油圧シリンダの出力を調整することができず、最も出力を要する工程に合わせて油圧シリンダの出力容量を設定する必要があるため、ダイを駆動させる油圧シリンダは高出力の容量を備える必要があるからである。
【特許文献１】特開平７−１１５２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の油圧式粉末成形プレス装置においては、上記のようにダイを駆動させる油圧シリンダが、高出力のものであることが必要であるため、ダイを駆動させる駆動系が高価なものとなり、粉末成形プレス装置本体のコストが高くなるという問題があった。
また、ダイを駆動させる油圧シリンダが高出力のものであるため、駆動させるための電力等の供給も多く必要となり、装置のランニングコストも高くなるという問題があった。
さらに、従来のハイブリット型粉末プレス装置においては、上パンチの駆動は、機械式であるが、ダイの駆動は従来の油圧式粉末プレス装置と同様の構造であるため、上記従来の油圧式粉末プレス装置と同様にダイを駆動させる油圧シリンダが、高出力のものであり、このため、駆動させるための電力等の供給も多く必要となり、装置のランニングコストも高くなるという問題があった。
その上、上パンチの駆動が機械式で、ダイの駆動にサーボモータを使用したハイブリット型粉末プレス装置も同様に、ダイを駆動させるサーボモータが高出力であることが必要であり、ダイを駆動させる駆動系が高価なものとなり、粉末成形プレス装置本体のコストが高くなり、駆動させるための電力等の供給も多く必要となり、装置のランニングコストも高くなるという問題があった。
従来の機械式粉末成形プレス装置においては、ダイ、下パンチ及び上パンチを装着する際、全てがネジ調整式の為、段取りに時間がかかるという問題があり、粉末成形時においては、ダイの位置調整が困難で高精度の粉末成形品を成形することが困難という問題があると共に、成形時におけるダイの動作のスピードの調整が困難であるため粉末成形品の形状に合わせて成形方法を変更することが困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、駆動系の低廉化を図ることができ、装置本体のコスト、ランニングコストを低廉なものに抑えることができ、さらに、段取りの短縮化及びダイの動作のスピード調整を容易にすることができる粉末成形プレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載された発明は、昇降可能に支持され、成形粉末を充填する充填部が形成されるダイと、該ダイの前記充填部に向かい進退可能に支持された上パンチと、前記ダイの前記充填部に対して相対移動可能に取り付けられ前記ダイと共に前記充填部を画成する下パンチと、前記ダイを上下動させる下ラムとを備え、前記充填部内に成形粉末が充填されたとき、前記ダイ内にて、前記下パンチと前記上パンチとによって成形粉末を圧縮して所望の成形品を形成する粉末成形プレス装置において、前記上パンチを含む金型を駆動する第１の駆動系と、前記ダイを含む金型を駆動する第２の駆動系とが設けられ、前記第２の駆動系が、前記ダイを上方に向けて押圧する駆動部と、該駆動部よりも高出力で前記ダイの位置決めをする油圧シリンダとを備え、前記下ラムの下方には、前記下ラムを支持して、前記上パンチを下降させて該上パンチにより前記充填部内の前記成形粉末を圧縮して前記成形品を成形する際に前記成形粉末を介して前記ダイが受ける前記上パンチの押圧力を支持する受圧部が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る粉末成形プレス装置によれば、充填工程においては、油圧シリンダがダイの位置を位置決めし、駆動部がダイを位置決された位置にまで変位させ、第２の加圧工程においては、油圧シリンダが駆動部の付勢力に抗してダイを下方に変位させ位置決めをする。そして、第３の加圧工程においては、粉末成形品が成形される際に、受圧部が下ラムを支持することにより、ダイが上パンチから受ける押圧力を支持する。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の粉末成形プレス装置において、前記第１の駆動系により駆動して、前記成形品を前記充填部から抜き出す抜出工程にて、ダイを前記成形品が形成された際における位置から更に下方に至らせる掛け外し機構が設けられているもとを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る粉末成形プレス装置によれば、抜出工程においては、掛け外し機構が受圧部と下ラムとの支持状態を解除する共に、掛け外し機構がラムを更に下降させるため、ダイの充填部から粉末成形品が抜き出される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動系の低廉化を図ることができ、装置本体のコスト、ランニングコストを低廉なものに抑えることができ、さらに、段取りの短縮化及びダイの動作のスピード調整を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図６はこの発明の一実施の形態に係る粉末成形プレス装置を示している。
図１に示すこの実施形態の粉末成形プレス装置１０は、装置本体１０ａと装置本体１０ａに装着されるダイセット１０ｂと、上パンチ１２と、下パンチ１３とから構成されている。
装置本体１０ａは、上パンチ１２を上下動させる上ラム３０と、上ラム３０が嵌挿された支持板１４と、下ラム２０と、下ラム２０に設けられた下ラムプレート２２と、下ラムプレート２２を下方から上方に向けて押圧する空圧シリンダ２５と、下ラムプレート２２の位置決めをする油圧シリンダ４０と、下ラム２０の下端部を支持するストッパー板２６と、ストッパー板２６を横方向に摺動させる掛け外し機構２３とを備えている。
ダイセット１０ｂは、装置本体１０ａに固定され下パンチ１２が装着される下パンチプレート１７と、下パンチプレート１７の上方に配置され充填部Ａが形成されたダイ１１と、ダイ１１の上方に配置され上パンチ１２が装着されるパンチ取付けプレート３１と、パンチ取付けプレート３１を案内するガイド３２と、下ラム２０が固定されロッド１８を介してダイ１０を上下動させる摺動プレート１８ａとから構成されている。
下ラム２０の上端部は、Ｔ型ジョイント１８ｂにより摺動プレート１８ａの下面に固定されている。
また、上ラム３０の下端部は、Ｔ型ジョイント３１ａによりパンチ取付けプレート３１の固定されている。
【００１３】
ダイ１１は、その下部に摺動プレート１８ａとロッド１８とを介して、下ラム２０により上下動可能に支持されている。
下ラム２０の高さ（長さ）方向の途中位置には下ラムプレート２２が一体に固定されている。
ダイ１１を駆動させる第２の駆動系３５は、空圧シリンダ２５と油圧シリンダ４０とから構成されている。
空圧シリンダ（駆動部）２５は、ピストンロッド２４ａとシリンダ部２４ｂとから構成されており、空圧シリンダ２５は下ラムプレート２２の下面側に配置されている。
ピストンロッド２４ａの上端部は下ラムプレート２２に固定されており、下ラムプレート２２を上方に向けて押圧している。
このため、ダイ１１は、空圧シリンダ２５により上方に向けて付勢されている。
【００１４】
油圧シリンダ４０は、ピストンロッド４１ａとシリンダ部４１ｂとから構成されており、空圧シリンダ２５の出力よりも大きな出力を有するものである。
ピストンロッド４１ａの先端部の位置は、制御部と記憶部とから構成された処理装置Ｂにより制御されている。
また、ピストンロッド４１ａの先端部は、下ラムプレート２２に固定されておらず、離間可能に配置されている。
油圧シリンダ４０は、下ラムプレート２２の上面側に配置されており、装置本体１０ａの壁部に固定されている。
【００１５】
上パンチ１２は、上ラム３０の先端部に支持板１４及びパンチ取付プレート３１を介して装着されている。そして、ダイ１１の上面に立設されたガイド３２が、支持板１４及びパンチ取付プレート３１に形成される孔に挿通されている。上パンチ１２及びダイ１１の移動時、これらの上パンチ１２にダイ１１がガイド３２によって案内されることで位置ずれしないようになっている。
また、上パンチ１２は、機械式のクランク機構を介して図示されない機械式の第１の駆動系により駆動される。
この第１の駆動系は、パンチ取付けプレート３１と、このパンチ取付けプレート３１に固定された上パンチ１２と、掛け外し機構２３とを駆動する。
【００１６】
下パンチ１３は、装置本体１０ａの第１壁１６に取り付けられた下パンチプレート１７上に立設されており、その上部がダイ１１の充填部Ａ内に相対移動可能に設けられることで、ダイ１１と協働して充填部Ａを画成するようになっている。そのため、ダイ１１の下部に設けられたロッド１８が、下パンチプレート１７に形成された孔に挿通されている。
【００１７】
ストッパー板（受圧部）２６は、図４に示す成形品Ｓの抜き出し時、掛け外し機構２３のフォーク２３ａによって水平方向にずらされると、下ラム２０を挿入してダイ１１を下降させるためのものであり、フォーク２３が入り込めるような大きさのずらし孔２８が設けられると共に、そのずらし孔２８の側部にコロ部２７が設けられ、更に中央部には下ラム２０を挿入する挿入部２９が設けられている。
また、ストッパー板２６は、下ラム２０の下方において、互いに対向するように２箇所設けられている。
【００１８】
掛け外し機構２３は、下ラムプレート２２に形成された孔に挿通されたフォーク２３ａと、下ラムプレート２２の上面においてフォーク２３ａから突出して形成された押圧部２３ｂとから構成されている。
掛け外し機構２３は、機械カムとレバー機構を介して図示されない第１の駆動系に連設されている。
【００１９】
そして、図１に示されるように、充填工程においては、油圧シリンダ４０のピストンロッド４１ａが上方に変位し、所定位置で停止する。
ピストンロッド４１ａが上方に変位すると、下ラムプレート２２は空圧シリンダ２５により上方に付勢されているため上方に変位して、ピストンロッド４１ａの先端部により位置決めされた位置で停止する。
下ラムプレート２２が上方に変位することにより、ダイ１１も上方に変位して充填位置で停止する。
ダイ１１が充填位置で停止すると、充填部Ａは成形粉末Ｐを充填するに足る体積を有することになり、充填部Ａに成形粉末Ｐが充填される。
【００２０】
充填工程の後の第１の加圧工程においては、図２に示すように、上パンチ１２が充填部Ａに向って下降し、成形粉末Ｐの上面を押圧する。
上パンチ１２が成形粉末Ｐの上面を押圧した後、図３に示されるように、第２の加圧工程においては、油圧シリンダ４０のピストンロッド４１ａが下ラムプレート２２の上面を押圧する。
油圧シリンダ４０の出力は空圧シリンダ２５の出力よりも大きいため、ピストンロッド４１ａの押圧力は空圧シリンダ２５の押圧力よりも大きく、下ラムプレート２２は下方へ変位することになる。
この際、処理装置Ｂは、ダイ１１と上パンチ１２とが同期して又は、上パンチ１２の下降速度に比例して下降するように、油圧シリンダ４０の動きを制御する。
ダイ１１と上パンチ１２が同期して、又は上パンチ１２の下降速度に比例して下降すると、下パンチ１３は相対的に上方に変位することになり、下パンチ１３が成形粉末Ｐの下面を押圧する。
【００２１】
ダイ１１が下降して所定位置に位置すると、図４に示されるように、ダイ１１に連設された下ラム２０がストッパー板２６に当接する。
ダイ１１は、下ラム２０がストッパー板２６に当接することにより位置が固定される。
第３の加圧工程においては、ダイ１１は定位置に位置する一方で、上パンチ１２はさらに下降して成形粉末Ｐの上面を押圧する。
上パンチ１２が成形粉末Ｐの上面を押圧する際には、ダイ１１に過大な荷重がかかることになる。
すなわち、上パンチ１２が充填部Ａ内の成形粉末Ｐを押圧すると、成形粉末Ｐが充填部Ａの内面を押圧する押圧力が大きくなり、成形粉末Ｐと充填部Ａの内面との間には、大きな摩擦力が働き、上パンチ１２の押圧力が成形粉末Ｐを介してダイ１１に働くことになる。
このため、第３の加圧工程においては、上パンチ１２が成形粉末Ｐを押圧することにより、ダイ１１には過大な荷重が働くことになる。
特に、ダイ１１に段差部が形成されている場合には、ダイ１１には上パンチ１２からの押圧力が直接かかるため、ダイ１１は過大な荷重を受けることになる。
このようにダイ１１にかかる荷重は、下ラム２０を介してストッパー板２６において支持されることになる。そして、上パンチ１２が下死点に位置すると、充填部Ａにおいて粉末成形品Ｓが形成される。
【００２２】
粉末成形品Ｓの抜出工程においては、図５に示されるように、第１の駆動系により上下動する掛け外し機構２３の押圧部２３ｂが下ラムプレート２２の上面を押圧すると共に、フォーク２３ａがストッパー板２６のコロ部２７を押圧することにより、各ストッパー板２６を水平方向に変位させる。
フォーク２３ａが各ストッパー板２６を水平方向に変位させることにより、ストッパー板２６同士の間に拡径された挿入部２９が形成される。
そして、図６に示されるように、押圧部２３ｂが下ラムプレート２２の上面を押圧することにより、下ラム２０が拡径された挿入部２９内に挿入される。
下ラム２０が拡径された挿入部２９内に挿入されることにより、ダイ１１はさらに下方に変位して、下パンチ１３が相対的に上方に変位することになり、粉末成形品Ｓが充填部Ａから抜き出される。
【００２３】
抜出工程が完了すると、油圧シリンダ４０のピストンロッド４１ａは上方に変位し、また、掛け外し機構２３も上方に変位する。このため、下ラムプレート２２は、押圧部２３ｂによる押圧が解除され、空圧シリンダ２５により上方に変位し、充填工程が行われる。
【００２４】
この粉末成形プレス装置１０によれば、過大な荷重がダイ１１に加わる第３の加圧工程においては、ストッパー板２６が下ラム２０を介してダイ１１を支持しており、空圧シリンダ２５及び油圧シリンダ４０はダイ１１を支持する必要がない。
このため、空圧シリンダ２５と油圧シリンダ４０との出力は、第３の加圧工程においてダイ１１を支持するために要する出力に設定する必要がなく、低出力のものとすることができる。
また、抜出工程において、ダイ１１は第１の駆動系により駆動する掛け外し機構２３により変位させられており、油圧シリンダ４０及び空圧シリンダ２５はダイ１１を変位させる必要がない。
このため、空圧シリンダ２５と油圧シリンダ４０との出力は、抜出工程においてダイ１１を変位するために要する出力に設定する必要がなく低出力のものとすることができる。
【００２５】
すなわち、空圧シリンダ２５は、充填工程において、上パンチ１２からの荷重を受けていないダイ１１を変位させるための出力を有しておればよく、低出力（例えば、３１ｋＮ）のものとすることができる。
また、油圧シリンダ４０は、第２の加圧工程において、成形粉末Ｐと充填部Ａとの間に生じるフリクションに打ち勝つだけの出力を有しておればよく、所定の出力（例えば、１６０ＫＮ）のものとすることができる。
【００２６】
このように、油圧シリンダ４０と空圧シリンダ２５とは、共に低出力の油圧シリンダ、空圧シリンダとすることができるため、第２の駆動系３５及び粉末成形プレス装置１０のコスト及びランニングコストを低廉なものとすることができる。
【００２７】
また、油圧シリンダ４０は、処理装置Ｂにより動きが制御されているため、ダイ１１の動きやスピードを高精度に制御することができ、さらに、充填工程における充填位置を正確に設定することができる。
その上、処理装置Ｂの記憶部にダイ１１の位置を記憶させておくことにより、各種の成形条件の呼び出しが短時間で行えるため、段取りの時間を短縮することができる。
【００２８】
この粉末成形プレス装置１０は、従来の粉末成形プレス装置と比較すると、充填位置、加圧工程がＣＮＣ制御のため、高精度化、段取り時間の短縮、速度比成形が可能となる。
【００２９】
また、この粉末成形プレス装置１０は、従来の油圧ＣＮＣ粉末成形プレス装置と比較すると、省エネ、高速化を図ることができる。
【００３０】
さらに、この粉末成形プレス装置１０は、従来のハイブリット型粉末成形プレス装置と比較して、省エネ、入力パラメータの簡素化（段取り時間の短縮）抜き出し、ストッパー能力の高出力化が可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態においては、ダイ１１を駆動する駆動系は、油圧シリンダ４０と空圧シリンダ２５ととから構成されているが、これに限られない。例えば、共に油圧シリンダにより構成されていても良い。
また、本実施形態においては、下パンチ１３は、ダイセット１０ｂを介して装置本体１０ａに固定されているが、油圧シリンダなどにより駆動させることにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明に係る粉末成形プレス装置によれば、駆動系の低廉化を図ることができ、装置本体のコスト、ランニングコストを低廉なものに抑えることができ、さらに、段取りの短縮化を図ることができるため、産業上の利用可能性が認められる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の一実施の形態に係る粉末成形プレス装置の成形粉末の充填工程における動作状態の説明図である。
【図２】第１の加圧工程において成形粉末の上面側が加圧されるときの状態を示す説明図である。
【図３】第２の加圧工程において上パンチと、ダイとが下降することにより、成形粉末の下面が加圧されるときの状態を示す説明図である。
【図４】第３の加圧工程においてダイの下降が停止し、上パンチが下降することにより成形粉末の上面が加圧されるときの状態を示す説明図である。
【図５】第３の加圧工程の終了時において、上パンチが下死点に位置したときの図である。
【図６】抜出工程において、成形品を抜き取るときの状態を示す動作状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    粉末成形プレス装置
１１    ダイ
１２    上パンチ
１３    下パンチ
２０    下ラム
２２    下ラムプレート
２５    空圧シリンダ（駆動部）
２９    ストッパー板（受圧部）
４０    油圧シリンダ
【図１】
2005219114.tif 000003
【図２】
2005219114.tif 000004
【図３】
2005219114.tif 000005
【図４】
2005219114.tif 000006
【図５】
2005219114.tif 000007
【図６】
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