(57)【要約】【課題】粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる成形装置及び成形方法を提供する。【解決手段】成形装置１は、制御装置２、第１のパンチ１４、ダイ２１及び第２のパンチ３４を備えている。また、成形装置１は、第１圧力検出装置１５、第１リニアスケール１６、第２圧力検出装置３５及び第２リニアスケール３６を備えている。制御装置２による位置制御により、第１のパンチ１４を第１のパンチ１４と第２のパンチ３４とが所定の位置関係となるまで下降させる。所定の位置関係とは、粉体充填凹部２２に所定量の粉体が充填された場合の粉体４に第１のパンチ１４が接触する第１のパンチ１４の位置と、第２のパンチ３４の位置との位置関係である。第１のパンチ１４と第２のパンチ３４とが所定の位置関係となった後は、制御装置２による圧力制御により、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４が所望の圧力となるまで、第１のパンチ１４を更に下降させる。【選択図】図２
2007152366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成されたダイと、
該ダイの該貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第１のパンチと、
該第１のパンチと対向し、該ダイの該貫通孔の他方の開口側から該貫通孔に整合可能に構成され、該ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第２のパンチと、
該第１のパンチと、該第２のパンチとを、該第１のパンチと該第２のパンチとの対向方向において相対的に駆動するサーボ駆動装置と、
該第１のパンチと該第２のパンチとの位置関係又は該第１のパンチと該ダイとの位置関係を検出する位置検出手段と、
該粉体充填凹部に粉体が充填されている場合に、該第１のパンチと該第２のパンチとにより該粉体を圧縮する過程において、該第１のパンチ及び該第２のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出手段と、
該サーボ駆動装置を制御する制御手段と、を有し、該粉体充填凹部に所定量の粉体が充填されている場合に、該第１のパンチと該第２のパンチとにより該粉体を圧縮する過程において、該制御手段は、該第１のパンチと該第２のパンチ又は該第１のパンチと該ダイが所定の位置関係となるまでは、該位置検出手段の位置検出結果に基づいて該サーボ駆動装置を駆動し、該所定の位置関係となった後は、該圧力検出手段の圧力検出結果に基づいて該サーボ駆動装置を駆動することを特徴とする成形装置。
【請求項２】
該所定の位置関係は、該粉体充填凹部に所定量の該粉体が充填された場合の該粉体に該第１のパンチが接触する該第１のパンチの位置と、該第２のパンチの位置との位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
該所定の位置関係は、該第１のパンチと該第２のパンチとにより、該粉体が圧縮されて、該粉体が所定の寸法になったときの、該第１のパンチと、該第２のパンチとの位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項４】
該ダイは、該貫通孔の一部を規定する内方突出部を備え、該内方突出部は、該第２のパンチ側に位置するとともに、該第１のパンチに対向する一端面を有し、
該所定の位置関係は、該第１のパンチと該第２のパンチとにより、該粉体が圧縮されて、該粉体が所定の寸法になったときの、該第１のパンチと、該一端面との位置関係であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
【請求項５】
貫通孔が形成されたダイと、該ダイの該貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第１のパンチと、該第１のパンチと対向し、該ダイの該貫通孔の他方の開口側から該貫通孔に整合可能に構成され、該ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第２のパンチと、を備える成形装置を用い、
該粉体充填凹部に粉体を充填する工程と、
該第１のパンチと該第２のパンチとにより該粉体を圧縮する工程と、を有し、
該圧縮する工程において、該第１のパンチと該第２のパンチ又は該第１のパンチと該ダイが所定の位置関係となるまでは、該第１のパンチと該第２のパンチとの少なくとも一方を位置制御により駆動し、該所定の位置関係になった後は、該第１のパンチ及び該第２のパンチに加わる圧力に基づく圧力制御により該第１のパンチと該第２のパンチとの少なくとも一方を駆動することを特徴とする成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形装置及び成形方法に関し、特に、パンチを位置制御または圧力制御により駆動する粉体成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の成形装置は、第１のパンチと、ダイと、第２のパンチと、第１のパンチ及び第２のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出装置と、圧力検出装置の検出結果に基づき第１のパンチ及び第２のパンチを駆動させる制御装置とを備えている。そして、制御装置は、第１のパンチと第２のパンチとを圧力制御により駆動させて粉末成形を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許２６５７９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記の成形装置では、粉末成形の開始から完了まで、圧力検出装置の検出結果に基づき第１のパンチ及び第２のパンチを駆動させての圧縮粉末成形を行うため、圧縮粉末成形に時間を要していた。
【０００４】
そこで、本発明は、粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、貫通孔が形成されたダイと、ダイの貫通孔の一方の開口側から貫通孔に嵌入可能に構成される第１のパンチと、第１のパンチと対向し、ダイの貫通孔の他方の開口側から貫通孔に整合可能に構成され、ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第２のパンチと、第１のパンチと、第２のパンチとを、第１のパンチと第２のパンチとの対向方向において相対的に駆動するサーボ駆動装置と、第１のパンチと第２のパンチとの位置関係又は第１のパンチとダイとの位置関係を検出する位置検出手段と、粉体充填凹部に粉体が充填されている場合に、第１のパンチと該第２のパンチとにより粉体を圧縮する過程において、第１のパンチ及び該第２のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出手段と、サーボ駆動装置を制御する制御手段とを有する成形装置を提供している。
【０００６】
そして、粉体充填凹部に所定量の粉体が充填されている場合に、第１のパンチと第２のパンチとにより粉体を圧縮する過程において、制御手段は、第１のパンチと該第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動する。
【０００７】
かかる構成によれば、第１のパンチと第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動するので、第１のパンチ及び第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
ここで、所定の位置関係は、粉体充填凹部に所定量の粉体が充填された場合の粉体に該該第１のパンチが接触する第１のパンチの位置と、第２のパンチの位置との位置関係であることが好ましい。
【０００９】
かかる構成によれば、第１のパンチ及び第２のパンチが所定の位置関係となるまでは、各パンチを位置制御により駆動するので、第１のパンチが粉末に触れるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。また、所定の位置関係になった後は、各パンチを圧力制御により駆動するので、圧縮序盤から粉末に対する圧力プロファイルを把握することができる。よって、所望の圧力プロファイルとなるように第１のパンチを駆動させることができ、所望の密度の粉末成形体を得ることができる。また、圧縮序盤で粉末の粉体充填凹部への充填のばらつきを把握することができる。
【００１０】
更に、所定の位置関係は、第１のパンチと第２のパンチとにより、粉体が圧縮されて、粉体が所定の寸法になったときの、第１のパンチと、第２のパンチとの位置関係であることが好ましい。
【００１１】
かかる構成によれば、粉末の成形体が所望の寸法になる直前まで各パンチを位置制御し、その後、各パンチを圧力制御するので、粉末成形体の寸法及び密度を重視する場合に有効である。また、粉末の成形体が所望の寸法になる直前まで、各パンチを位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【００１２】
また、ダイは、貫通孔の一部を規定する内方突出部を備え、内方突出部は、第２のパンチ側に位置するとともに、第１のパンチに対向する一端面を有し、所定の位置関係は、第１のパンチと第２のパンチとにより、粉体が圧縮されて、粉体が所定の寸法になったときの、第１のパンチと、一端面との位置関係であることが好ましい。
【００１３】
かかる構成は、粉末成形体の第１のパンチと一端面との間に位置する部分の精度が要求される内方突出部を有するダイを備えた成形装置の粉末圧縮成形において有効である。また、粉末の成形体が所望の寸法になるまで、各パンチを位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【００１４】
また、本発明は、貫通孔が形成されたダイと、ダイの貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第１のパンチと、第１のパンチと対向し、ダイの貫通孔の他方の開口側から貫通孔に整合可能に構成され、ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第２のパンチとを備える成形装置を用い、粉体充填凹部に粉体を充填する工程と、第１のパンチと第２のパンチとにより粉体を圧縮する工程とを有し、圧縮する工程において、第１のパンチと第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、第１のパンチと第２のパンチとの少なくとも一方を位置制御により駆動し、所定の位置関係になった後は、第１のパンチ及び第２のパンチに加わる圧力に基づく圧力制御により第１のパンチと第２のパンチとの少なくとも一方を駆動する成形方法を提供している。
【００１５】
かかる構成によれば、第１のパンチと第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動するので、第１のパンチ及び第２のパンチ又は第１のパンチとダイが所定の位置関係となるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の成形装置及び成形方法によれば、粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の第１の実施の形態による成形装置及び成形方法について、図１から図４を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態における成形装置１の説明図を示している。図１に示すように、成形装置１は、制御装置２と、上パンチ部１０と、成形部２０と、下パンチ部３０とを備えている。成形部２０は上パンチ部の鉛直下方に位置し、下パンチ部３０は成形部２０の鉛直下方に位置する。
【００１８】
上パンチ部１０は、図示せぬフレームに固定された第１サーボ駆動装置１１を有している。第１サーボ駆動装置１１は、第１サーボモータ１２と、第１駆動機構１３とを有している。第１サーボモータ１２は、その駆動力を出力するための回転軸１２Ａを備え、回転軸１２Ａは、第１駆動機構１３に連結されている。第１駆動機構１３の下端には、第１のパンチ１４が連結されている。第１のパンチ１４は、回転軸１２Ａの回転による第１駆動機構１３の駆動により、鉛直方向に移動可能に構成されている。よって、第１のパンチ１４は、第１駆動機構１３を介して、第１サーボモータ１２により鉛直方向にサーボ駆動される。
【００１９】
また、第１駆動機構１３と第１のパンチ１４との連結部には、第１のパンチ１４の下端面に加わる圧力を検出するための第１圧力検出装置１５が設けられている。更に、上パンチ部１０は、第１のパンチ１４の鉛直方向における位置を検出するための第１リニアスケール１６を有している。第１リニアスケール１６は、シリンダ状をなし、図示せぬフレームに固定された計測部１６Ａと、計測部１６Ａ内に設けられ、下端が第１のパンチ１４に接続されたシャフト部１６Ｂ（図２）とを有している。第１リニアスケール１６は、位置検知手段を構成し、第１のパンチ１４の鉛直方向に沿う移動によるシャフト部１６Ｂの移動を計測部１６Ａが計測することにより、第１のパンチ１４の位置を検出している。
【００２０】
成形部２０は、第１のパンチ１４の下方において、図示せぬフレームに固定され、貫通孔２１ａが形成されたダイ２１を有している。第１のパンチ１４は、鉛直方向に沿う移動により、ダイ２１の上方から貫通孔２１ａに嵌入可能に構成されている。
【００２１】
下パンチ部３０は、図示せぬフレームに固定された第２サーボ駆動装置３１を有している。第２サーボ駆動装置３１は、第２サーボモータ３２と、第２駆動機構３３とを有している。第２サーボモータ３２は、その駆動力を出力するための回転軸３２Ａを備え、回転軸３２Ａは、第２駆動機構３３に連結されている。第２駆動機構３３の上端には、第２のパンチ３４が連結されている。第２のパンチ３４は、回転軸３２Ａの回転による第２駆動機構３３の駆動により、鉛直方向に移動可能に構成されている。よって、第２のパンチ３４は、第２駆動機構３３を介して、第２サーボモータ３２により鉛直方向にサーボ駆動される。また、第２のパンチ３４は、鉛直方向に沿う移動により、ダイ２１の下方から貫通孔２１ａに嵌入可能に構成され、ダイ２１との協働により粉体充填凹部２２を画成する。
【００２２】
また、第２駆動機構３３と第２のパンチ３４との連結部には、第２のパンチ３４の上端面に加わる圧力を検出するための第２圧力検出装置３５が設けられている。更に、下パンチ部３０は、第２のパンチ３４の鉛直方向における位置を検出するための、第１リニアスケール１６と同様の第２リニアスケール３６を有している。よって、第２リニアスケール３６は、計測部１６Ａと同様の計測部３６Ａと、シャフト部１６Ｂと同様のシャフト部３６Ｂとを有している。尚、シャフト部３６Ｂは、その上端が第２のパンチ３４に接続されている。そして、第２リニアスケール３６は、第１リニアスケール１６と同様に、計測部３６Ａ及びシャフト部３６Ｂにより第２のパンチ３４の位置を検出している。
【００２３】
制御装置２は、第１サーボモータ１２及び第２サーボモータ３２とそれぞれ配線３を介して接続されている。また、制御装置２は、第１圧力検出装置１５、第１リニアスケール１６、第２圧力検出装置３５及び第２リニアスケール３６とそれぞれ配線３介して接続されている。配線３を介して、制御装置２は、各圧力検出装置により検出される第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４に加わる圧力、及び各リニアスケールにより計測される第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４の位置を把握している。
【００２４】
更に、制御装置２は、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４に加わる圧力、又は第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４の位置に基づき  各モータ１２、３２を介して、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４を駆動可能に構成されている。即ち、制御装置２は、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４を、位置制御又は圧力制御により駆動する。また、制御装置２は、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４の位置に基づき、両者の位置関係を把握している。制御装置２には、後述の粉末圧縮成形動作において用いられる第１のパンチ１４と第２のパンチ３４との所定の位置関係が記憶されている。
【００２５】
次に、成形装置１によって誘電体フィルタを成形するための粉末圧縮成形方法について図１〜図３を参照して説明する。まず、図１に示すように、粉体充填凹部２２に誘電体材料からなる粉末材料４を所定量充填する。次に、制御装置２による位置制御により、第２のパンチ３４を静止させたまま第１のパンチ１４を、第１のパンチ１４と第２のパンチ３４とが所定の位置関係となるまで下降させる。ここで、所定の位置関係とは、図２に示すような粉体充填凹部２２に所定量の粉体が充填された場合の粉体４に第１のパンチ１４が接触する第１のパンチ１４の位置と、第２のパンチ３４の位置との位置関係である。
【００２６】
第１のパンチ１４と第２のパンチ３４とが所定の位置関係となった後は、制御装置２による圧力制御により、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４が所望の圧力となるまで、第１のパンチ１４を更に下降させる。これにより、図３に示すように、粉末材料４は、誘電体成形体５として成形される。その後、図４に示すように第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４により誘電体成形体５に加えられていた圧力を解除して（適度の低圧力で誘電体成形体を保持）、制御装置２による圧力制御により第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４を上昇させて、誘電体成形体５をダイ２１から押出す。
【００２７】
上述のように、第１のパンチ１４及び第２のパンチ３４が所定の位置関係となるまでは、各パンチ１４、３４を位置制御により駆動するので、第１のパンチ１４が粉末材料４に触れるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。また、所定の位置関係になった後は、各パンチ１４、３４を圧力制御により駆動するので、圧縮序盤から粉末材料４に対する圧力プロファイルを把握することができる。よって、所望の圧力プロファイルとなるように第１のパンチ１４を駆動させることができ、所望の密度の誘電体成形体５を得ることができる。また、圧縮序盤で粉末材料４の粉体充填凹部２２への充填のばらつきを把握することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施の形態における成形装置について、図５を参照して説明する。尚、第１の実施の形態と同一の部材については、同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図５に示すように、第１の実施の形態のダイ２１に対応する段付きダイ１２１は、貫通孔１２１ａの一部を規定する内方突出部１２１Ｂを備えている。内方突出部１２１Ｂは、第２のパンチ３４側に位置し、第１のパンチ１４に対向する一端面１２１Ｃを有している。
【００２９】
成形装置１０１による粉末圧縮成形動作においては、粉体充填凹部に誘電体材料からなる粉末材料４を所定量充填後、制御装置２による位置制御により、第２のパンチ３４を静止させたまま第１のパンチ１４を、第１のパンチ１４と段付きダイ１２１の一端面１２１Ｃとが所定の位置関係となるまで下降させる。ここで、所定の位置関係とは、粉末材料４の圧縮過程における第１のパンチ１４と一端面１２１Ｃとの距離が、粉末材料４が所定の寸法となったとき（誘電体成形体となったとき）の第１のパンチ１４と一端面１２１Ｃとの距離に対し、１１０％となるときの第１のパンチ１４と一端面１２１Ｃとの位置関係である。尚、本実施の形態において制御装置２には、段付きダイ１２１の位置が記憶され、更に第１のパンチ１４と段付きダイ１２１の一端面１２１Ｃとの所定の位置関係が記憶されている。
【００３０】
このような所定の位置関係は、誘電体成形体の第１のパンチ１４と一端面１２１Ｃとの間に位置する部分の精度が要求される段付きのダイ１２１を備えた成形装置１０１の粉末圧縮成形において有効である。また、粉末材料４が所望の寸法となるまで、各パンチ１４、３４を位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【００３１】
尚、本発明の成形装置１は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施の形態において所定の位置関係は、図２に示すように粉末材料４に第１のパンチ１４が接触したときの第１のパンチ１４の位置と、第２のパンチ３４の位置との位置関係であったが、第１のパンチ１４と第２のパンチ３４とにより粉体材料４が圧縮されて、粉体材料４が所定の寸法になったときの、第１のパンチ１４と第２のパンチ３４との位置関係であっても良い。ここで、所定の寸法とは、粉体充填凹部２２に所定量の粉末材料４が充填されて、誘電体成形体５が所望の寸法及び所望の密度である場合に、圧縮過程において第１のパンチ１４と第２のパンチ３４との距離が、粉末材料４が所定の寸法となる時の第１のパンチ１４と第２のパンチ３４との距離に対して、１１０％となるときの粉末材料４の寸法である。尚、１１０％に限られず、充填ばらつきの大きい材料では、１２０％〜１３０％であっても良い。
【００３２】
このような所定の位置関係であれば、粉末材料４が所望の寸法になる直前まで各パンチ１４、３４を位置制御し、その後、各パンチ１４、３４を圧力制御するので、誘電体成形体５の寸法及び密度を重視する場合に有効である。また、粉末材料４が所望の寸法（誘電体成形体５の寸法）になる直前まで、各パンチ１４、３４を位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【００３３】
また、第１、２駆動機構１３、３３は、ボールネジを利用した機構であっても良いし、クランク機構、エキセン機構、ナックル（トグルリンク）機構またはカム機構であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による成形装置の概略図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による成形装置の粉末圧縮成形動作において、第１のパンチが下降して粉末材料に接触した状態を示す図。
【図３】図２の後に、第１のパンチを下降させて、上下同時圧縮により粉末材料を圧縮成形した状態を示す図。
【図４】図３の後に、第１のパンチと第２のパンチとにより誘電体成形体をダイから押出した状態を示す図。
【図５】本発明の第２の実施の形態による成形装置の概略図。
【符号の説明】
【００３５】
１、１０１  成形装置
２  制御装置
１０  上パンチ部
１２  第１サーボモータ
１４  第１のパンチ
第１圧力検出装置１５
１６  第１リニアスケール
２０  成形部
２１、１２１  ダイ
２１ａ、１２１ａ  貫通孔
３０  下パンチ部
３２  第２サーボータ
３４  第２のパンチ
３５  第２圧力検出装置
３６  第２リニアスケール
１２１Ｂ  突出部
１２１Ｃ  一端面
【図１】
2007152366.tif 000003
【図２】
2007152366.tif 000004
【図３】
2007152366.tif 000005
【図４】
2007152366.tif 000006
【図５】
2007152366.tif 000007