(57)【要約】【課題】上パンチ駆動部により上パンチを高速で進退させて、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により材料粉末を加圧し、加圧工程での加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置による粉末成形品の圧縮量調整を安定しておこなえる粉末成形品の製造方法および粉末成形装置を提供すること。【解決手段】ダイ１１と、下パンチ２１と、上パンチ３１と、前記上パンチ３１を進退させる上パンチ駆動部７２と、上パンチ３１と加圧連結部７６で連結される複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５と、前記上パンチ駆動部７２が前記上パンチ３１を前進させた後、前記複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５により充填部Ａ内の材料粉末Ｐを加圧する粉末成形装置１であって、加圧工程に移行する前に前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の加圧力と反対向きの力を前記上パンチ駆動部７２により生じさせることを特徴とする。【選択図】図１
2013220446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料粉末が充填される充填部が形成されたダイと、
前記ダイに対して相対移動可能に取り付けられ、前記ダイとともに充填部を画成する下パンチと、
前記ダイの上方に、前記充填部に対して進退可能に配置された上パンチと、
前記上パンチと連結部を介して連結され、前記上パンチを進退させる上パンチ駆動部と、
前記上パンチ駆動部が設けられる上プラテンと、
前記上プラテンに設けられ、前記上パンチと前記連結部と間隔をあけて配置された加圧連結部を介して連結される複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置と、
前記上パンチ駆動部が前記上パンチを前進させた後、前記複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により充填部内の材料粉末を加圧する制御部と、を備えた粉末成形装置であって、
前記制御部は、
前記上パンチが前記充填部内の材料粉末を加圧開始する前に、前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせるように構成されていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形装置であって、
前記上パンチ駆動部が、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置である場合に、
前記制御部は、
前記連結部を前記加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させる信号を、前記上パンチ駆動部に出力することを特徴とする粉末成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粉末成形装置であって、
前記上パンチ駆動部が、ボールねじ駆動装置である場合に、
前記制御部は、
前記連結部を前記加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させる信号を、前記上パンチ駆動部に出力することを特徴とする粉末成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の粉末成形装置であって、
前記上パンチ駆動部が油圧シリンダとされ、前記油圧シリンダに前記上パンチの前進にともなう背圧を調整する背圧調整手段が設けられている場合に、
前記制御部は、
前記背圧調整手段に、前記背圧によって前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせる信号を出力することを特徴とする粉末成形装置。
【請求項５】
材料粉末が充填される充填部が形成されたダイと、
前記ダイに対して相対移動可能に取り付けられ、前記ダイとともに充填部を画成する下パンチと、
前記ダイの上方に、前記充填部に対して進退可能に配置された上パンチと、
前記上パンチと連結部を介して連結され、前記上パンチを進退させる上パンチ駆動部と、
前記上パンチ駆動部が設けられる上プラテンと、
前記上プラテンに設けられ、前記上パンチと前記連結部と間隔をあけて配置された加圧連結部を介して連結される複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置と、を備え、前記上パンチ駆動部が前記上パンチを前進させた後、前記複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により充填部内の材料粉末を加圧するように構成された粉末成形装置による粉末成形品の製造方法であって、
前記上パンチが前記充填部内の材料粉末を加圧開始する前に、前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせることを特徴とする粉末成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末成形品の製造方法および粉末成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車部品や電子部品、切削用工具等の分野において、金属粉末やアルミナをはじめとするセラミックス粉末を粉末成形品に成形し、その粉末成形品を焼結することによって粉末焼結品からなる製品を製造する粉末冶金焼結法が広く用いられている。
【０００３】
粉末冶金焼結法は、ダイと、ダイとともに充填部を画成する下パンチと、充填部に向かい進退可能に支持された上パンチとを備えた粉末成形装置において、ダイの形成された充填部に材料粉末が充填され、この材料粉末を上パンチと下パンチにより押圧して粉末成形品が成形されるようになっている。そして、この粉末成形品は、所定の条件で焼結することで粉末焼結品が製造されるようになっている。
【０００４】
上記粉末成形品は、焼結する際に大幅に収縮し、その収縮の大きさは粉末成形品の密度に大きく影響されるため、圧粉、成形した粉末成形品の密度分布の偏りを小さくして焼結時の収縮を抑制することが望ましい。
【０００５】
そこで、粉末成形品の密度分布の偏りを小さくするため、ダイを固定して上パンチを下降させるとともに下パンチを上昇させて充填部内の材料粉末を上下双方から圧粉するダイ固定方式（例えば、特許文献１参照）や、下パンチを固定して上パンチを下降させる際にダイを上パンチの約１／２の速度で下降させることで充填部内の材料粉末を相対的に下方からも圧粉して成形するウィズドローアル方式（例えば、特許文献２参照）が実用化されているが、充填時に充填部の部位によって材料粉末の供給量が偏ると粉末成形品の密度分布の偏りの発生を避けることは困難であった。
【０００６】
また、粉末成形品の密度分布の偏りを小さくして粉末焼結品の精度を向上するために、上パンチの上下方向位置を、ＤＤＶ型サーボ駆動装置で制御して材料粉末の圧縮量を調整する技術が開発されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１８１９９７号公報
【特許文献２】特開平５−９２２９９号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３４３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、粉末成形品を、高速、高出力で粉末成形する場合に、上パンチを高速移動するための上パンチ駆動部と、高速移動されて充填部に到達した後に材料粉末を高出力で加圧する加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置とを備え、うえパンチ駆動部と加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置がともに上プラテンに配置された粉末成形装置を用いる場合に、粉末成形品の形状等に関わらず、粉末成形品の密度分布の偏りをさらに小さくしたいとの技術的要請がある。
【０００９】
また、かかる場合に、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置を押側（材料粉末を加圧する側）専用で使用する場合には、高速移動された上パンチが加圧工程に移行する際に、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のロッドに前進量の差が生じて上パンチプレートに傾きが生じる場合があり、上パンチプレートが傾いたまま加圧工程に移行すると、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により、材料粉末の充分な圧縮量調整がでない場合がある。
【００１０】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、上パンチ駆動部により上パンチをダイに対して進退させるとともに、材料粉末の圧縮量を加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により調整して加圧する場合に、加圧工程における加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置による粉末成形品の安定した圧縮量調整をすることができ、ひいては粉末成形品の密度分布の偏りを小さくすることが可能な粉末成形品の製造方法および粉末成形装置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】
【００１１】
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、材料粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイに対して相対移動可能に取り付けられ、前記ダイとともに充填部を画成する下パンチと、前記ダイの上方に、前記充填部に対して進退可能に配置された上パンチと、前記上パンチと連結部を介して連結され、前記上パンチを進退させる上パンチ駆動部と、前記上パンチ駆動部が設けられる上プラテンと、前記上プラテンに設けられ、前記上パンチと前記連結部と間隔をあけて配置された加圧連結部を介して連結される複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置と、前記上パンチ駆動部が前記上パンチを前進させた後、前記複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により充填部内の材料粉末を加圧する制御部と、を備えた粉末成形装置であって、前記制御部は、前記上パンチが前記充填部内の材料粉末を加圧開始する前に、前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせるように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、材料粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイに対して相対移動可能に取り付けられ、前記ダイとともに充填部を画成する下パンチと、前記ダイの上方に、前記充填部に対して進退可能に配置された上パンチと、前記上パンチと連結部を介して連結され、前記上パンチを進退させる上パンチ駆動部と、前記上パンチ駆動部が設けられる上プラテンと、前記上プラテンに設けられ、前記上パンチと前記連結部と間隔をあけて配置された加圧連結部を介して連結される複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置と、を備え、前記上パンチ駆動部が前記上パンチを前進させた後、前記複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置により充填部内の材料粉末を加圧するように構成された粉末成形装置による粉末成形品の製造方法であって、前記上パンチが前記充填部内の材料粉末を加圧開始する前に、前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る粉末成形方法および粉末成形装置によれば、上パンチが充填部内の材料粉末を加圧する前に、上パンチと加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置とを連結する複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに加圧力と反対向きの力を生じさせることで、（例えば、上パンチプレートを介して）各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のうちロッドの前進量が大きい加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置に後方向きの力が作用して上パンチが充填部の傾きが小さく（例えば、水平に）なり、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のロッド前進量の偏りが小さくなる。
その結果、充填部に対する上パンチの傾きが小さくなり、加圧工程移行後における加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置による材料粉末の圧縮量を安定して調整することが可能となり、密度分布の偏りを小さくすることで、ひいては、粉末成形品を焼結して粉末焼結品とした場合の粉末焼結品の精度を向上することができる。
【００１４】
ここで、充填部に対する上パンチの傾きを小さくするとは、充填部に充填された材料粉末を加圧する際に、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のロッド前進量の偏りを小さくして、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のロッドを前進させることにより材料粉末の圧縮量を調整可能な方向に、上パンチの傾きを調整することをいい、例えば、上パンチの軸線を充填部の軸線と対応させる場合等を意味する。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の粉末成形装置であって、前記上パンチ駆動部が、ＤＤＶ型サーボ駆動装置である場合に、前記制御部は、前記連結部を前記加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させる信号を、前記上パンチ駆動部に出力することを特徴とする。
【００１６】
この発明に係る粉末成形装置によれば、上パンチ駆動部としてのＤＤＶ型サーボ駆動装置により、連結部を加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させるので、連結部に加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を安定して生じさせることができる。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の粉末成形装置であって、前記上パンチ駆動部が、ボールねじ駆動装置である場合に、前記制御部は、前記連結部を前記加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させる信号を、前記上パンチ駆動部に出力することを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る粉末成形装置によれば、上パンチ駆動部としてのボールねじ駆動装置により、連結部を加圧連結部よりも前進方向後方側位置に対応させるので、連結部に加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を安定して生じさせることができる。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の粉末成形装置であって、前記上パンチ駆動部が油圧シリンダとされ、前記油圧シリンダに前記上パンチの前進にともなう背圧を調整する背圧調整手段が設けられている場合に、前記制御部は、前記背圧調整手段に、前記背圧によって前記複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに前記加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を生じさせる信号を出力することを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る粉末成形装置によれば、上パンチ駆動部としての油圧シリンダを、ロッドを前進させる場合の背圧を調整することにより、連結部に加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の加圧力と反対向きの力を安定して生じさせることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係る粉末成形方法および粉末成形装置によれば、上パンチが充填部内の材料粉末を加圧する前に、上パンチと加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置と連結する複数の加圧連結部のうち少なくともひとつに加圧力と反対向きの力を生じさせるので、充填部に対する上パンチの傾きが小さくなり、加圧工程に移行した後における加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置による材料粉末の圧縮量調整を安定して行なうことができ、その結果、密度分布の偏りを安定して小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の概略を示す図である。
【図２】一実施形態に係る上パンチ移動用のＤＤＶ型サーボ駆動装置及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の配置の一例を示す図である。
【図３】一実施形態に係る上パンチ移動用のＤＤＶ型サーボ駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図４】一実施形態に係る上パンチ移動用のＤＤＶ型サーボ駆動装置及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の回路構成の一例を示す図である。
【図５】一実施形態に係る加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の構成の一例を示す図である。
【図６】一実施形態に係る制御部の一例を示す図である。
【図７】一実施形態に係るデータベースの概略構成の一例を示す図である。
【図８】一実施形態に係る粉末成形装置の動作の概略を示すブロック図である。
【図９】一実施形態に係る粉末成形装置の作用の概略を示すブロック図である。
【図１０】一実施形態に係る粉末成形装置の動作を説明する図であり、（Ａ）は粉末成形サイクルにおける上パンチの動作を、（Ｂ）は図１０（Ａ）においてＡで示したタイミングの上パンチ、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置の動作の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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は、この実施形態の粉末成形装置１を示す図であり、ダイセット（金型）１０と、粉末成形プレス５０とを備え、例えば、金属粉末（材料粉末）Ｐを傾斜充填して、固定されたダイに上パンチ及び下パンチが前進及び後退するダイ固定方式により粉末成形するようになっている。
【００２４】
ダイセット１０は、中央に貫通孔が形成されたダイ１１と、ダイ１１の下方に配置される下パンチ２１と、ダイの上方に配置される上パンチ３１とを備え、ダイ１１の貫通孔に下パンチ２１が挿入されることで充填部Ａが画成され、この充填部Ａに金属粉末Ｐが充填されるようになっている。
ダイ１１は、ダイプレート１２の中央部に配置され、ダイプレート１２にはガイド孔１８Ｈが形成されている。
【００２５】
下パンチ２１は、本体ベッド６８上に固定されたベースプレート１４と相対的に移動可能とされた下パンチプレート１３に立設されており、下パンチプレート１３は、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２を介して押上プレート４４に接続されていて、下パンチプレート１３から下方に形成されたガイドロッド４０が押上プレート４４のガイド孔に挿入されることで、押上プレート４４に対する水平方向のズレを抑制しつつ上下方向に相対移動可能とされている。
【００２６】
また、押上プレート４４はＴ型ジョイント４５と連結され、さらにＴ型ジョイント４５のＴ溝４５Ａが下ラム６１のＴ形状部と接続されており、下ラム６１が上下方向に進退して、下パンチ２１及び下パンチプレート１３が押上プレート４４とともに上下方向に移動可能とされている。
【００２７】
また、ダイプレート１２の下方に立設されたガイドロッド４１は、ベースプレート１４のガイド孔に挿入され、ダイプレート１２はベースプレート１４と上下方向に相対移動可能とされている。
また、下パンチ２１は、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２が位置制御機能によって進退することで押上プレート４４に対して上下方向に相対移動可能とされており、下ラム６１に対する下パンチ２１の上下方向の相対的位置を調整可能とされている。
【００２８】
上パンチ３１は、上パンチプレート３４に固定されるとともに、上パンチプレート３４に下方（ダイ１１の方向）に向けて立設され、充填部Ａに挿入可能とされている。
【００２９】
上パンチプレート３４は、ガイドロッド１８が立設されるとともに、ガイドロッド１８がダイプレート１２に形成されたガイド孔１８Ｈに摺動可能に挿入され、上パンチ３１がダイ１１に対して上下方向に移動する際に上パンチ３１がダイ１１とずれるのを抑制するようになっている。また、上パンチプレート３４には、粉末成形プレス５０の上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２がＴ型ジョイント及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５が連結されて、上下方向に移動されるようになっている。
【００３０】
粉末成形プレス５０は、プレス下側本体部６０と、プレス上側本体部７０と、制御部８０と、シューボックス９０と、レーザ形状測定器（不図示）とを備え、レーザ形状測定器で測定した粉末成形品Ｗの厚さに基づいて、上パンチ３１の上下方向位置を調整して上パンチ３１による金属粉末Ｐの圧縮量を調整するようになっている。
【００３１】
プレス下側本体部６０は、下ラム６１と、下ラム駆動部６２と、本体支持部６３と、下ラム駆動部支持板６４と、下ラムベースプレート６５と、廻り止めロッド６６と、下ラムガイドプレート６７と、本体ベッド６８とを備えており、本体支持部６３と、下ラム駆動部支持板６４と、下ラムベースプレート６５と、下ラムガイドプレート６７と、本体ベッド６８とは、下方からこの順序で配置され、廻り止めロッド６６は、下ラムベースプレート６５と下ラムガイドプレート６７との間に立設されている。
また、プレス下側本体部６０とプレス上側本体部７０とは、連結部材５２で連結されている。
【００３２】
下ラム駆動部６２は、下ラム駆動部支持板６４に設けられた下ラム駆動モータ６２Ｍと、下ラム駆動モータ６２Ｍの回転軸に設けられた駆動プーリ６２Ａと、伝達ベルト６２Ｂと、従動プーリ６２Ｃと、従動プーリ６２Ｃと同心とされた下ラム駆動軸６２Ｄとを備えており、伝達ベルト６２Ｂが駆動プーリ６２Ａと従動プーリ６２Ｃに巻回されて、下ラム駆動モータ６２Ｍの回転が従動プーリ６２Ｃに伝達されて下ラム駆動軸６２Ｄが回転されるようになっている。
【００３３】
また、下ラム駆動軸６２Ｄの先端側に形成された雄ネジ６２Ｅが下ラム６１の下側端面の中央から軸線に沿って延在する雌ネジ６１Ａと螺合して配置され、下ラム駆動軸６２Ｄが回転されることにより、下ラム６１が上昇下降するようになっている。
【００３４】
下ラム６１は、下ラム６１の下方側に、雄ネジ６２Ｅと係合可能な雌ねじ６１Ａが形成され、下ラム６１の外周は下ラムガイドプレート６７に設けられたガイド部材６７Ａに挿入されるとともに上下方向に摺動可能とされ、下ラム６１は基端部（下方側）が下ラムベースプレート６５に固定されるとともに下ラムベースプレート６５に立設されている。
【００３５】
下ラムベースプレート６５は、その中央部に貫通孔６５Ａが形成され、下ラム６１の雌ネジ６１Ａが貫通孔６５Ａと同心とされ、下ラム６１の雌ネジ６１Ａには下ラム駆動軸６２Ｄが挿入され、雄ネジ６２Ｅと雌ネジ６１Ａが係合されている。
【００３６】
また、下ラムベースプレート６５に形成された孔６５Ｂに廻り止めロッド６６が貫通されることにより、下ラム駆動モータ６２Ｍの下ラム駆動軸６２Ｄが回転した場合に、下ラム６１及び下ラムベースプレート６５が回転するのが防止されている。
その結果、下ラム駆動モータ６２Ｍの下ラム駆動軸６２Ｄが回転されると、下ラム駆動軸６２Ｄの雄ネジ６２Ｅと下ラム６１の雌ネジ６１Ａが係合して、下ラム駆動モータ６２Ｍの回転が上下方向の移動に変換され、下ラム６１が上下方向に進退するようになっている。
【００３７】
プレス上側本体部７０は、上プラテン７１と、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置（上パンチ駆動部）７２と、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５とを備え、この実施形態では、例えば、図２に示すように、上プラテン７１の上面の中央に上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２が立設され、ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、例えば、二つを一組として、それぞれＤＤＶ型サーボ駆動装置Ｄ７２及び充填部Ａを挟んで配置されており、二組のＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は互いに直交して配置されている。なお、二点鎖線は上パンチ３１、ダイ１１、充填部Ａを示している。
【００３８】
かかる構成によって、上パンチ３１が上昇及び下降する軸線方向における上パンチ３１の上下方向位置、及び上パンチ３１先端面の傾斜（充填部Ａを挟んで対向する部位の相対的な上下方向位置）を調整することができるようになっている。
【００３９】
上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２は、ロッドの先端に周方向に凹部が形成され、この凹部が上パンチプレート３４の中央部に形成された凸部３４Ａの上に形成されたＴジョイント３４Ｂに連結されることで、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２と上パンチ３１との連結部７３を構成している。
また、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２は、ロッドが進退して上パンチプレート３４及び上パンチ３１を上下方向に移動するようになっている。
【００４０】
加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、上パンチプレート３４と、加圧連結部７６を介して揺動可能に連結されていて、ロッドが前進することで上パンチプレート３４を介して上パンチ３１により充填部Ａ内の金属粉末Ｐを加圧するとともに、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２が上パンチ３１を上下動する際にロッドが上下方向に進退するようになっている。
【００４１】
この実施形態において、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２は、例えば、図３に示すような概略構成とされている。なお、下パンチ２１を進退するための下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２も同様の構成とされている。
以下、図３を参照して、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２を構成する両方向推進型のＤＤＶ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｄｒｉｖｅ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）サーボ駆動装置について説明する。
【００４２】
上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２は、加算器７２Ｆと、サーボ増幅器７２Ｇと、サーボモータ７２Ｍと、油圧ポンプ７２Ｐと、油圧シリンダ７２Ｃと、位置検出センサ７２Ｄとを備え、位置検出センサ７２Ｄは油圧シリンダ７２Ｃのロッドの進退量を検出するようになっている。
【００４３】
加算器７２Ｆは、外部から入力される、位置制御又は圧力制御に係る制御信号Ｓｄと位置検出センサ７２Ｄからのフィードバック信号Ｓｔを加算してサーボ増幅器７２Ｆに出力し、サーボ増幅器７２Ｇは加算器７２Ｆからの信号を増幅してサーボモータ７２Ｍを駆動するようになっている。
サーボモータ７２Ｍは、油圧ポンプ７２Ｐを駆動して加圧した作動油を油圧シリンダ７２Ｃに送り、油圧シリンダ７２Ｃのロッドを前進又は後退させてその進退量を調整するようになっている。
【００４４】
また、図４に示すように、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２は、油圧シリンダ７２Ｃに、油圧ポンプ７２Ｐと並列に作動油貯留部７２Ｓ、作動油タンク７２Ｔが配置されていて、油圧シリンダ７２Ｃの作動油の差分を調整することが可能とされている。
また、油圧シリンダ７２Ｃのロッドが前進する際に作動油が戻る側には落下防止弁７２Ｖが設けられており、落下防止弁７２Ｖが開状態となることでロッドは前進し、落下防止弁７２Ｖが閉状態となることでロッドの前進は停止するようになっている。
【００４５】
その結果、制御信号を上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２に出力して、油圧シリンダ７２Ｃのロッドの進退量を変化することにより上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２を位置制御可能とされている。
また、油圧シリンダ７２Ｃのロッド側及びヘッド側は、圧力センサ７２Ａ、７２Ｂが接続され、それぞれの作動油の圧力が検出可能とされている。
なお、上記以外の周知の他の形式のＤＤＶ型サーボ駆動装置が適用可能であることはいうまでもない。
【００４６】
また、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、図５に示すような概略構成とされていて、加圧工程において、上パンチ３１が充填部Ａ内の金属粉末Ｐを加圧する際に、上パンチ３１の各位置における前進量の偏りを調整するようになっている。
【００４７】
加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、加算器７５Ｆと、サーボ増幅器７５Ｇと、サーボモータ７５Ｍと、押側専用の油圧ポンプ７５Ｐと、油圧シリンダ７５Ｃと、位置検出センサ７５Ｄとを備え、位置検出センサ７５Ｄは油圧シリンダ７５Ｃのロッドの前進量を検出するようになっている。
【００４８】
加算器７５Ｆ、サーボ増幅器７５Ｇ、位置検出センサ７５Ｄは、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２の場合と同様であり、サーボモータ７５Ｍは、油圧ポンプ７５Ｐを駆動して加圧した作動油を油圧シリンダ７５Ｃに送り、油圧シリンダ７５Ｃのロッド前進量を調整するようになっている。
【００４９】
また、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、図４に示すように、油圧シリンダ７５Ｃに、油圧ポンプ７５Ｐと並列に作動油貯留部７５Ｓ、作動油タンク７５Ｔ、プレフィル弁７５Ｖが配置されていて、油圧シリンダ７５Ｃの作動油の差分を調整することが可能とされている。
【００５０】
プレフィル弁７５Ｖは、パイロット用ポンプ７８から供給される作動油のパイロット圧により開閉制御可能とされており、油圧シリンダ７５Ｃのロッド前進時に、パイロット圧により「開」にして、油圧シリンダ７５Ｃに作動油タンクＴから多量の油を吸い込み可能とすることで、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドを高速前進させ、油圧シリンダ７５Ｃから作動油タンクＴへの作動油の逆流を阻止することで、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドを加圧工程に対応させ、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド後退時には逆止弁として作用することで、高速前進、加圧工程、後退を適切に制御可能とされている。
また、油圧シリンダ７５Ｃのロッド側には、圧力センサ７５Ａが接続されていて、作動油の圧力が検出可能とされている。
【００５１】
その結果、制御信号を加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５に出力することで油圧シリンダ７５Ｃのロッドの前進量を調整して加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の加圧力制御、及び位置制御するようになっている。
なお、上記以外の周知の他の形式のＤＤＶ型サーボ駆動装置が適用可能であることはいうまでもない。
【００５２】
シューボックス９０は、制御部８０から、シューボックス９０の駆動源に出力された信号によって、ダイプレート１２上を充填部Ａに向かって前進及び後退するようになっており、上パンチ３１及び下パンチ２１とシーケンス制御されるようになっている。
【００５３】
レーザ形状測定器（不図示）は、ダイ１１の外方に配置されて搬出された粉末成形品Ｗの厚さを測定するものであり、例えば、粉末成形品Ｗを移動させながら照射したレーザ光の反射光を受けて、計測開始端から計測終了端に向かって粉末成形品Ｗの厚さを走査して形状データを検出し、計測開始端から計測終了端に至る間の厚さデータを制御部８０に送信するようになっている。
【００５４】
制御部８０は、例えば、図６に示すように、入力部８１と、メモリ８２と、演算部８３と、ハードディスク装置８４と、出力部８６と、これら相互のデータ等を通信するための通信線８７とを備え、入力部８１には、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５、下ラム駆動モータ６２Ｍ、上ラム駆動モータ７３Ｍ、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２、レーザ形状測定器が接続され、出力部８６には、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５、下ラム駆動モータ６２Ｍ、上ラム駆動モータ７３Ｍ、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２が接続されている。
【００５５】
入力部８１は、例えば、図示しないキーボード等のデータ入力機器を有していて演算部８３に設定等を出力するとともに、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の圧力センサ及び下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２の圧力センサの検出信号、下ラム駆動モータ６２Ｍ及び上ラム駆動モータ７３Ｍのエンコーダ（図示せず）の回転角検出信号、レーザ形状測定器からの測定信号が入力され、これら信号を演算部８３に出力するようになっている。
【００５６】
演算部８３は、例えば、メモリ８２のＲＯＭに格納されたプログラムを読み込んでプログラムを実行し、メモリ８２に格納された粉末成形プレス５０の動作プログラムデータと、上ラムＤＤＶ型サーボ駆動装置７２及び下ラム駆動モータ６２Ｍのエンコーダからの信号に基づいて、ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２及び下ラム駆動モータ６２Ｍに上パンチ３１及び下ラム６１の位置、速度、停止動作等を制御する信号を出力するようになっている。
【００５７】
また、レーザ形状測定器からの測定データをデータベース８５に参照して各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を算出して、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５に出力するようになっている。この実施形態においては、レーザ形状測定器からの測定データに基づいて、複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量をそれぞれ独立して制御可能である点で、４軸制御方式（複数軸制御方式）が好適である。
また、粉末成形における加圧特性が既知である等、測定データに拠らずに各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を制御する場合には、いずれかの加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５をマスターにして、マスターの位置を基準に他の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５を制御するマスタースレーブ方式を適用してもよい。
また、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２の傾斜充填及び充填時の振動生成に関する信号を、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２に出力する構成としてもよい。
【００５８】
出力部８６は、演算部８３からの信号を、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２、下ラム駆動モータ６２Ｍに出力するようになっている。
【００５９】
ハードディスク装置８４には、例えば、図７に示すようなデータベース８５が格納されている。
データベース８５は、粉末成形品Ｗの対象となる部位の厚さ（測定データ）に応じて、目標厚さとするための加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量の数値データが、加圧力ごとにデータテーブルの形態で構成されている。図７におけるパラメータ△Ｌ１〜△Ｌ４は、金属粉末Ｐの圧縮量と対応する加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を表している。
【００６０】
次に、図８〜図１０を参照して、粉末成形装置１における、金属粉末Ｐを充填してから加圧工程に移行するまでの動作について説明する。
図８、図９は、一実施形態に係る粉末成形装置１の動作及び作用の概略を説明する図である。
また、図１０は、粉末成形装置１の上パンチ３１（上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５）の動作を示す線図であり、図１０（Ａ）は粉末成形サイクルにおける上パンチ３１の動作を、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）において丸Ｋで囲んだ部分における上パンチ３１、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の動作の詳細を示す図である。
【００６１】
（１）まず、制御部８０は、上パンチ３１が上死点で停止している間に、シューボックス９０を駆動して充填部Ａに金属粉末Ｐを充填する（Ｓ１）。
【００６２】
（２）次に、制御部８０は、上パンチ３１を下降させる信号を出力して、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の各ロッドを前進させ上パンチプレート３４を下降させる（Ｓ２）。
このとき、制御部８０は、パイロット用ポンプ７８Ｐに出力して、プレフィル弁７５Ｖを開として、大量の作動油を加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５に流入させて、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５を高速（低圧）での前進に対応させる。
これにより、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、及び加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドが高速で前進して、図１０（Ａ）に示すように、上パンチ３１が高速で下降する。
【００６３】
（３）次に、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５により充填部Ａ内の金属粉末Ｐを上パンチ３１が加圧する加圧工程に移行する前に、制御部８０は、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２に対して、連結部７３の上下方向位置を加圧連結部７６の上下方向位置よりも前進方向後方側位置とする信号を出力する（Ｓ３）。
その結果、図１０（Ｂ）に示すように、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２のロッドに連結される連結部７３が、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドに連結される加圧連結部７６よりも、例えば、ｈだけ上方に位置される。ここで、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）において丸Ｋで囲んだタイミングの詳細を示している。
なお、連結部７３の上下方向位置が加圧連結部７６の上下方向位置よりも後方側位置とは、複数の加圧連結部７６のうち少なくともひとつに加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の加圧力と反対向きの力が生じるように、連結部７３と加圧連結部７６とが対応する位置を意味する。
このＳ３における作用は、例えば、図９に示すとおりである。
（３−１）
Ｓ３における上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２に対する出力により、加圧連結部７６に上向きの力が付加される（Ｓ３１）。
（３−２）
Ｓ３１において、加圧連結部７６に上向きの力が付加されると、上パンチプレート３４の傾きが、例えば、水平となり、上パンチ３１の軸線と充填部Ａの軸線がほぼ一致するようｎに調整される（Ｓ３２）。
（３−３）
上パンチプレート３４の傾きが、上パンチ３１の軸線と充填部Ａの軸線がほぼ一致するように調整されると、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドが充填部Ａ内の金属粉末Ｐに向かって安定して前進可能となる（Ｓ３３）。
その結果、加圧工程に移行した場合に、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進によって金属粉末Ｐの圧縮量を充分に安定して調整することができる。
【００６４】
（４）加圧工程に移行したら、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を調整して、金属粉末Ｐの圧縮量の偏りを小さくする（Ｓ４）。
【００６５】
（５）その後、制御部８０は、パイロット用ポンプ７８Ｐに出力して、プレフィル弁７５Ｖを閉として、ポンプ７５Ｐから加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５に高圧の作動油を流入させて、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッドを圧縮量調整させながら高圧で前進させて、図１０に示すように、加圧工程において金属粉末Ｐを加圧し、上パンチ３１が下死点に到達したら上パンチ３１を下死点で保持する。
【００６６】
その後、制御部８０は、各ポンプ７２Ｐ、７５Ｐの駆動を停止して、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５による加圧を停止して圧抜きさせ、次に、ポンプ７２Ｐを上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２のロッドが上昇する向きに作動油を吐出させて、上パンチプレート３４及び上パンチ３１を上昇させる。このとき、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５は、作動油貯留部７５Ｓからロッドを上昇させる側に作動油が流入する。
【００６７】
粉末成形装置１によれば、上パンチ３１が充填部Ａ内の金属粉末Ｐの加圧を開始する前に、上パンチプレート３４に設けられた加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５とを連結する複数の加圧連結部７６のうち、少なくともひとつに上向きの力を生じさせるので、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５に上向きの力が作用して、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量の偏りが小さくなる。その結果、充填部Ａに対する上パンチ３１の傾きが小さくなり、加圧工程移行後における加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５による金属粉末Ｐの圧縮量を安定して調整して、密度分布の偏りを小さくすることができる。
その結果、粉末焼結品の精度を向上することができる。
【００６８】
また、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド進退量を調整して、金属粉末Ｐの圧縮量の偏りが小さくなるように調整するので、粉末成形品Ｗの密度分布の偏りを小さくすることができる。その結果、密度分布の偏りが小さい粉末成形品を効率的に成形することができる。
【００６９】
また、粉末成形装置１によれば、成形した粉末成形品Ｗの厚さの偏りを、レーザ形状測定器により粉末成形品に直接接触することなく短時間で正確に測定して、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の位置制御にフィードバックするので、次の粉末成形品Ｗの厚さの偏りを、容易かつ効率的に調整することができる。
【００７０】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、上パンチ駆動部が上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２である場合について説明したが、上パンチ駆動部としてボールねじ駆動装置を用いてもよく、この場合、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２と同様に、連結部７２を加圧連結部７６よりも前進方向後方側位置に対応させる信号をボールねじ駆動装置に出力する構成とすることも可能である。
【００７１】
また、上パンチ駆動部として、上パンチ駆動部が油圧シリンダとされ、この油圧シリンダに上パンチ３１の前進にともなう背圧を調整する背圧調整手段が設けられている場合に、背圧調整手段に、背圧によって複数の加圧連結部７６のうち少なくともひとつに加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５の加圧力と反対向きの力を生じさせる信号を出力する構成としてもよい。この場合、背圧調整手段は、油圧シリンダのロッドが上パンチ３１を下降させる場合に背圧が生じる油圧管路に設けられた圧力調整弁、流量調整弁等を用いることができる。
【００７２】
また、上記実施の形態においては、粉末成形装置１が、上パンチ駆動部として、上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７２、ボールねじ駆動装置油圧シリンダ、上パンチの前進にともなう背圧を調整する背圧調整手段を備えた油圧シリンダである場合について説明したが、上パンチ駆動部を其の他の手段により構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態においては、４つの加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５を備える場合について説明したが、例えば、４本以外の複数の加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５を備える構成してもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、粉末成形装置１が粉末成形品Ｗの形状測定手段としてレーザ形状測定器を備える場合について説明したが、例えば、レーザ形状測定器に代えて超音波や放射線を用いた形状測定器を用いてもよいし、形状測定手段を備えない構成としてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、粉末成形品Ｗの厚さに関して許容範囲外の部位があった場合に、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を調整する場合について説明したが、許容範囲を設定せずに、例えば、圧粉するごとにレーザ形状測定器からの信号に基づいてロッド前進量を調整する構成としてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態においては、各加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置７５のロッド前進量を算出する場合に、制御部８０においてデータベース８５を参照する場合について説明したが、例えば、演算部８３において設定された数式に基づいて算出してもよい。
【００７７】
上記実施の形態においては、下パンチの位置制御を、下ラム駆動軸６２Ｄ及び下ラム６１に設けられたネジ構造を有するＣＮＣ制御方式による場合について説明したが、ＣＮＣ制御方式以外の制御方式やネジ構造以外の駆動装置を用いて下パンチ２１を作動させてもよい。また、エンコーダに代えて、リニアスケール等、他の位置測定手段を用いて構成してもよい。       
【００７８】
上記実施の形態においては、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２により、下パンチ２１が作動可能な場合について説明したが、例えば、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２を用いない構成としてもよいし、ダイ１１を下パンチ２１に相対的に下降させる構成としてもよい。
また、金属粉末Ｐを充填する場合に、下パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置２２を用いて、傾斜充填し、又は金属粉末Ｐを振動させる構成としてもよい。
【００７９】
上記実施の形態においては、粉末成形装置１における成形が、ダイ１１が粉末成形プレス５０に対して固定され、上パンチ３１と下パンチ２１がダイ１１に対して前進するダイ固定成形方式である場合について説明したが、ウィズドローアル成形方式に適用することも可能である。
【００８０】
上記実施の形態においては、下パンチ２１及び上パンチ３１がそれぞれ単一の場合について説明したが、下パンチ２１と上パンチ３１のいずれか一方又は双方が圧粉方向に複数段に進退するパンチからなる構成としてもよく、また、下パンチ２１、上パンチ３１のいずれか又は双方がコアロッドを備えた構成とすることも可能である。
【００８１】
また、上記実施の形態においては、材料粉末として金属粉末Ｐを用いて粉末成形品Ｗを成形する場合について説明したが、金属粉末Ｐに代えて、超硬合金粉末、セラミックス粉末、サーメット粉末等を用いて、切削用のインサート、切削工具、その他種々の製品を生産に用いることも可能である。
【００８２】
また、上記実施の形態においては、プログラムを格納するための記憶媒体がＲＯＭである場合について説明したが、例えば、EP−ROM、 ハードディスク、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の記憶媒体、不揮発性のメモリカードなど、ＲＯＭ以外の記憶手段を用いてもよい。また、制御部８０における処理によって、前述した実施形態の作用が実現される周知の方法を適用可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
この発明に係る粉末成形装置及び粉末成形品の製造方法によれば、加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置のロッド前進量を安定して調整することで、密度分布の偏りが小さい粉末成形品を効率的に生産できるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ    充填部
Ｐ    金属粉末（材料粉末）
１    粉末成形装置
１１  ダイ
２１  下パンチ
３１  上パンチ
７１  上プラテン
７３  連結部
７６  加圧連結部
７２  上パンチ用ＤＤＶ型サーボ駆動装置（上パンチ駆動部）
７５  加圧用ＤＤＶ型サーボ駆動装置
【図１】
2013220446.tif 000003
【図２】
2013220446.tif 000004
【図３】
2013220446.tif 000005
【図４】
2013220446.tif 000006
【図５】
2013220446.tif 000007
【図６】
2013220446.tif 000008
【図７】
2013220446.tif 000009
【図８】
2013220446.tif 000010
【図９】
2013220446.tif 000011
【図１０】
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