(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する駆動部と、成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいて揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、前記ＡＣサーボモータの回転速度を制御し、前記上パンチの移動速度と位置を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする粉末成形プレス。
【請求項２】
上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、かつ原料粉の性質および容量、成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいてエキセンシャフトの揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、上パンチの移動速度と位置を制御することを特徴とする粉末成形プレスの上パンチ制御方法。
【請求項３】
上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、かつ原料粉の性質および容量、成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて、あらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、上パンチの動作開始後、経過時間に対する上パンチの実位置を検出し、上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、上パンチの移動速度と位置を制御することを特徴とする粉末成形プレスの上パンチ制御方法。
【請求項４】
前記上パンチの動作開始後の経過時間に代えて、エキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度をパラメータとして用いることを特徴とする請求項２記載の粉末成形プレスの上パンチ制御方法。
【請求項５】
エキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用する方式のエキセンシャフトの揺動駆動部と、成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて出力するペース演算部と、前記上パンチ作動曲線に基づいてあらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置、またはエキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、さらに上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を出力する上パンチ位置制御部と、上パンチの動作開始後の位置を検出し、その検出値を前記上パンチ位置制御部に対して出力する上パンチ位置検出部とを備えて構成したことを特徴とする粉末成形プレスの上パンチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、粉末成形プレスおよび粉末成形プレスの上パンチ制御方法並びに制御装置に係り、さらに詳しくはエキセンシャフト揺動方式でかつ下半円有効部の揺動反復を利用する方式の粉末成形プレスおよび粉末成形プレスの上パンチ制御方法並びに制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の粉末成形プレスとしてのクランクプレスを示し、図８は従来技術での上パンチ作動曲線を示し、図９はフローテイングダイ法における成形過程を示す。
【０００３】
その図７，図９に示す従来の粉末成形プレスとしてのクランクプレスは、ベッド１と、コラム２と、クラウン３と、メインモータ４と、カウンタバランサ５と、クランク軸６と、抜き出しカム７と、ラム調整装置８と、コネクティングロッド９と、上部ラム１０と、過負荷防止装置１１と、上多段パンチ機構１２と、フィーダ１３と、ツールセット１４と、下部ラム１５と、上パンチ１６と、下パンチ１７と、ダイ１８とを備えている。なお、図９中の符号１９は成形品を示す。
【０００４】
そして、上パンチ作動曲線は図８に示すように設定され、またフローテイングダイ法での成形品（圧粉体）の成形は図９に示す過程をたどって行われる。
【０００５】
かかる粉末成形プレスにより原料粉を所定の形状に圧縮成形するには、粉末の圧縮性とエア除去性能が良好である外に、時間加圧特性（加圧曲線）が成形品の特性に合わせて改変できることが重要な事項であることが分かって来ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の機械式プレスの上パンチの制御技術では殆どカムクランク回転方式を取り入れている。
【０００７】
したがって、従来技術では上パンチ作動曲線はカムの形状に依存する。その結果、成形品の特性を異にした場合、つまり原料粉の性質および容量，成形品の形状および大きさ等を変更する場合、その特性に合わせて色々な形状の異なるカムを用意する必要があり、設備費が嵩む問題があった。
【０００８】
また、従来技術ではクランク軸を１回転させており、上部半円回転部が無駄な動作となり、その分成形能率が悪い問題があった。
【０００９】
さらに、従来技術では成形品の特性に合わせていったんカムの形状を設定し、成形品を得た後、焼成炉での焼結等の後工程で変形や割れ等の不具合が発生した場合、これの解決に簡単には対応できない問題があった。
【００１０】
しかも、従来技術では成形品の部分的な形状変化等、僅かな変更に際しても、別種の金型に取り替える必要があり、生産性を阻害するばかりでなく、コストアップを招く問題もあった。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決した粉末成形プレス、および原料粉の性質，成形品の形状および大きさ等の変更にも簡単に対応でき、成形品の成形に関与しない上部半円回転部の無駄な動作を省き、さらに後工程で変形や割れ等の不具合が発生した場合にも簡単に対応でき、しかも成形品の部分的な変更に際しても金型を交換することなく対応し得る粉末成形プレスの上パンチ制御方法を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は上ラムをあらかじめ設定された上パンチ作動曲線に従ってより一層的確に制御し得る粉末成形プレスの上パンチ制御方法を提供することにある。
【００１３】
さらに、本発明の他の目的は前記方法を簡素な設備で確実に実施し得る粉末成形プレスの上パンチ制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の粉末成形プレスは、上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する駆動部と、成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいて揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、前記ＡＣサーボモータの回転速度を制御し、前記上パンチの移動速度と位置を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。また、前記目的を達成するため、本発明方法では上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、かつ原料粉の性質および容量、成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいてエキセンシャフトの揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、上パンチの移動速度と位置を制御するようにしている。
【００１５】
また、前記目的を達成するため、本発明方法では上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、かつ原料粉の性質および容量，成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて、あらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、上パンチの動作開始後、経過時間に対する上パンチの実位置を検出し、上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部のＡＣサーボモータに指令を送り、上パンチの移動速度と位置を制御するようにしており、さらには前記上パンチの動作開始後の経過時間に代えて、エキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度をパラメータとして用いるようにしている。
【００１６】
さらに、前記目的を達成するため、本発明装置ではエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用する方式のエキセンシャフトの揺動駆動部と、成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて出力するペース演算部と、前記上パンチ作動曲線に基づいてあらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置、またはエキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、さらに上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を出力する上パンチ位置制御部と、上パンチの動作開始後の実位置を検出し、その検出値を前記上パンチ位置制御部に対して出力する上パンチ位置検出部とを備えて構成している。
【００１７】
【作用】
本発明の粉末成形プレスおよび本発明方法では、上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れている。また、原料粉の性質および容量，成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定する。そして、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいてエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を送り、上パンチの位置を制御し、上パンチを上パンチ作動曲線に一致するように作動させ、成形を行うようにしている。
【００１８】
このように、本発明の粉末成形プレスおよび本発明方法ではカムクランク回転方式によらず、エキセンシャフト揺動方式を取り入れていること、および成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、これに基づいてエキセンシャフトを揺動させ、上パンチの位置を上パンチ作動曲線に一致させるようにプログラム制御していることとにより、原料粉の変更、成形品の形状，大きさ等の変更にも簡単に対応することができるし、後工程で成形品に変形や割れ等の不具合が発生した場合にも簡単に対応でき、信頼性の高い成形品を得ることができるし、成形品を部分的に変更する場合にも金型を交換することなく、上パンチ作動曲線を変更するだけで、簡単に対応することが可能となる。
【００１９】
さらに、本発明の粉末成形プレスおよび本発明方法では上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、粉末の成形を行わない上部半円回転部の無駄な動作を省いているので、成形能率を高めることもできる。
【００２０】
また、本発明方法では前記上パンチ作動曲線に基づいて、あらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出しておく。そして、実際の成形時に上パンチの動作開始後、経過時間に対する上パンチの実位置を検出する。次に、上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算する。ついで、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算する。そして、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を送り、上パンチの位置をあらかじめ割り出した目標位置に一致させるようにしている。
【００２１】
これにより、本発明方法では上ラムをあらかじめ設定された上ラム作動曲線に従ってより一層的確に制御することができるので、粉末成形プレスの動作および成形品の信頼性をより一層高めることができる。
【００２２】
さらに、本発明方法では前記上パンチの動作開始後の経過時間に代えて、エキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度をパラメータとして用いている。この場合にも前述したところと同様、上ラムをあらかじめ設定された上ラム作動曲線に従ってより一層的確に制御することができるので、粉末成形プレスの動作および成形品の信頼性をより一層高めることができる。
【００２３】
そして、本発明装置ではエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用する方式のエキセンシャフトの揺動駆動部と、ペース演算部と、上パンチ位置制御部と、上パンチ位置検出部とを備えている。
【００２４】
そこで、ペース演算部では当該粉末成形プレスを用いて造る成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定する。この上パンチ作動曲線は、成形品の原料粉の性質および容量、成形品の形状，大きさ等に関するデータと、既知のデータまたは実験により求めたデータとをパーソナルコンピュータに入力し、演算することによって、比較的簡単に、しかも正確に作成することが可能である。前記ペース演算部では、設定した上パンチ作動曲線を上パンチ位置制御部に対して出力する。
【００２５】
前記上パンチ位置制御部では、ペース演算部から入力した上パンチ作動曲線に基づいて、あらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置、またはエキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度とこれに対応する上パンチの目標位置とをあらかじめ割り出しておく。さらに、上パンチ位置制御部は前記上パンチ作動曲線に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を出力し、制御する。
【００２６】
前記上パンチ位置検出部では、上パンチの動作開始後の実位置を検出し、その検出値を前記上パンチ位置制御部に対して出力する。
【００２７】
そこで、上パンチ位置制御部は上パンチ位置検出部から入力した上パンチの実位置と、上パンチ作動曲線から割り出しておいた目標位置とを比較し、両位置の偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算し、制御値を演算する。そして、演算された制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を出力し、あらかじめ割り出した上パンチの目標位置に実位置を一致させるように制御し、成形を行う。
【００２８】
これにより、本発明装置では前記方法を簡素な設備で確実に実施することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明方法を適用する粉末成形プレスの概要を示す斜視図、図２は同粉末成形プレスの正面図、図３は同粉末成形プレスの一部縦断側面図、図４は本発明方法で用いる上パンチ作動曲線の一例を示す図、図５は本発明方法を実施するための上パンチ位置制御装置を示すブロック図、図６は図５に示す上パンチ位置制御回路における上パッチ位置制御部のロジックを示す図である。
【００３１】
本発明方法は、例えば図１〜図３に示す粉末成形プレスに適用する。これら図１〜図３示す粉末成形プレスは、ベッド２０と、コラム２１と、クラウン２２と、ＡＣサーボモータ２３と、これに連結された減速機２４と、この減速機２４に連結された主軸２５と、この主軸２５に連設されたコネクティングロッド２６と、これに駆動連結された上ラム２７と、上ラムガイド２８と、上ラム２７に連結された上パンチ２９と、ダイ３０と、ダイ３０のフィーダ３１と、下パンチ３２と、下パンチ位置調整・固定手段３３等を装備している。なお、図１中に成形品を符号４０で示す。
【００３２】
前記主軸２５の中心Ｏ1 と、コネクティングロッド２６の中心Ｏ2 とは互いに偏心していて、両部材により上ラム２７を介して上パンチ２９を、エキセンシャフト揺動方式で、かつ下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式に構成されている。
【００３３】
一方、前記上パンチ２９は上パンチ位置制御装置により位置制御される。この上パンチ位置制御装置は、図５に示すように、ペース演算部４１と、上パンチ位置制御部４２と、上パンチ位置検出部４３とを備えている。
【００３４】
前記ペース演算部４１は、図４に示すごとき上パンチ作動曲線４４を設定する。この上パンチ作動曲線４４は、原料粉の性質および容量、成形品の形状，大きさ等のデータと、既知のデータまたは実験により求めたデータとを位置制御用コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータに入力し、演算することにより、当該粉末成形プレスを用いて造る成形品の特性に適応する曲線を比較的簡単に、しかも正確に作成することができる。前記ペース演算部４１では、前述のごとく設定した上パンチ作動曲線４４を上パンチ位置制御部４２に対して出力する。
【００３５】
前記上パンチ位置制御部４２では、ペース演算部４１から入力した上パンチ作動曲線４４に基づいて、あらかじめ上パンチ２９の動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチ２９の目標位置、またはエキセンシャフトの揺動駆動部であるＡＣサーボモータ２３の回転角度とこれに対応する上パンチ２９の目標位置とを割り出しておく。さらに、前記上パンチ位置制御部４２は前記上パンチ作動曲線４４に従って前記ＡＣサーボモータ２３に指令を出力し、ＡＣサーボモータ２３を制御する。
【００３６】
前記上パンチ位置検出部４３には、この実施例ではＡＣサーボモータ２３の回転角度を検出するエンコーダを用いているが、リニアスケールを用い、上パンチ２９の高さ位置を直接検出するようにしてもよい。前記上パンチ位置検出部４３は、上パンチ２９の動作開始後の実位置を検出し、その検出値を前記上パンチ位置制御部４２へフィードバックする。
【００３７】
そこで、前記上パンチ位置制御部４２は上パンチ位置検出部４３から入力した上パンチ２３の実位置と、上パンチ作動曲線４４から割り出しておいた目標位置とを比較し、両位置の偏差値δを演算する。そして、次の目標位置に前記偏差値δを加算し、ＡＣサーボモータ２３に指令を出力し、ＡＣサーボモータ２３の回転速度ｖを制御し、上パンチ２９の移動速度ｓを制御することによって、あらかじめ割り出した上パンチ２９の目標位置に実位置を一致させるように制御し、成形を行う。
【００３８】
その結果、あらかじめ成形品の特性に適応するように設定された上パンチ作動曲線４４に従って上パンチ２９をプログラム制御により的確に制御できるので、粉末成形プレスの動作および成形品４０の信頼性を著しく高めることができる。
【００３９】
以上説明した上パンチ位置制御装置のロジックを、図６に簡明に示す。なお、図６中Ａは原点を示し、Ｌは変位量Ｓの集積量（点）を示す。
【００４０】
そして、成形後の後工程、すなわち例えば焼成炉での焼結工程で、成形品に変形や割れが発生した場合には、上パンチ作動曲線４４に修正を加えたうえで成形する。これにより、簡単に対応することができる。
【００４１】
また、成形品を部分的に変更する場合、つまり成形品の基本形が同一で、鍔の厚さを僅かに変更するような場合にも、上パンチ作動曲線４４に修正を加えるだけで、別種の金型に取り替えることなく対応することができる。
【００４２】
そして、この実施例では前述のごとく、上パンチ２９をエキセンシャフト揺動方式で、下半円有効部の揺動反復を利用して成形を行うようにしており、粉末成形に直接関与しない上部半円回転部の無駄な動作を省いているので、成形能率を高めることができる。
【００４３】
なお、エキセンシャフトの揺動駆動部には、図示のＡＣサーボモータ２３を用いる実施例に限らず、油圧モータ等の回転駆動源を用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１記載の発明では、カムクランク回転方式によらず、エキセンシャフト揺動方式を取り入れていること、原料粉の性質および容量、成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定していること、上パンチの動作開始後、前記上パンチ作動曲線に基づいて上ラム駆動用のサーボモータに指令を送り、上パンチの位置を制御するようにしていることとにより、原料粉の変更、成形品の形状，大きさ等の変更にも簡単に対応し得る効果があり、後工程で成形品に変形や割れ等の不具合が発生した場合にも簡単に対応し得る効果があり、信頼性の高い成形品を成形し得る効果があり、成形品を部分的に変更する場合にも金型を交換することなく、上パンチ作動曲線を変更するだけで、簡単に対応し得る効果かもある。さらに、本発明方法では上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、粉末の成形を行わない上部半円回転部の無駄な動作を省いているので、成形能率を高め得る効果もある。
【００４５】
また、本発明の請求項２記載の発明では、前記上パンチ作動曲線に基づいて、上パンチをエキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用して駆動する方式を取り入れ、かつ原料粉の性質および容量、成形品の形状および大きさ等の成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて、あらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、上パンチの動作開始後、経過時間に対する上パンチの実位置を検出し、上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を送り、上パンチの位置を制御するようにしており、上ラムをあらかじめ設定された上ラム作動曲線に従ってより一層的確に制御することができるので、粉末成形プレスの動作および成形品の信頼性をより一層高め得る効果がある。
【００４６】
さらに、本発明の請求項３記載の発明では、前記上パンチの動作開始後の経過時間に代えて、エキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度をパラメータとして用いており、本発明においても前述したところと同様、上ラムをあらかじめ設定された上ラム作動曲線に従ってより一層的確に制御することができるので、粉末成形プレスの動作および成形品の信頼性をより一層高め得る効果がある。
【００４７】
そして、本発明の請求項４記載の発明では、エキセンシャフト揺動方式で下半円有効部の揺動反復を利用する方式のエキセンシャフトの揺動駆動部と、成形品の特性に適応する上パンチ作動曲線を設定し、この上パンチ作動曲線に基づいて出力するペース演算部と、前記上パンチ作動曲線に基づいてあらかじめ上パンチの動作開始後の経過時間とこれに対応する上パンチの目標位置、またはエキセンシャフトの揺動駆動部の回転角度とこれに対応する上パンチの目標位置とを割り出し、さらに上パンチの実位置とあらかじめ割り出した目標位置との偏差値を演算し、次の目標位置に前記偏差値を加算して上パンチの制御値を演算し、この制御値に従ってエキセンシャフトの揺動駆動部に指令を出力する上パンチ位置制御部と、上パンチの動作開始後の実位置を検出し、その検出値を前記上パンチ位置制御部に対して出力する上パンチ位置検出部とを備えて構成しているので、前記本発明方法を簡素な設備で確実に実施し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用する粉末成形プレスの概要を示す斜視図である。
【図２】同粉末成形プレスの正面図である。
【図３】同粉末成形プレスの一部縦断側面図である。
【図４】本発明方法で用いる上パンチ作動曲線の一例を示す図である。
【図５】本発明方法を実施するための上パンチ位置制御装置を示すブロック図である。
【図６】図５に示す上パンチ位置制御回路における上パッチ位置制御部のロジックを示す図である。
【図７】従来の粉末成形プレスとしてのクランクプレスを示す斜視図である。
【図８】従来技術における上パンチ作動曲線を示す図である。
【図９】フローティングダイ法における成形過程を示す図である。
【符号の説明】
２３  エキセンシャフトの揺動駆動部を構成しているＡＣサーボモータ
２５  同主軸
２６  同コネクティングロッド
２７  上ラム
２８  上ラムガイド
２９  上パンチ
３０  ダイ
３１  下パンチ
４０  成形品
４１  上パンチ位置制御装置を構成しているペース演算部
４２  同上パンチ位置制御部
４３  同上パンチ位置検出部
４４  上パンチ作動曲線
【図１】
0003783063.tif 000002
【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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