JP2001025897A

JP2001025897A - 粉末成形装置

Info

Publication number: JP2001025897A
Application number: JP20050199A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Nagai; 靖治永井
Original assignee: SANKEN SEIKI KOGYO KK
Current assignee: SANKEN SEIKI KOGYO KK
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】クラックの発生や破損を防止できる粉体成形装
置を得る。【解決手段】上ラム機構２は、機枠１に摺動可能に支承
された上ラム５を回転運動を往復運動に変換するリンク
機構２１を介して往復動させる駆動モータ１４を備えて
いる。下ラム機構４は、軸方向に摺動可能に支持された
外軸７６を摺動させる外軸駆動機構９８と、外軸７６に
その軸方向に摺動可能に挿入された内軸を摺動させる内
軸駆動機構１１７とを備え、外軸７６と内軸とをダイと
下パンチとに接続した。上ラム機構２は、上ラム５と上
パンチ２４との間に伸縮可能な調整機構を備えると共
に、上パンチ２４を下パンチ方向に付勢する付勢機構を
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄粉、セラミック
粉、超硬粉、フェライト粉等の粉体を成形する粉体成形
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄粉、セラミック粉、超硬
粉、フェライト粉等の粉体を成形する粉体成形装置が種
々知られており、例えば、特開平５−５７４９８号公報
にあるように、上ラムをリンク機構を介して上下動させ
ると共に、ダイプレートをねじ軸、歯車、モータからな
る機構により駆動するようにし、パンチによる圧縮力、
位置等を成形条件に制御できるように構成したものが提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来のものでは、図１３に示すように、ダイ２００に
上・下パンチ２０２，２０４を嵌合させて粉体を圧縮成
形する際、成形体の厚さが均一ではなく、凹凸等がある
場合、加圧にばらつき等が生じ易く、成形体の段部２０
６にクラックが発生し易いという問題があった。また、
成形後、成形体をキャビティから取り出す際に、成形体
が破損することがあるという問題があった。

【０００４】本発明の課題は、クラックの発生や破損を
防止できる粉体成形装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を達成すべ
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、ダイに上・下パンチを嵌合させてキャビティを形成
し、上・下ラム機構により前記キャビティに充填された
粉末を圧縮する粉末成形装置において、前記上ラム機構
は、機枠に摺動可能に支承された上ラムを回転運動を往
復運動に変換するリンク機構を介して往復動させる回転
駆動源を備え、前記下ラム機構は、軸方向に摺動可能に
支持された外軸を摺動させる外軸駆動機構と、前記外軸
にその軸方向に摺動可能に挿入された内軸を摺動させる
内軸駆動機構とを備え、前記外軸と前記内軸とを前記ダ
イと前記下パンチとに接続したことを特徴とする粉末成
形装置がそれである。

【０００６】更に、充填駆動源により揺動駆動される駆
動軸に一体的に取り付けられたアーム部材を有すると共
に、該アーム部材とシェイクカップとを該アーム部材の
揺動で前記シェイクカップを往復動可能に連結する連結
部材を備え、前記充填駆動源により前記シェイクカップ
を往復させる充填駆動機構を備えてもよい。

【０００７】あるいは、前記上ラム機構は、前記上ラム
と前記上パンチとの間に伸縮可能な調整機構を備えても
よい。また、前記上ラム機構は、前記上パンチを前記下
パンチ方向に付勢する付勢機構を備えてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は機枠
で、機枠１の上部には上ラム機構２が、下部には下ラム
機構４が配置されている。上ラム機構２は、図２に示す
ように、機枠１に上下方向に摺動可能に支承された上ラ
ム５を備え、上ラム５の後端には、リンク部材６の一端
が揺動可能にピン連結されている。リンク部材６の他端
は、機枠１に揺動可能に支承されたクランク軸８にキー
結合された偏心部材１０に揺動可能にピン連結されてい
る。

【０００９】機枠１には、クランク軸８と平行に主軸１
２が回転可能に支承されており、この主軸１２は回転駆
動源としての駆動モータ１４により回転駆動されるよう
に接続されている。この駆動モータ１４は制御回路９９
に接続されている。主軸１２には、回転中心に対して所
定量偏心した偏心部１６が設けられており、この偏心部
１６には連結部材１８の一端が回転可能に嵌挿されてい
る。連結部材１８の他端は、クランク軸８の一端にキー
結合された揺動部材２０に揺動可能にピン連結されてい
る。尚、本実施形態では、リンク部材６、クランク軸
８、偏心部材１０、主軸１２、連結部材１８、揺動部材
２０によりリンク機構２１を構成している。

【００１０】上ラム５には調整機構２２を介して上パン
チ２４が取り付けられている。調整機構２２は、図３に
示すように、上ラム５に形成された収納孔２６に収納さ
れたロードセル２８を備えている。収納孔２６には、更
に、圧力板３０が収納されており、圧力板３０は規制部
材３２により回転が規制されている。

【００１１】圧力板３０に続いて、収納孔２６には、調
整ナット３４が回転可能に挿入されており、上ラム５の
下端に取り付けられたフランジ３６により収納孔２６か
らの抜け止めが図られている。調整ナット３４の先端は
フランジ３６から外部に突出されており、その先端には
大歯車３８が固定されている。大歯車３８には小歯車４
０が噛合されており、小歯車４０は調整モータ４２によ
り回転駆動されるように接続されている。尚、調整モー
タ４２は制御回路９９に接続されている。

【００１２】調整ナット３４にはその軸方向に雌ねじ４
４が形成されており、雌ねじ４４には調整ボルト４６が
螺入されている。調整ボルト４６には圧力板３０に立設
された一対の回止めピン４８，５０の先端が挿入されて
おり、調整ボルト４６は回転は規制されるが軸方向には
移動できるように構成されている。

【００１３】調整ボルト４６には、下端側から軸方向に
摺動孔５２が形成されており、摺動孔５２には、ピスト
ン軸５４が摺動可能に挿入されている。調整ボルト４６
の下端にはキャップ部材５６が取り付けられており、摺
動孔５２が閉塞されると共に、ピストン軸５４の下端は
キャップ部材５６を貫通して下方に突出されている。ピ
ストン軸５４の下端には、ジョイント部材５８が取り付
けられている。このジョイント部材５８に上パンチ２４
が取り付けられている。

【００１４】調整ボルト４６には、摺動孔５２内に突出
した角軸部材６０が取り付けられており、角軸部材６０
の先端は、ピストン軸５４に挿入されてピストン軸５４
の回転を規制するが、摺動は許容するように構成されて
いる。調整ボルト４６、ピストン軸５４、キャップ部材
５６によりエアシリンダを用いた付勢機構６２を構成し
ており、キャップ部材５６、調整ボルト４６に形成され
た一対の給排通路６４，６６を介して圧縮空気を給排し
て、ピストン軸５４を図３の矢印方向に往復動させるこ
とが出来るように構成されている。

【００１５】一方、下ラム機構４は、図４に示すよう
に、機枠１に設けられた上下一対の支持板７２，７４
に、垂直に設けられた外軸７６を備え、外軸７６はその
軸方向に摺動可能に支持されている。外軸７６には、一
対の支持板７２，７４の間に設けられた接続板７８が固
定されており、接続板７８の両端には２組のナット８
０，８２が取り付けられている。

【００１６】２組のナット８０，８２には、外軸７６と
平行に立設され、かつ、一方の支持板７２に回転可能に
支持された２本のねじ軸８４，８６がそれぞれ螺入され
ている。支持板７４には、一方のねじ軸８４に図示しな
い出力軸が連結されたウォーム減速機９２が取り付けら
れている。ウォーム減速機９２にはモータ９４が取り付
けられている。

【００１７】両ねじ軸８４，８６の下端には、プーリ８
８，９０が嵌着されており、両プーリ８８，９０に回転
伝達ベルト９６が張設されている。尚、本実施例では、
外軸７６、接続板７８、ナット８０，８２、ねじ軸８
４，８６、プーリ８８，９０、ウォーム減速機９２、モ
ータ９４、回転伝達ベルト９６により外軸駆動機構９８
が構成されている。モータ９４は制御回路９９に接続さ
れている。

【００１８】外軸７６には、その軸方向に摺動可能に内
軸１００が挿入されており、外軸７６に挿入・固定され
た回止め部材１０２の角孔１０４に、内軸１００に形成
された角軸部１０６が挿入されている。内軸１００の下
端には、ナット１０７が装着されており、ナット１０７
には機枠１に回転可能に支承されたねじ軸１０８が螺入
されている。

【００１９】ねじ軸１０８にはプーリ１１０が取り付け
られており、プーリ１１０と、機枠１に支承されたモー
タ１１１に取り付けられたプーリ１１２とにはベルト１
１３が張設されている。内軸１００の上端には、Ｔ字状
の凸部１１４が形成されており、外軸７６の上端には、
Ｔ字状の凸部１１５が形成された接続継手１１６が挿入
・固定されている。尚、本実施例では、内軸１００、ナ
ット１０７、ねじ軸１０８、プーリ１１０，１１２、モ
ータ１１１、ベルト１１３により内軸駆動機構１１７が
構成されている。また、モータ１１１は制御回路９９に
接続されている。

【００２０】機枠１の中央には固定テーブル１２０が設
けられており、固定テーブル１２０にはホルダ機構１２
２が取り付けられている。ホルダ機構１２２を間にし
て、その上側には上ラム機構２が、下側には下ラム機構
４が設けられている。ホルダ機構１２２は、図５に示す
ように、固定テーブル１２０に取り付けられた支持板１
２４を備え、支持板１２４には支持板１２４を貫通して
一対のガイド棒１２６，１２８が上下方向に摺動可能に
支持されている。ガイド棒１２６，１２８の上端にはダ
イ板１３０が固定されており、ダイ板１３０には、その
中央にダイ１３２が取り付けられている。

【００２１】ダイ１３２には、その中央に上下方向に貫
通した型孔１３４が形成されている。ガイド棒１２６，
１２８の下端には、接続板１３６が固定されており、接
続板１３６の中央には貫通孔１３８が形成されると共
に、Ｔ溝１４０が形成されている。このＴ溝１４０に外
軸７６の上端の凸部１１５が嵌着されている。また、支
持板１２４には、型孔１３４と同軸上に円柱状の下固定
パンチ１４２が立設されている。

【００２２】型孔１３４に嵌入可能で、かつ、下固定パ
ンチ１４２を嵌入可能な貫通孔１４４が形成された下移
動パンチ１４６が設けられており、下移動パンチ１４６
には、一対のガイド棒１４８，１５０が固定されてい
る。ガイド棒１４８，１５０は支持板１２４を摺動可能
に貫通して設けられており、ガイド棒１４８，１５０の
下端には、接続部材１５２が取り付けられている。接続
部材１５８の下端は、貫通孔１３８に挿入されており、
その先端にはＴ溝１６０が形成されている。このＴ溝１
６０に内軸１００の上端の凸部１１４が嵌着されてい
る。

【００２３】また、図６、図７に示すように、機枠１の
後面には、充填駆動機構１６１が設けられている。充填
駆動機構１６１は機枠１の後面に取り付けられた支持部
材１６４を備え、この支持部材１６４には、駆動レバー
１６６の一端と従動レバー１６８の一端とが揺動可能に
支承されている。この駆動レバー１６６と従動レバー１
６８とは同じ長さであり、駆動レバー１６６の他端と従
動レバー１６８の他端とには、リンク取付金具１７０が
揺動可能に係合されて、いわゆる平行リンクが形成され
ている。前記駆動レバー１６６は、支持部材１６４に取
り付けられた充填駆動源としての充填用モータ１７２
に、揺動駆動されるように連結されている。充填用モー
タ１７２は制御回路９９に接続されている。

【００２４】リンク取付金具１７０には、フィーダリン
ク１７３の一端が揺動可能に係合されており、フィーダ
リンク１７３の他端にはフィーダカップ１７４が揺動可
能に係合されている。このフィーダカップ１７４は、図
示しないホッパーからホース１７５を介してその内部に
粉体１７６が供給され、ダイ板１３０上を往復動する際
に、型孔１３４に粉体１７６を落とし込むことができる
ようにされている。

【００２５】次に、前述した本実施例の粉末成形装置の
作動について、図８〜図１２によって説明する。まず、
制御回路９９により駆動モータ１４を制御して、主軸１
２を回転させる。これにより、連結部材１８を介してク
ランク軸８が所定角度揺動され、偏心部材１０、リンク
部材６を介して上ラム５の往復動が繰り返し行われる。

【００２６】図１２に示すように、上ラム５が上昇途中
にあるときに、図８（イ）に示すように、制御回路９９
によりモータ９４，１１１を制御して、プーリ８８，９
０，１１０，１１２、回転伝達ベルト９６、ベルト１１
３を介して、それぞれねじ軸８４，８６，１０８を回転
し、ナット８０，８２，１０７を介して外軸７６及び内
軸１００を昇降させる。

【００２７】外軸７６により接続板１３６、ガイド棒１
２６，１２８を介してダイ板１３０が昇降され、ダイ板
１３０の上面と下固定パンチ１４２の上端とが同一面と
なるように昇降させる。また、内軸１００により接続部
材１５８、ガイド棒１４８，１５０を介して下移動パン
チ１４６の上端も同一面となるように昇降させる。

【００２８】その際、モータ９４によりウォーム減速機
９２を介して一方のねじ軸８４が回転駆動される。そし
て、一方のねじ軸８４の回転がプーリ８８，９０、回転
伝達ベルト９６を介して他方のねじ軸８６に伝達され、
ナット８０，８２、接続板７８を介して外軸７６が昇降
される。

【００２９】そして、充填用モータ１７２を駆動制御し
て、駆動レバー１６６、従動レバー１６８、リンク取付
金具１７０、フィーダリンク１７３を介して、フィーダ
カップ１７４をダイ板１３０上で往復動させる。また、
図８（ロ）に示すように、モータ９４を駆動制御して外
軸７６を介してダイ板１３０を上昇させ、また、モータ
１１１を駆動制御して内軸１００を介して下移動パンチ
１４６を上昇させ、成形体の容積に応じたキャビティ１
８０を型孔１３４内に形成させる。これにより、フィー
ダカップ１７４から供給された粉末がキャビティ１８０
に充填される。

【００３０】充填を完了すると、フィーダカップ１７４
を退避させ、上ラム５の下降により、図９（ハ）に示す
ように、上パンチ２４が下降して、ダイ板１３０の上面
にまで達し、成形後の形状に応じたキャビティ１８０を
形成する。その際、成形体の凹凸にかかわりなく、各箇
所の圧縮率が同一となるように、下移動パンチ１４６の
位置を制御して、キャビティ１８０を形成する。

【００３１】次に、図９（ニ）に示すように、上ラム機
構２により上パンチ２４が更に下降して、キャビティ１
８０内の粉末を圧縮する。図１２に実線（ａ）で示すよ
うに、上ラム５が所定位置まで下降したときに、下ラム
機構４によりダイ１３２を上パンチ２４の下降速度と同
速度で下降させる二段加圧を実行する。また、下移動パ
ンチ１４６を下降させて、キャビティ１８０内の粉末が
各箇所でほぼ一定の圧力で圧縮成形されるようにする。

【００３２】あるいは、図１２に実線（ｂ）で示すよう
に、上ラム５が所定位置まで下降したときに、下ラム機
構４によりダイ１３２を上パンチ２４の下降速度の半分
の速度で下降させる三段加圧を実行してもよい。また、
図１２に実線（ｃ）で示すように、図９（ハ）の状態か
ら、同時に下ラム機構４によりダイ１３２を上パンチ２
４の下降速度の半分の速度で下降させる同時加圧を実行
してもよい。

【００３３】そして、上ラム５が下死点に達する直前
に、図１０（ホ）に示すように、付勢機構６２に一方の
給排通路６６から圧縮空気を供給して、圧縮空気の作用
力によりピストン軸５４を下方に付勢する。これによ
り、上ラム５が下死点を通過して上昇を開始しても、上
パンチ２４は付勢機構６２の付勢力により成形体に押し
当てられた状態を維持する。

【００３４】次に、図１０（ヘ）に示すように、下ラム
機構４によりダイ板１３０を下降させて、成形体を型孔
１３４から外に出す。上ラム５の上昇と共に、更に、図
１１（ト）に示すように、下ラム機構４によりダイ板１
３０と下移動パンチ１４６とを下降させ、付勢機構６２
に他方の給排通路６４から圧縮空気を供給して、ピスト
ン軸５４を上昇させる。これにより、上パンチ２４は成
形体から離れる。そして、成形体を取り出すと共に、再
び前述した手順を繰り返して、新たな成形体を圧縮成形
する。

【００３５】このように、本実施例の粉体成形装置によ
ると、外軸７６と内軸１００とを個別に摺動させること
ができるので、成形体の凹凸にかかわりなく、成形体の
各箇所でほぼ一定の圧縮率で圧縮成形でき、成形体の段
部等でのクラックの発生を防止できる。

【００３６】また、図１０（ヘ）に示すように、成形体
を型孔１３４の外に出す際に、上ラム５が上昇するにも
かかわらず、付勢機構６２により上パンチ２４を成形体
に押し当てて、ダイ１３２の下降による摩擦等により成
形体が破損するのを防止できる。

【００３７】更に、調整機構２２を備えているので、調
整モータ４２を制御回路９９により制御して、調整モー
タ４２の回転により小歯車４０、大歯車３８を介して調
整ナット３４を回転する。調整ナット３４の回転によ
り、調整ボルト４６が軸方向に移動して、ピストン軸５
４を介して上パンチ２４が上下動する。よって、上ラム
５と上パンチ２４との間が伸縮し、この移動量を調整す
ることにより、上パンチ２４の位置を調整することがで
きる。

【００３８】以上本発明はこの様な実施形態に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の粉末成形装
置は、外軸と内軸とを個別に摺動させることができるの
で、成形体の凹凸にかかわりなくほぼ一定に加圧でき、
句ラックの発生を防止できるという効果を奏する。

【００４０】また、付勢機構を備えることにより、上パ
ンチを成形体に押し当てて、成形体をキャビティの外に
出す際に、成形体が破損するのを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての粉末成形装置の正
面図である。

【図２】本実施形態の粉末成形装置の上ラム機構の断面
図である。

【図３】本実施形態の粉末成形装置の調整機構、付勢機
構の拡大概略断面図である。

【図４】本実施形態の粉末成形装置の下ラム機構の拡大
断面図である。

【図５】本実施形態の粉末成形装置のホルダ機構の拡大
断面図である。

【図６】本実施形態の粉末成形装置上部の中央断面図で
ある。

【図７】図２のＡＡ断面図である。

【図８】本実施形態における充填工程を示す説明図であ
る。

【図９】本実施形態における圧縮工程を示す説明図であ
る。

【図１０】本実施形態における成形体取り出し工程の説
明図である。

【図１１】本実施形態における成形終了の状態を示す説
明図である。

【図１２】本実施形態の上ラム、ダイ、フィーダカップ
の軌跡を示すグラフである。

【図１３】従来のダイとパンチを示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１…機枠２…上ラム機構４…下ラム機構５…上ラム８…クランク軸１２…主軸１４…駆動モータ２２…調整機構２４…上パンチ３４…調整ナット３８…大歯車４０…小歯車４２…調整モータ４６…調整ボルト５４…ピストン軸６２…付勢機構７６…外軸９８…外軸駆動機構９９…制御回路１１７…内軸駆動機構１２２…ホルダ機構１３０…ダイ板１３２…ダイ１３４…型孔１４２…下固定パンチ１４６…下移動パンチ１６１…充填駆動機構１７４…フィーダカップ１８０…キャビティ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイに上・下パンチを嵌合させてキャビ
ティを形成し、上・下ラム機構により前記キャビティに
充填された粉末を圧縮する粉末成形装置において、前記上ラム機構は、機枠に摺動可能に支承された上ラム
を回転運動を往復運動に変換するリンク機構を介して往
復動させる回転駆動源を備え、前記下ラム機構は、軸方向に摺動可能に支持された外軸
を摺動させる外軸駆動機構と、前記外軸にその軸方向に
摺動可能に挿入された内軸を摺動させる内軸駆動機構と
を備え、前記外軸と前記内軸とを前記ダイと前記下パン
チとに接続したことを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】更に、充填駆動源により揺動駆動される
駆動軸に一体的に取り付けられたアーム部材を有すると
共に、該アーム部材とシェイクカップとを該アーム部材
の揺動で前記シェイクカップを往復動可能に連結する連
結部材を備え、前記充填駆動源により前記シェイクカッ
プを往復させる充填駆動機構を備えたことを特徴とする
請求項１記載の粉末成形装置。
【請求項３】前記上ラム機構は、前記上ラムと前記上
パンチとの間に伸縮可能な調整機構を備えたことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の粉末成形装置。
【請求項４】前記上ラム機構は、前記上パンチを前記
下パンチ方向に付勢する付勢機構を備えたことを特長と
する請求項１ないし請求項３記載の粉末成形装置。