JP2006026694A - 粉末成形方法及び粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形体への衝撃を防止して成形体の割れ，欠け等に関する品質不良が生じるのを防止できる粉末成形方法及び粉末成形装置を提供する。
【解決手段】 ダイス２の下端開口から下パンチ４を挿入するとともに該ダイス２と下パンチ４とで形成される空間内に粉末を充填し、ダイス２の上端開口から上パンチ３を挿入して上記粉末を圧縮成形するようにした粉末成形方法において、上記圧縮成形後、上記下パンチ４を下方に移動させてダイス２の下端開口から下方に抜き、上記上パンチ３を下方に移動させることにより成形体をダイス２下方に排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばノイズフィルタ用フェライト素子の製造分野で利用される粉末成形方法及び粉末成形装置に関し、特にダイスと上，下パンチにより圧縮形成する場合の成形体の取り出しに関する。

従来の粉末成形装置として、例えば特許文献１の図８に記載されているように、ダイス３と下パンチ５及びコアロッド４とで形成されたキャビティ内にシューボックス１２を介して原料粉末を供給し、上パンチ６を下降させて圧縮成形し、しかる後に下パンチ５で成形体８を上側に突き出し、次回の原料粉末を供給するためにシューボックス１２が前進するに伴い上記成形体８をダイス３の側方に払い出すようにしたものがある。
特開平６−２１０４９６号公報

上記従来の粉末成形装置は、シューボックス１２により成形体８を払い出すように構成されているので、以下の問題が生じる。

（１）シューボックス１２が成形体８に当たる際に衝撃があり、強度の低い小型複雑形状部品用の成形体の場合、割れ，欠け等の品質不良が発生し易い。

（２）多数個取り成形にした場合、ダイス上面を成形体が移動する際に他の成形孔に引っ掛かって割れ，欠けが発生する恐れがあり、これを回避するには成形孔のレイアウト上の制約が生じ、成形個数が減少する。

（３）長時間連続運転すると、下パンチとダイスの隙間に原料粉末が詰まり、金型の滑りが重くなってダイス内径の偏摩耗や下パンチの損傷が生じる。これを回避するには定期的にパンチ先端部側面をクリーニングして固着原料を除去する煩雑な作業が必要となり、自動連続運転の妨げになっている。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、成形体への衝撃を防止して成形体の割れ，欠け等に関する品質不良が生じるのを防止できる粉末成形方法及び粉末成形装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填し、該粉末を上パンチで圧縮成形するようにした粉末成形方法において、上記圧縮成形後、上記下パンチがダイスの下端開口から下方に抜けるように下パンチとダイスの何れかを相対的に移動させ、さらに成形体がダイス下方に排出されるよう上記上パンチとダイスの何れかを相対的に移動させることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１において、上記上，下パンチは可動でかつ上記ダイスは固定されており、該ダイスとこれの下端開口から挿入された下パンチで形成された空間内に粉末を充填し、ダイスの上端開口から上パンチを挿入して上記粉末を圧縮成形し、圧縮成形後に、上記下パンチを下方に移動させてダイスの下端開口から下方に抜き、さらに上記上パンチを下方に移動させることにより成形体をダイス下方に排出することを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２において、上記圧縮成形後、上記上パンチと下パンチを、両者の相対位置関係を保持したままで成形体の一部がダイスの下端開口から突出するまで下方に移動させ、さらに下パンチを下方に移動させた後、上パンチを下方に移動させて成形体を下方に排出することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２又は３において、取り出し部材を上記ダイスの下端開口と下パンチとの間に挿入し、しかる後上パンチを下方に移動させて成形体を上記取り出し部材上に排出することを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１において、上記ダイス及び上パンチは可動でかつ上記下パンチは固定されており、該ダイスと下パンチで形成された空間内に粉末を充填し、ダイスの上端開口から上パンチを挿入して上記粉末を圧縮成形し、圧縮成形後に、上記下パンチがダイス下方に抜けるよう上記ダイスを上方に移動させ、該ダイスをさらに上方に移動させることにより成形体をダイス下方に排出することを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項５において、上記圧縮成形後、上記上パンチと下パンチの相対位置関係を保持したままで成形体の一部がダイスの下端開口から突出するまで該ダイスを上方に移動させ、上パンチ及びダイスを上方に移動させて成形体を下方に排出することを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項５又は６において、取り出し部材をダイスの下端開口と下パンチとの間に挿入し、しかる後上パンチを固定した状態でダイスを上方に移動させることにより成形体を上記取り出し部材上に排出することを特徴としている。

請求項８の発明は、 請求項４又は７において、上記取り出し部材は、上記ダイスから排出された成形体を収容する収容保持孔を有する上プレートと、上記ダイスから成形体を排出する際には上記収容保持孔の底部となって該成形体を保持する成形体保持位置と、該成形体を装置外方に搬出する際には傾斜して上記底部を開放させる成形体搬出位置との間で傾動可能に配設された下プレートとを備えていることを特徴としている。

請求項９の発明は、ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填し、該粉末を上パンチで圧縮成形するようにした粉末成形装置において、上記下パンチが上記ダイスの下側に所要間隔を開けて位置し得るよう下パンチと上パンチを相対的に移動可能とし、さらに成形体がダイス下方に排出されるよう上記上パンチとダイスの何れかを相対的に移動可能としたことを特徴としている。

請求項１０の発明は、請求項９において、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を、上記ダイスの下端開口の下方の成形体受け取り位置と外方の成形体搬出位置との間で進退可能とする取り出し機構を設けたことを特徴としている。

請求項１１の発明は、請求項９において、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を設け、該取り出し部材は、上記ダイスから排出された成形体を収容する収容保持孔を有する上プレートと、上記ダイスから成形体を排出する際には上記収容保持孔の底部となって該成形体を保持する成形体保持位置と、該成形体を装置外方に搬出する際には傾斜して上記底部を開放させる成形体搬出位置との間で傾動可能に配設された下プレートとを備えていることを特徴としている。

請求項１２の発明は、請求項９において、上記ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填する粉末供給部材を、上記ダイスの上面の上端開口の粉末供給位置と外方の待機位置との間で進退可能とする粉末供給機構を設け、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を、上記ダイスの下端開口の下方の成形体受け取り位置と外方の成形体搬出位置との間で進退可能とする取り出し機構を設け、上記粉末供給部材を粉末供給位置と待機位置との間で進退駆動する駆動源と、上記取り出し部材を受け取り位置と搬出位置との間で進退駆動する駆動源とを同一としたことを特徴としている。

請求項１３の発明は、請求項１２において、上記駆動源は、一方向に回転することにより上記粉末供給部材を進退駆動し、上記一方向と逆方向に回転することにより上記取り出し部材を進退駆動するように構成されていることを特徴としている。

請求項１４の発明は、請求項１３において、上記駆動源と粉末供給部材との間には、上記一方向の回転のみを伝達する一方向クラッチが介設され、上記駆動源と取り出し部材との間には上記逆方向の回転のみを伝達する逆方向クラッチが介設されていることを特徴としている。

請求項１，２，５，９の発明によれば、圧縮成形後、下パンチ又はダイスを相対的に移動させることにより下パンチをダイスの下端開口から下方に抜き、上パンチ又はダイスを相対的に移動させることにより成形体をダイス下方に排出するようにしたので、シューボックスが成形体に当たることがなく、成形体の割れ，欠け等の品質不良の発生を防止でき、また成形孔のレイアウト上の制約がなく、成形個数の減少といった問題が生じることもない。

さらにまた下パンチをダイスの下方に抜くようにしているので、下パンチとダイスの隙間に噛み込む原料粉末はその都度自然に掃き出される。このセルフクリーニング効果によりパンチへの原料粉末の固着を抑制でき、固着原料を除去する煩雑な作業を不要にでき、自動連続運転を実現し易い。

請求項３，６の発明によれば、圧縮成形後、上パンチと下パンチを、両者の相対位置関係を保持したままで成形体の一部がダイスの下端開口から突出するまで下方に移動させ、しかる後に成形体を下方に排出するようにしたので、圧縮後の成形体に生じている上下方向への応力を水平方向に逃がすことができ、その後に下パンチだけを下降させても成形体の下面が膨張するのを防止することで、その結果下面の周縁にかかる応力を抑えて、下面の周縁にクラックやその進展による欠け等が発生するのを防止できる。

請求項４，７，１０の発明では、下パンチをダイスの下端開口から抜いた後、取り出し部材をダイスの下端開口の下方に挿入し、しかる後上パンチを下方に移動させて成形体を上記取り出し部材上に排出するようにしたので、簡単な構造により成形体を装置外方に搬出できる。

請求項８，１１の発明では、ダイスから成形体を排出する際には、成形体を上プレートの収容保持孔内に収容するとともに、該収容保持孔の底部となる下プレートで保持したので、取り出し部材をダイスの下端開口に進退移動させる際に、成形体が振り落とされたりすることはなく、取り出し部材の高速化を可能にできる。

また成形体を装置外方に搬出する際には、下プレートを傾斜させて底部を開放するようにしたので、成形体は上プレートの収容保持孔から下プレートの傾斜面を滑って搬出されることとなる。これにより成形体に機械的な外力をかけることなく装置外方に搬出することができ、取り出し時の欠けやひび等が生じるのを防止できる。

請求項１２の発明では、粉末供給部材を進退駆動する駆動源と取り出し部材を進退駆動する駆動源とを同一としたので、１つの駆動源でダイス内への粉末供給と成形体の取り出しとの両方を行うことができ、粉末成形装置全体の小型化及び低コスト化が可能となる。

請求項１３の発明では、一方向に回転することにより粉末供給部材を進退駆動し、逆方向に回転することにより取り出し部材を進退駆動したので、モータ等を正転，逆転させるだけの簡単な構造で上記ダイスへの粉末供給及び成形体の取り出しの両方を行うことができる。

請求項１４の発明では、駆動源と粉末供給部材との間に一方向の回転のみを伝達する一方向クラッチを介設し、上記駆動源と取り出し部材との間に逆方向の回転のみを伝達する逆方向クラッチを介設したので、１つの駆動源で粉末供給部材と取り出し部材とをそれぞれ独立させて駆動することができる。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１，図２は本発明の第１実施形態に係る粉末成形方法及び粉末成形装置を説明するための図であり、図１は粉末成形装置の模式正面図、図２は粉末成形工程を示す模式図である。本第１実施形態は、ダイスを固定し、上，下パンチを可動とした、いわゆるダイ固定方式の例である。

図において、１は本実施形態粉末成形法を実施する粉末成形装置であり、該粉末成形装置１は、ダイス２，上，下パンチ３，４からなる成形用金型と、該上，下パンチ３，４を駆動する駆動機構６と、成形品Ｗを該装置１の外方に取り出す取り出し機構１６とを備えている。

上記ダイス２は、水平面をなすように形成された上，下面２ａ，２ｂ間を垂直方向に貫通するように形成された成形孔２ｃを有し、ダイステーブル７により所定高さ位置に固定支持されている。なお、上記ダイス２の上，下面２ａ，２ｂとダイステーブル７の上，下面７ａ，７ｂは面一かつ水平面をなすように形成されている。また上記ダイステーブル７は支柱８，８を介して支持フレーム９により固定的に支持されている。

上記駆動機構６は以下の構成となっている。上記上パンチ３は、支持プレート１０ａと左，右のガイドロッド１０ｂ，１０ｂとを有する上ラム１０に固定され、該左，右のガイドロッド１０ｂは上記支柱８，８内に上下移動可能に挿入されている。また上記下パンチ４はロッド状の下ラム１１に固定支持され、該下ラム１１は上記支持フレーム９により上下移動可能に支持されている。

また上記上ラム１０のガイドロッド１０ｂ，１０ｂの下端部にはねじロッド１２ａ，１２ａが螺挿されており、該ねじロッド１２ａは上記支持フレーム９により回転可能かつ上下移動不能に支持されている。該ねじロッド１２ａの下端部に装着された駆動プーリ１２ｂはベルト１２ｃにより駆動モータ１３の駆動プーリ１３ａに連結されている。これにより上記上パンチ３は、成形体Ｗをダイス２の下端開口から下方に排出可能位置まで下方に移動可能とされている。

また上記下ラム１１の下端部にはねじロッド１４ａが螺挿されており、該ねじロッド１４ａは上記支持フレーム９により回転可能かつ軸方向移動不能に支持されている。またねじロッド１４ａの下端部に装着された駆動プーリ１４ｂはベルト１４ｃにより駆動モータ１５の駆動プーリ１５ａに連結されている。これにより上記下パンチ４は、上記ダイス２の下側に所要間隔が開く位置まで下方に移動可能とされている。

上記取り出し機構１６は、取り出し部材（トレー）１７を上記ダイス２の下端開口の下方の成形体受け取り位置Ａと外方の成形体搬出位置Ｂとの間で進退可能に構成されている。詳細には、取り出し部材１７は、長方形枠状の本体１７ａの先端に受板１７ｂを有し、複数のガイドローラ１８により上記受け取り位置Ａと搬出位置Ｂとの間で進退可能に支持されている。また上記本体１７ａから外方に延びる駆動片１７ｃは駆動モータ１９により回転駆動されるローラ１９ａ，１９ａにより挟持されており、該取り出し部材１７は上記ローラ１９ａの回転により進退する。

上記粉末成形装置１による粉末成形工程を図２に沿って説明する。
ダイス２に対して下パンチ４を予め設定された目標位置まで下降させ、ダイス２と下パンチ４によって形成された容積空間（キャビティ）内に原料粉末を供給し、ダイス２の上面２ａを平らに摺り切ることで、必要とする重量の原料粉末を充填する（図２（ａ））。なお、原料粉末を容積空間内に充填する方法には、シェーカー２０をダイス２上に前進させてその後に下パンチ４を下降させて容積空間を形成する方法と、容積空間を形成した後、原料粉末を送り込む方法等がある。

次に上パンチ３を充填された原料粉末に接触するまで下降させ、その後、上，下パンチ３，４を、これらの相対的位置関係を保ったままダイス２内の任意の高さ位置に上下方向に平行移動させる。続いてダイス２内の原料粉末を上，下パンチ３，４で加圧し、目標とする成形体厚みに圧縮する（図２（ｂ））。

上記加圧の終了後、成形体Ｗとパンチ３，４が離れない程度に、それまでの加圧と反対方向に僅かにパンチを後退させて減圧を行う。この動作で成形体内部の応力緩和を行ない、脱型に備えて成形体のひび割れを防止する。減圧後の上，下パンチ３，４の相対的位置関係を保ち、成形体Ｗを上，下パンチ３，４で挟み込んだ状態のまま下方向に平行移動し、成形体Ｗの一部がダイス２下面から突出するまで押し出す（図２（ｃ））。

ダイス２下面から成形体Ｗの一部が押し出されたところで、上パンチ３の移動を一旦停止し、下パンチ４のみ下降させる。このノックアウト状態にすることで成形体Ｗの落下を防ぎつつ下パンチ４をダイス２から抜き出し、成形体Ｗと下パンチ４の上面との間に十分な隙間ａを開ける（図２（ｄ））。

成形体Ｗの下面と下パンチ４の上面との隙間ａに取り出し部材１７を進入させる（図２(e))。取り出し部材１７を成形体Ｗの直下まで挿入後、再び、上パンチ３を下方向に最終下降位置まで移動させてダイス２の下面側に成形体Ｗを脱型させ、取り出し部材１７上に移載させる（図２（ｆ））。

成形体Ｗを載せた取り出し部材１７を装置外方に引き出し、成形体Ｗを回収するとともに、上パンチ３を上方に移動してダイス２から抜き出す（図２（ｇ））。また、下パンチ４を再びダイス２に挿入し、ダイス上面と下パンチ上面が面一になるまで上昇移動させる。以降、原料粉末の充填から同じ動作を繰り返して成形体を連続して得る。

本実施形態によれば、成形体Ｗをダイス２の下方に排出するようにしたので、シューボックスが成形体に当たることがなく、成形体Ｗの割れ，欠け等の品質不良の発生を防止でき、また成形孔のレイアウト上の制約がなく、成形個数の減少といった問題が生じることもない。

また下パンチ４をダイス２の下方に抜くようにしているので、下パンチ４とダイス２の隙間に噛み込む原料粉末はその都度自然に掃き出される。このセルフクリーニング効果によりパンチ４への原料粉末の固着を抑制でき、固着原料を除去する煩雑な作業を不要にでき、自動連続運転を実現し易い。

また圧縮成形後、上パンチ３と下パンチ４を、両者の相対位置関係を保持したままで成形体Ｗの一部がダイス２の下端開口から突出するまで下方に移動させ、しかる後に成形体Ｗを下方に排出するようにしたので、圧縮後の成形体Ｗに生じている上下方向への応力を水平方向に逃がすことができ、その後に下パンチ４だけを下降させても成形体の下面が膨張するのを防止することで、その結果下面の周縁にかかる応力を抑えて、下面の周縁にクラックやその進展による欠け等が発生するのを防止できる。

ここで加圧面に凹凸がない平板状の成形体の場合、成形完了後に下パンチ４のみを先行してダイス２から抜き出しても品質上それほど大きな問題は生じない。しかし、複雑な形状の成形体を取り出す場合は、内部応力を緩和した後、上，下パンチ３，４で挟み込んだ状態で金型から一部分を抜き出すプロセスが成形体Ｗを部分欠損なく脱型するうえで必要となる。

より詳細には、圧縮後の成形体Ｗは上下面に向かって応力を持った状態にある。圧縮圧力が高いと、この応力が大きくなるため、ダイス２内で下パンチ４が開放された時点で、成形体Ｗの上面は上パンチ３に、側面はダイス２にそれぞれ接しているため、下面のみが開放された状態となる。このとき、成形体Ｗの下面のみが膨張するため、下面周縁に応力が集中し、クラックやその進展による欠け等が生じる可能性がある。そこで本実施形態では、上，下パンチ３，４の距離を圧縮後からわずかに後退させて減圧することで上記応力を緩和し、さらに上，下パンチ３，４の相対的位置関係を維持しつつ成形体Ｗの一部をダイス２の下面から突出させることで上下方向への応力を水平方向に逃がすことができので、その後に下パンチ４だけを下降させても下面が膨張することがなく、下面の周縁にクラックやその進展による欠け等が発生するのを防止できる。

さらにまた、下パンチ４をダイス２の下端開口から抜いた後、取り出し部材１７をダイス２の下端開口の下方に挿入し、しかる後上パンチ３を下方に移動させて成形体Ｗを上記取り出し部材１７上に排出するようにしたので、簡単な構造により成形体Ｗを装置外方に搬出できる。

図３及び図４は本発明の第２実施形態を説明するための図であり、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。本第２実施形態は、下パンチ４を固定とし、ダイス２及び上パンチ３を可動とした、いわゆるダイフロート方式の例である。

本第２実施形態における粉末成形工程では、ダイス２を予め設定された目標位置まで上昇させることにより、ダイス２と下パンチ４によって形成された容積空間（キャビティ）内に原料粉末を供給し、ダイス２の上面２ａを平らに摺り切ることで、必要とする重量の原料粉末を充填する（図３（ａ）（ｂ））。

次に上パンチ３を充填された原料粉末に接触するまで下降させ（図３（ｃ））、その後、上，下パンチ３，４の相対的位置関係を保ったままダイス２を任意の高さ位置に上昇させる（図３（ｄ））。続いてダイス２内の原料粉末を上パンチ３で加圧し、目標とする成形体厚みに圧縮する（図３（ｅ））。

上記加圧の終了後、成形体Ｗとパンチ３，４が離れない程度に、それまでの加圧と反対方向に僅かにパンチを後退させて減圧を行う。この動作で成形体内部の応力緩和を行ない、脱型に備えて成形体のひび割れを防止する。減圧後の上，下パンチ３，４の相対的位置関係を保ち、成形体Ｗを上，下パンチ３，４で挟み込んだ状態のままダイス２を上昇させ、成形体Ｗの一部をダイス２下面から突出させる（図４（ａ））。

ダイス２下面から成形体Ｗの一部が突出したところで、上パンチ３及びダイス２を上昇させる。これにより成形体Ｗと下パンチ４の上面との間に十分な隙間ａを開け、該成形体Ｗの下面と下パンチ４の上面との隙間ａに取り出し部材（トレイ）１７を進入させる（図４（ｂ））。取り出し部材１７を成形体Ｗの直下まで挿入後、再び、ダイス２を上昇させてダイス２の下面側に成形体Ｗを脱型させ、取り出し部材１７上に移載させる（図４（ｃ））。

成形体Ｗを載せた取り出し部材１７を装置外方に引き出し、成形体Ｗを回収するとともに、ダイス２を原点に復帰させる（図４（ｄ）（ｅ））。

本第２実施形態においても上記第１実施形態と同様に、不良品の発生や、成形個数の減少といった問題を防止でき、また自動連続運転を実現し易く、さらに成形体の下面周縁にクラックや欠けが生じるのを防止できるといった作用効果が得られる。

なお、上記第２実施形態では、上パンチ３を加圧工程とトレー進入工程のみ駆動するようにしているが、上パンチ３を成形体突き出し工程等、他の工程でも駆動するようにしても良く、あるいは開放工程等においては上，下パンチ３，４を両方とも駆動する等、ダイ固定方式とダイフロート方式とを組み合わせるようにしても良い。

図５（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施形態を説明するための図であり、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本第３実施形態の取り出し部材２０は、不図示のダイスから排出された成形体Ｗを収容する複数の収容保持孔２１ａを有する上プレート２１と、上記ダイスから成形体Ｗを排出する際には上記収容保持孔２１ａの底部となって該成形体Ｗを保持する成形体保持位置Ａと、該成形体Ｗを装置外方に搬出する際には傾斜して上記収容保持孔２１ａの底部を開放させる成形体搬出位置Ｂとの間で傾動可能に配設された下プレート２２とを備えている。

上記上プレート２１の収容保持孔２１ａは、ダイスのレイアウトに合わせて成形体Ｗを１つずつ収容するように形成されている。上記下プレート２２は、成形体保持位置Ａでは上プレート２１の下面に当接して収容保持孔２１ａの下面開口を閉塞しており、成形体搬出位置Ｂでは所定角度でもって傾斜することによって各収容保持孔２１ａの下面開口を開放している。

上記上プレート２１と下プレート２２には、該下プレート２２の開放（下降）速度を調整するためのギヤ２３，２４がそれぞれ配設されている。

また下プレート２２は、ボールプランジャ２５により成形体受け取り位置Ａに保持されており、保持解除シャフト２６により成形体受け取り位置Ａへの保持が解除されるようになっている。

上記下プレート２２の下面には下プレート２２を成形体搬出位置Ｂに傾動させるカムフォロア２７が配設されている。また成形体搬出位置Ｂには、下プレート２２の斜面を滑って搬出された成形体Ｗを回収する回収リニアフィーダ２８が配設されている。

本第３実施形態によれば、取り出し部材２０を、ダイスから成形体Ｗを排出する際には、該成形体Ｗを１つずつ収容する収容保持孔２１ａを有する上プレート２１と、収容保持孔２１ａの底部となって該収容保持孔２１ａの下端開口を閉塞する下プレート２２とから構成したので、取り出し部材２０をダイスの下端開口に進退移動させる際に、成形体Ｗが振り落とされたりすることはなく、取り出し部材２０の高速化を可能にできる。

また成形体Ｗを装置外方に搬出する際には、下プレート２２を傾斜させて底部，つまり収容保持孔２１ａの下端開口を開放するようにしたので、成形体Ｗは上プレート２１の収容保持孔２１ａから下プレート２２の傾斜面を滑って搬出されることとなる。これにより成形体Ｗに機械的な外力をかけることなく装置外方に搬出することができ、取り出し時の欠けやひび等が生じるのを防止できる。

図６ないし図８は、本発明の第４実施形態による粉末成形装置を説明するための図であり、図中、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。

本第４実施形態の粉末成形装置は、ベース板３０の長手方向一端側に配設されたダイス２，上，下パンチ３，４からなる成形金型と、上記ベース板３０の他端側の上面に配設された粉末供給機構３１と、下面に配設された取り出し機構３２とを備えている。なお、３３は上パンチ支持プレート，３４は下ラム，４８は支持フレームである。

上記粉末供給機構３１は、上記ベース板３０の上面に摺動自在に配設された粉末供給部材（フィーダ）３５，上カム３６，及び粉末供給部材３５と上カム３６とを連結する上リンク３７を有している。この粉末供給部材３５は、上記ダイス２の上面２ａの上端開口に位置する粉末供給位置と、これの後方の待機位置との間で進退可能に支持されている。この待機位置にて粉末供給部材３５内に原料粉末が装填される。

上記取り出し機構３２は、上記ベース板３０の下面下方に移動自在に配設された取り出し部材（トレイ）３８，下カム３９，及び取り出し部材３８と下カムとを連結する下リンク４０を有している。この取り出し部材３８は、上記ダイス２の下面２ｂの下端開口下方に位置する成形体受け取り位置と、装置外方の搬出位置との間で進退可能に支持されている。

そして上記粉末供給部材３５及び取り出し部材３８は同一の駆動源により進退駆動されるように構成されており、該駆動源は以下の構造となっている。

上記ベース板３０の他端部上面には１つのサーボモータ４１が搭載されており、該サーボモータ４１の回転軸４１ａはベース板３０を挿通して下方に突出している。このサーボモータ４１は、不図示の駆動制御部により正転（半時計回り）方向ａ又は逆転（時計回り）方向ｂの何れかに回転制御され、かつ所定の回転角度に制御される。

上記ベース板３０には回転軸４１ａと平行に駆動軸４２が配設されており、該駆動軸４２はベース板３０の上面及び下面から突出している。また上記回転軸４１ａ及び駆動軸４２にはそれぞれ駆動プーリ４３，従動プーリ４４が装着され、両プーリ４３，４４はタイミングベルト４５により連結されている。

上記駆動軸４２の上端部には、上記上カム３６が上一方向クラッチ４６を介在させて連結されている。また上記駆動軸４２の下端部には、上記下カム３９が下一方向クラッチ４７を介在させて連結されている。

上記上一方向クラッチ４６は、駆動軸４２の正転方向ａの回転のみ上カム３６に伝達し、逆転方向ｂの回転に対しては空転するように構成されている。また下一方向クラッチ４７は、駆動軸４２の逆転方向ｂの回転のみ下カム３９に伝達し、正転方向ａの回転に対しては空転するように構成されている。

本実施形態装置による粉末成形工程を図８（ａ），（ａ′）及び（ｂ），（ｂ′）に沿って説明する。

サーボモータ４１が正転方向ａに回転するとタイミングベルト４５を介して駆動軸４２が正転回転し、上一方向クラッチ４６が上カム３６に係合して該上カム３６を１８０度回転させ、これに伴って粉末供給部材３５が粉末供給位置に前進する（図８（ａ）参照）。該粉末供給位置にて粉末供給部材３５からダイス２と下パンチ４とで形成された空間内に原料粉末が充填される。この場合、下一方向クラッチ４７は空転しており、取り出し部材３８は停止している。

サーボモータ４１により駆動軸４２がさらに正転方向ａに回転し、上一方向クラッチ４６を介して上カム３６が１８０度回転し、これに伴って粉末供給部材３５が待機位置に後退する（図８（ａ′）参照）。この場合にも下一方向クラッチ４７は空転している。

上パンチ３がダイス２内に下降し、上，下パンチ３，４で原料粉末を加圧する。これにより成形体Ｗが圧縮成形される。上，下パンチ３，４が成形体Ｗを挟持した状態で下降し、下パンチ４がダイス２の下面２ｂから下方に待機する。

サーボモータ４１が逆転方向ｂに回転し、駆動軸４２が逆転回転し、下一方向クラッチ４７が下カム３９に係合して該下カム３９を１８０度回転させ、これに伴って取り出し部材３８がダイス２下方の成形体受け取り位置に前進する（図８（ｂ）参照）。この場合、上一方向クラッチ４６は逆転回転に対しては空転しており、粉末供給部材３５は待機位置に停止している。

上パンチ３が下降し、成形体Ｗをダイス２の下面２ｂから押し出して脱型させ、取り出し部材３８上に移載させる。

サーボモータ４１により駆動軸４２がさらに逆転方向ｂに回転し、下一方向クラッチ４７を介して下カム４７が１８０度回転し、これに伴って取り出し部材３８が搬出位置に後退する（図８（ｂ′）参照）。このようにして成形体Ｗが自動的に連続生産される。

本第４実施形態によれば、粉末供給部材３５と取り出し部材３８とを進退駆動する駆動源を同一としたので、１つのサーボモータ４１でダイス２内への粉末供給及び成形体Ｗの取り出し搬出の両方を行うことができ、粉末成形装置全体の小型化及び低コスト化が可能となる。

本実施形態では、サーボモータ４１が正転方向ａに回転することにより粉末供給部材３５を進退駆動し、逆転方向ｂに回転することにより取り出し部材３８を進退駆動するので、サーボモータ４１を正転，逆転させるだけの簡単な制御でダイス２への粉末供給及び成形体Ｗの取り出しの両方を行うことができる。

本実施形態では、上記サーボモータ４１により回転駆動される駆動軸４２と、粉末供給部材３５を進退させる上カム３６との間に正転方向ａの回転のみを伝達する上一方向クラッチ４６を介設し、上記駆動軸４２と、取り出し部材３８を進退させる下カム３９との間に逆転方向ｂの回転のみを伝達する下一方向クラッチ４７を介設したので、１つのサーボモータ４１で粉末供給部材３５と取り出し部材３８とをそれぞれ独立させて進退駆動することができ、装置全体の低コスト化，小型化が可能となり、さらには段取り時間の削減及び設備稼働率の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態による粉末成形装置の模式図である。 上記第１実施形態装置による動作を説明するための工程図である。 本発明の第２実施形態装置による動作を説明するための工程図である。 上記第２実施形態装置による動作を説明するための工程図である。 本発明の第３実施形態による取り出し部材を示す図である。 本発明の第４実施形態による粉末成形装置の側面図である。 上記粉末成形装置の平面図である。 上記粉末成形装置の動作を説明するための工程図である。

符号の説明

１ 粉末成形装置
２ ダイス
３，４ 上，下パンチ

Claims (14)

1. ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填し、該粉末を上パンチで圧縮成形するようにした粉末成形方法において、上記圧縮成形後、上記下パンチがダイスの下端開口から下方に抜けるように下パンチとダイスの何れかを相対的に移動させ、さらに成形体がダイス下方に排出されるよう上記上パンチとダイスの何れかを相対的に移動させることを特徴とする粉末成形方法。
2. 請求項１において、上記上，下パンチは可動でかつ上記ダイスは固定されており、該ダイスとこれの下端開口から挿入された下パンチで形成された空間内に粉末を充填し、ダイスの上端開口から上パンチを挿入して上記粉末を圧縮成形し、圧縮成形後に、上記下パンチを下方に移動させてダイスの下端開口から下方に抜き、さらに上記上パンチを下方に移動させることにより成形体をダイス下方に排出することを特徴とする粉末成形法。
3. 請求項２において、上記圧縮成形後、上記上パンチと下パンチを、両者の相対位置関係を保持したままで成形体の一部がダイスの下端開口から突出するまで下方に移動させ、さらに下パンチを下方に移動させた後、上パンチを下方に移動させて成形体を下方に排出することを特徴とする粉末成形方法。
4. 請求項２又は３において、取り出し部材を上記ダイスの下端開口と下パンチとの間に挿入し、しかる後上パンチを下方に移動させて成形体を上記取り出し部材上に排出することを特徴とする粉末成形方法。
5. 請求項１において、上記ダイス及び上パンチは可動でかつ上記下パンチは固定されており、該ダイスと下パンチで形成された空間内に粉末を充填し、ダイスの上端開口から上パンチを挿入して上記粉末を圧縮成形し、圧縮成形後に、上記下パンチがダイス下方に抜けるよう上記ダイスを上方に移動させ、該ダイスをさらに上方に移動させることにより成形体をダイス下方に排出することを特徴とする粉末成形法。
6. 請求項５において、上記圧縮成形後、上記上パンチと下パンチの相対位置関係を保持したままで成形体の一部がダイスの下端開口から突出するまで該ダイスを上方に移動させ、上パンチ及びダイスを上方に移動させて成形体を下方に排出することを特徴とする粉末成形方法。
7. 請求項５又は６において、取り出し部材をダイスの下端開口と下パンチとの間に挿入し、しかる後上パンチを固定した状態でダイスを上方に移動させることにより成形体を上記取り出し部材上に排出することを特徴とする粉末成形方法。
8. 請求項４又は７において、上記取り出し部材は、上記ダイスから排出された成形体を収容する収容保持孔を有する上プレートと、上記ダイスから成形体を排出する際には上記収容保持孔の底部となって該成形体を保持する成形体保持位置と、該成形体を装置外方に搬出する際には傾斜して上記底部を開放させる成形体搬出位置との間で傾動可能に配設された下プレートとを備えていることを特徴とする粉末成形方法。
9. ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填し、該粉末を上パンチで圧縮成形するようにした粉末成形装置において、上記下パンチが上記ダイスの下側に所要間隔を開けて位置し得るよう下パンチと上パンチを相対的に移動可能とし、さらに成形体がダイス下方に排出されるよう上記上パンチとダイスの何れかを相対的に移動可能としたことを特徴とする粉末成形装置。
10. 請求項９において、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を、上記ダイスの下端開口の下方の成形体受け取り位置と外方の成形体搬出位置との間で進退可能とする取り出し機構を設けたことを特徴とする粉末形成装置。
11. 請求項９において、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を設け、該取り出し部材は、上記ダイスから排出された成形体を収容する収容保持孔を有する上プレートと、上記ダイスから成形体を排出する際には上記収容保持孔の底部となって該成形体を保持する成形体保持位置と、該成形体を装置外方に搬出する際には傾斜して上記底部を開放させる成形体搬出位置との間で傾動可能に配設された下プレートとを備えていることを特徴とする粉末成形装置。
12. 請求項９において、上記ダイスと下パンチとで形成された空間内に粉末を充填する粉末供給部材を、上記ダイスの上面の上端開口の粉末供給位置と外方の待機位置との間で進退可能とする粉末供給機構を設け、上記成形体を装置外方に取り出すための取り出し部材を、上記ダイスの下端開口の下方の成形体受け取り位置と外方の成形体搬出位置との間で進退可能とする取り出し機構を設け、上記粉末供給部材を粉末供給位置と待機位置との間で進退駆動する駆動源と、上記取り出し部材を受け取り位置と搬出位置との間で進退駆動する駆動源とを同一としたことを特徴とする粉末成形装置。
13. 請求項１２において、上記駆動源は、一方向に回転することにより上記粉末供給部材を進退駆動し、上記一方向と逆方向に回転することにより上記取り出し部材を進退駆動す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。
14. 請求項１３において、上記駆動源と粉末供給部材との間には、上記一方向の回転のみを伝達する一方向クラッチが介設され、上記駆動源と取り出し部材との間には上記逆方向の回転のみを伝達する逆方向クラッチが介設されていることを特徴とする粉末成形装置。

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