JP2720122B2

JP2720122B2 - 粉末成形機のフィーダー装置

Info

Publication number: JP2720122B2
Application number: JP3267009A
Authority: JP
Inventors: 威雄中川; 英明鶴; 善治稲葉; 尊之平; 正樹村中
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1991-09-18
Filing date: 1991-09-18
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH0577098A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粉末を圧縮して成形
する成形機の粉末供給用フィーダー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末成形機においては、ダイプレートの
ほぼ中央に形成される成形空間ａ（図４、図５）に成形
用の粉末ｂを充填するために、フィーダー装置ｃが設け
られる。この装置ｃは通常、ダイプレート表面を摺動
し、成形作動時に邪魔にならない退避位置と上記の成形
空間ａの間を移動するようになっている。粉末ｂの圧縮
成形において、成形空間ａに充填される粉末ｂの密度は
重要であり、密度の高低は圧粉体（成形品）の強度や寸
法精度に大きく影響する。しかし、従来のフィーダー装
置ｃは、油圧シリンダーやクランク機構などで直線状に
移動されるアームの先端にフィーダーを固定しただけの
ものであるために、成形空間ａに対する充填の方向と態
様（往復移動）が固定している。そのために、成形空間
ａには往復移動の前方と後方側とで密度が不均一になる
傾向がある。そして、充填密度が不均一になる傾向は、
成形空間ａの横断面が複雑になると増長される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、横断面形
状がどのような成形空間であっても、その空間に粉末が
均一に充填されるフィーダー装置の提供を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】フィーダーをダイプレー
ト表面でＸ・Ｙ軸方向に移動したり、一軸を中心に半径
方向寸法を変化させながら回動したりして、成形空間に
対する粉末の充填方向が限定されないものとする。

【０００５】

【作用】成形空間に対し、フィーダーは任意の方向、あ
るいは複数の方向から粉末を充填する。

【０００６】

【実施例】図３は、縦型の粉末成形機１（以下、単に成
形機１という）であり、成形部２、リンク駆動用サーボ
モーター３、リンク機構４および制御装置５を備えてい
る。成形機１のベース６上に２本または４本の垂直なガ
イドバー７が平行に立設され、その頂部が上部機枠８で
結合されると共に、このガイドバー７にダイプレート９
と加圧ラム１０が水平に、かつ、摺動可能に装着されて
いる。

【０００７】加圧ラム１０は上部機枠８にクランクによ
る倍力構造を備えたリンク機構４を介して連結され、上
部機枠８に取付けられたリンク駆動用サーボモーター３
で上下移動される。ダイプレート９は機枠ベース６に設
けられた運動方向が上下であるねじ・ナット機構１１に
支持されて上下方向に位置が調整可能とされている。こ
のねじ・ナット機構１１は機枠ベース６上のダイプレー
ト調整用サーボモーター１２によって駆動される。ダイ
プレート調整用サーボモーター１２はブレーキ１３を備
える。

【０００８】ダイプレート９には中央部に上下方向に貫
通した孔が設けられ、これにダイ１４が交換可能に装着
されている。また、ダイプレート９の上面には、フイー
ダー１５とアクチュエータ１６からなるフィーダー装置
ｃが設けられており、フイーダー１５はアクチュエータ
ー１６によってダイプレート９の上面を図の退避位置と
上記ダイ１４の位置を往復摺動するように配置されてい
る。フィーダー１５には、図示されていないが、上方の
ホッパーから成形用の粉末が常時供給されるようになっ
ている。

【０００９】一方、加圧ラム１０の下面には第１パンチ
１７が、また、ベース６上には第２パンチ１８が固定さ
れ、これらのパンチ面が上記のダイ１４中で対向するよ
うになっている。すなわち、成形機１には縦方向に一本
の軸線ｚが設定され、上記の第１、第２のパンチ１７，
１８およびダイ１４はこれを軸線とした同一軸線上に配
置されている。なお、第１、第２パンチ１７，１８の基
部にはそれぞれ圧縮力センサー１９，２０が取付けられ
ていて、これらのパンチ１７，１８に作用する負荷を検
出するようになっている。

【００１０】圧縮力センサー１９，２０の検出出力は制
御装置５の数値制御装置（ＣＮＣ）２１に伝達され、ま
た、ＣＮＣ２１はサーボアンプ２２を介して、上記のリ
ンク駆動用サーボモーター３、ダイプレート調整用サー
ボモーター１２、およびフィーダー装置ｃを制御する。
ＣＮＣ２１は通常のもので、演算装置（ＣＰＵ）を中心
として、ＲＯＭやＲＡＭ、入・出力回路（ＤＩ／Ｄ
Ｏ）、サーボインターフェース（ＳＳＵ）およびデータ
入力のためのキーボードや表示画面（ＣＲＴ）さらには
プリンターを備え、成形機１を作動させるためのシステ
ムプログラム、成形過程を実行させるための成形プログ
ラムおよび必要なデータが入力されている。

【００１１】フィーダー装置ｃは、上記のようにフィー
ダー１５とそのアクチュエーター１６からなり、フィー
ダー１５はダイプレート９の上面に容器を伏せたような
形状で上部に、図示していないがホッパーからの粉末供
給管が接続されている。アクチュエーター１６は、図１
のようにＸ軸移動装置２４ｘとＹ軸移動装置２４ｙを備
え、これらはそれぞれボールねじ２５（ｘ，ｙ）とボー
ルナット２６（ｘ，ｙ）およびサーボモーター２７
（ｘ，ｙ）を備える。ボールナット２６はそれぞれテー
ブル２８（ｘ，ｙ）に固定されると共にボールねじ２５
に螺合されており、ボールねじ２５はそれぞれのサーボ
モーター２７で駆動される。サーボモーター２７（ｘ，
ｙ）は上記のサーボアンプ２２に接続されている。

【００１２】そして、Ｙ軸移動装置２４ｙの機枠２９ｙ
はダイプレート９に固定され、Ｘ軸移動装置２４ｘの機
枠２９ｘは前端部でＹ軸移動装置２４ｙにおけるテーブ
ル２８ｙに固定される。この時、ボールねじ２５（ｘ，
ｙ）は図のように直交させて配置される。Ｘ軸移動装置
２４ｘのテーブル２８ｘにはフィーダー１５を先端に固
定したアーム３０の基部が、その軸方向をボールねじ２
５ｘの方向と一致させて固定されている。したがって、
フイーダー１５はダイプレート９上のダイ１４に対し
て、２次元的にどの方向からも接近し、また、退避する
ことができる。

【００１３】成形機１の作動は概略で次のように行われ
る。なお、初期状態において、リンク機構４はリンク駆
動用サーボモーター３によって収縮され、加圧ラム１０
は上昇位置にある。ダイプレート９はダイプレート調整
用サーボモーター１２によって最も下降した位置にあ
り、ダイプレート上面と第２パンチ１７の上面が面一と
なっている。フィーダー１５はダイ１４の位置から退避
した位置にある。ダイプレート調整用サーボモーター１
２が駆動されて、ねじ・ナット機構１１によりダイプレ
ート９が設定量だけ上昇され成形空間ａが形成される
（図３）。ダイプレート調整用サーボモーター１２は停
止され、ブレーキ１３で位置が保持される。フィーダー
装置ｃのアクチュエーター１６が駆動されて成形空間ａ
に粉末が充填される。この時、成形空間ａに対するフィ
ーダー１５の接近、退避方向は任意であって、成形空間
ａの横断面形状や粉末の特性などで、データを入力しあ
らかじめ設定しておく。例えば、図５のように横断面形
状が小判形の場合には、長手方向の軸線ｐに対し直交す
る方向と平行な方向、あるいは斜交する方向を組み合わ
せて数回往復移動させる。このような移動は移動装置２
４（ｘ，ｙ）を駆動するサーボモーター２７（ｘ，ｙ）
に対する移動指令を適宜にプログラムし、上記の設定デ
ータを活用することで達成できる。

【００１４】粉末の充填が終了し、フィーダー１５が退
避するとリンク駆動用サーボモーター３が駆動されてリ
ンク機構４、加圧ラム１０を介して第１パンチ１７が成
形空間ａに下降し、粉末を圧縮成形する。圧縮に際して
は、第１パンチ１７の位置を設定位置まで下降させる位
置制御による場合とリンク駆動用サーボモーター３のサ
ーボ回路に適宜なトルクリミット（設定値に基づく）を
印加することで圧縮力を設定値に収める圧縮力制御の場
合があり、寸法重視の場合と強度（粉末密度）を重視す
る場合とで使い分ける。なお、圧縮制御の場合に圧縮力
センサー１９，２０の検出出力を用い、これによりトル
クリミット指令をフィードバック制御し、第１パンチ１
７による実際の圧縮力を設定値に一致させるようにする
こともできる。

【００１５】加圧後、第１パンチ１７は上方へ移動して
ホームポジションに戻され、また、ブレーキ１３が解除
されてダイプレート調整用サーボモーター１２が逆方向
に駆動されてダイプレート９が第２パンチ１８のパンチ
面と一致する位置まで下降し、成形品である圧粉体をダ
イプレート９の上面に抜き出す。以上により、１サイク
ルの成形作動が終了する。このサイクルにおいて、成形
用粉末は任意に定められた複数の方向から成形空間ａに
充填され、成形空間内部において粉末密度はほぼ均一と
なっているから、成形品である圧粉体の強度が向上し、
寸法も設定した値となる。さらに、個々の圧粉体間での
強度や寸法のばらつきが減少する。

【００１６】図２は、フィーダー装置ｃの他の実施例で
あって、上記のものがダイプレート９の表面にＸ・Ｙ直
交座標を設定したものであるのに対し、この実施例は極
座標を設定したものである。すなわち、アクチュエータ
１６は、ダイプレート９の上面に設けた垂直な回動軸３
１を中心として水平に回動する機枠３２に、ボールねじ
３３が半径方向で伸縮可能に軸支された構造を備える。
ボールねじ３３は先端にフィーダー１５が取付けられる
と共に、基部側が上記の機枠３２に対して摺動自在に支
持され、また、ボールナット３４が螺合されている。フ
ィーダー１５は上記と同様に容器を伏せたような形状で
ダイプレート９の表面を摺動する。

【００１７】ボールナット３４はさらに機枠３２に定位
置で回動可能に軸支されており、伸縮用サーボモーター
３５で駆動回転されるようになっている。一方、機枠３
２は下面に回動用サーボモーター３６で駆動されるベベ
ルピニオン（図に見えていない）を備え、このピニオン
はダイプレート９側に固定されたベベルラック３７に噛
合している。そして、伸縮用サーボモーター３５、回動
用サーボモーター３６が制御装置５に接続されている。
したがって、サーボモーター３５が駆動されると、機枠
３２に対してボールねじ３３が繰り出されたり引き込ま
れたりしてフィーダー１５が半径方向に移動し、サーボ
モーター３６がこ駆動されると、回動軸３１を中心とし
て機枠３２の向きが変化し、フィーダー１５は回動軸３
１の回りに回転する。その結果、成形空間１５に対して
フィーダー１５を２次元の任意方向から接近させ、ま
た、退避させることができる。このような動きは、フィ
ーダー１５の回動軸３１に対する半径方向距離と回転角
度をデータとして設定し、これを活用するプログラムを
組むことによって両サーボモーター３５，３６をそれぞ
れ適宜に駆動して達成することができる。

【００１８】以上は実施例であって、アクチュエーター
１６における駆動源はサーボモーターに限らず位置決め
のできるエアシリンダー、油圧シリンダーであっても良
い。また、上記のようなフィーダー装置ｃは一つの成形
機に複数設けることがあり、互いに作動方向を違えて、
複数種の成形用粉末ｂを相互に干渉することなく供給で
きるようにすることもできる。

【００１９】

【発明の効果】成形空間に充填された粉末の密度が均一
になり、成形品としての圧粉体の強度や寸法精度が向上
すると共に、成形品間でのばらつきも少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】平面図。

【図２】要部の平面図。

【図３】概略で示す正面図。

【図４】成形空間に対する粉末の充填状態を示す縦断面
図。

【図５】成形空間に対する粉末の充填状態を示す平面
図。

【符号の説明】

１成形機５制御装置１４ダイ１５フィーダー１６アクチュエーター１７第１パンチ１８第２パンチ２４ｘＸ軸移動装
置２４ｙＹ軸移動装置ａ成形空間ｂ粉末ｃフィーダー装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平尊之山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社商品開発研究所内 (72)発明者村中正樹山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地ファナック株式会社商品開発研究所内 (56)参考文献特開昭59−113101（ＪＰ，Ａ) 実開平３−91199（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイプレートの表面を摺動し、成形空間
に対する粉末の充填方向が限定されないフィーダーを備
えたことを特徴とする粉末成形機のフィーダー装置。
【請求項２】ダイプレート表面にＸ・Ｙ直交座標を設
定し、それぞれサーボモーターで駆動され、フィーダー
を移動する、Ｘ軸方向移動装置とＹ軸方向移動装置およ
びこれらの制御装置を備えたことを特徴とする請求項１
に記載の粉末成形機のフィーダー装置。
【請求項３】ダイプレート表面に極座標を設定し、そ
れぞれサーボモーターで駆動され、フィーダーを移動す
る、半径方向移動装置と回転方向移動装置およびこれら
の制御装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
粉末成形機のフィーダー装置。