JP3443556B2

JP3443556B2 - 粉末成形装置

Info

Publication number: JP3443556B2
Application number: JP2000149885A
Authority: JP
Inventors: 靖治永井
Original assignee: 三研精機工業株式会社
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: JP2001334399A

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】例えば、図９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。

【０００４】そこで、特開平９−２４８６９８号公報に
あるように、下ラム機構が外軸と外軸にその軸方向に摺
動可能に挿入した内軸とを備え、外軸と内軸とをそれぞ
れダイまたはパンチに接続して、加圧のばらつきを防止
してクラックの発生や破損を防止したものが知られてい
る。

【０００５】

【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、外軸の駆動を行うために、外軸と平
行に２本のねじ軸を回転可能に立設し、ねじ軸にそれぞ
れ螺入した２個のナットと外軸とを接続板により一体的
に固定している。しかし、外軸を軸方向に摺動させるた
めに、２本のねじ軸を同期させて駆動しなければなら
ず、構造が複雑になるという問題があった。また、外軸
には軸方向に大きな荷重が加わるので、接続板がその荷
重により撓んでしまい、ナットに過大な負荷が加わり、
ナットやねじ軸の損傷につながる場合がある。それを防
止するためには、接続板を厚くすればよいが、装置が大
型化するという問題があった。

【０００６】本発明の課題は、簡単な構造で、しかも、
小型化できる粉体成形装置を提供することにある。

【０００７】

【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、前記下ラム機構
は、摺動可能に支持された外軸に雄ねじを形成すると共
に、回転可能に支持された外軸用ボールナットに前記雄
ねじを螺合させて前記外軸用ボールナットの回転により
前記外軸を摺動させる外軸駆動機構と、前記外軸と同軸
上で摺動可能に支持された内軸に雄ねじを形成すると共
に、回転可能に支持された中間軸に設けられた内軸用ボ
ールナットに前記雄ねじを螺合させて前記中間軸の回転
により前記内軸を摺動させる内軸駆動機構とを備え、前
記外軸を前記下パンチに及び前記内軸を前記ダイに接
続、若しくは、前記外軸を前記ダイに及び前記内軸を前
記下パンチ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。

【０００８】前記外軸は、前記中間軸と装置本体とに摺
動可能に支持した構成としてもよい。また、前記中間軸
は、装置本体に回転可能に支持されると共に、前記外軸
用ボールナットは、前記装置本体に回転可能に支持され
た回転軸に取り付けられた構成としてもよい。更に、前
記上ラム機構も前記下ラム機構と同じ前記外軸駆動機構
及び前記内軸駆動機構を備えた構成としてもよい。

【０００９】

【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は装置
本体で、装置本体１の中央には固定テーブル２が設けら
れており、固定テーブル２にはホルダ機構４が取り付け
られている。ホルダ機構４を間にして、その上側には上
ラム機構６が、下側には下ラム機構８が設けられてい
る。

【００１０】ホルダ機構４は、図２に示すように、固定
テーブル２に取り付けられた支持板１０を備え、支持板
１０には支持板１０を貫通して一対のガイド棒１２，１
４が上下方向に摺動可能に支持されている。ガイド棒１
２，１４の上端にはダイ板１６が固定されており、ダイ
板１６には、その中央にダイ１８が取り付けられてい
る。

【００１１】ダイ１８には、その中央に上下方向に貫通
した嵌合孔２０が形成されている。ガイド棒１２，１４
の下端には、接続部材２２が固定されており、接続部材
２２には、下方に突出した柱状部２４が形成されてい
る。柱状部２４の下端には、Ｔ溝２６が形成されてい
る。

【００１２】また、支持板１０には、嵌合孔２０と同軸
上に円柱状の下固定パンチ２８がダイ１８側に立設され
ている。嵌合孔２０に嵌入可能で、かつ、下固定パンチ
２８を嵌入可能な貫通孔３０が形成された下移動パンチ
３２が設けられており、下移動パンチ３２には、一対の
ガイド棒３４，３６が固定されている。ガイド棒３４，
３６は支持板１０を摺動可能に貫通して設けられてお
り、ガイド棒３４，３６の下端には、連結部材３８が取
り付けられている。

【００１３】連結部材３８には、接続部材２２を摺動可
能に貫通した一対のガイド棒４０，４２の一端が固定さ
れており、ガイド棒４０，４２の下端には接続部材４４
が取り付けられている。接続部材４４の中央には、貫通
孔４６が形成されると共に、Ｔ溝４８が形成されてい
る。貫通孔４６には、柱状部２４が摺動可能に挿入され
ている。

【００１４】更に、下固定パンチ２８に対向して、第１
上パンチ５０が設けられており、第１上パンチ５０は下
移動パンチ３２に対向して設けられた第２上パンチ５２
の貫通孔５４に摺動可能に挿入されている。第１上パン
チ５０の上端にはＴ溝５６が形成されると共に、第２上
パンチ５２の上端にもＴ溝５８が形成されている。

【００１５】一方、下ラム機構８は、図３に示すよう
に、装置本体１に設けられた上下一対の支持板６０，６
２を備え、上側の支持板６０には筒状部材６４が取り付
けられている。筒状部材６４には、外軸６６が軸受け６
８を介して下固定パンチ２８と同軸上で上下方向に摺動
可能に支持されている。

【００１６】外軸６６は、軸部７０と軸部７０に連結さ
れたボール雄ねじ部７２とを備え、軸部７０とボール雄
ねじ部７２との間には、水平方向に突出した回止め部材
７４が取り付けられている。回止め部材７４は、筒状部
材６４に形成された縦溝７５ａ，７５ｂに摺動可能に挿
入されて、外軸６６の回転を規制するように構成されて
いる。

【００１７】ボール雄ねじ部７２には、外軸用ボールナ
ット７６が螺合されており、外軸用ボールナット７６は
回転軸７８に嵌入されて、キャップ８０により回転軸７
８に保持されると共に、外軸用ボールナット７６と回転
軸７８とが一体的に回転するように構成されている。

【００１８】回転軸７８は、下側の支持板６２に設けら
れた一対の軸受け８２，８４と、筒状部材６４に設けら
れた軸受け８５を介して回転可能に支持されている。回
転軸７８には、プーリ８６が一体に形成されており、プ
ーリ８６には図示しないベルトが張設されて、図示しな
いモータにより、ベルトを介して回転軸７８が回転され
るように構成されている。

【００１９】軸部７０の先端側には、収納孔８８が形成
されると共に、収納孔８８に連通して四角孔９０が貫通
形成されている。収納孔８８には、ロードセル９２、接
続継手９４が収納されており、キャップ９６を介して保
持されている。接続継手９４の先端にはＴ字状の凸部９
８が形成されている。尚、図示しないモータ、ベルト、
回転軸７８、軸受け８２，８４，８５、外軸用ボールナ
ット７６により外軸駆動機構が構成されている。

【００２０】外軸６６に内蔵されて、外軸６６と同軸上
に内軸１００が配置されており、内軸１００には角軸部
１０２が形成されている。角軸部１０２は四角孔９０に
摺動可能に挿入されている。内軸１００は、ロードセル
９２、接続継手９４を貫通して挿通され、接続継手９４
に挿入された軸受け１０４を介して摺動可能に支持され
ている。内軸１００の先端には、Ｔ字状の凸部１０６が
形成されている。

【００２１】内軸１００には、ボール雄ねじ部１０８が
形成されており、ボール雄ねじ部１０８には内軸用ボー
ルナット１１０が螺合されている。内軸用ボールナット
１１０は外軸６６と同軸上に配置された中間軸１１２に
挿入されており、中間軸１１２に取り付けられたキャッ
プ１１４を介して中間軸１１２と内軸用ボールナット１
１０とが一体とされている。

【００２２】中間軸１１２は他方の支持板６２に一対の
軸受け１１６，１１８を介して回転可能に支持されてい
る。中間軸１１２には、ボール雄ねじ部１０８が収納さ
れる有底孔１２０が形成されると共に、中間軸１１２の
上端側は外軸６６のボール雄ねじ部７２に嵌挿された軸
受け１２４に摺動可能に挿入されている。中間軸１１２
の下端には、プーリ１２６が固定されており、プーリ１
２６には図示しないベルトが張設されて、図示しないモ
ータにより、中間軸１１２が回転されるように構成され
ている。

【００２３】尚、図示しないモータ、ベルト、プーリ１
２６、中間軸１１２、軸受け１１６，１１８、キャップ
１１４、内軸用ボールナット１１０により内軸駆動機構
を構成している。Ｔ溝２６には、Ｔ字状の凸部１０６が
嵌着され、Ｔ溝４８にはＴ字状の凸部９８が嵌着されて
いる。本実施形態では、上ラム機構６は下ラム機構８と
同じ構成であり、同様に外軸と内軸とを備え、下ラム機
構８と上下対称に配置されている。

【００２４】次に、前述した本実施形態の粉末成形装置
の作動について、図４〜図６によって説明する。まず、
下ラム機構８では、図示しないモータを駆動して、回転
軸７８を回転させると、回転軸７８と共に外軸用ボール
ナット７６が回転して、外軸６６が上下方向に摺動す
る。外軸６６が摺動すると、ロードセル９２、接続継手
９４、接続部材４４、ガイド棒４０，４２、連結部材３
８、ガイド棒３４，３６を介して下移動パンチ３２が上
下方向に移動する。モータの回転を制御することによ
り、下移動パンチ３２の移動速度、移動量を制御でき
る。

【００２５】また、図示しないモータを駆動して、プー
リ１２６を介して中間軸１１２を回転させると、中間軸
１１２と共に内軸用ボールナット１１０が回転して、内
軸１００が上下方向に摺動する。内軸１００が摺動する
と、接続部材２２、ガイド棒１２，１４を介してダイ板
１６が上下方向に移動する。モータの回転を制御するこ
とにより、ダイ板１６の移動速度、移動量を制御でき
る。

【００２６】粉末を成形する際には、図４（イ）に示す
ように、外軸用ボールナット７６、内軸用ボールナット
１１０を回転させて、外軸６６及び内軸１００を昇降さ
せて、ダイ板１６の上面と下固定パンチ２８の上端とが
同一面となるように移動し、また、下移動パンチ３２の
上端も同一面となるように移動する。

【００２７】そして、フィーダカップ１３０をダイ板１
６上で往復動させる。また、図４（ロ）に示すように、
外軸６６を回転させてダイ板１６を上昇させ、内軸１０
０を回転させて下移動パンチ３２を上昇させ、成形体の
容積に応じたキャビティ１３２を嵌合孔２０内に形成さ
せる。これにより、フィーダカップ１３０から供給され
た粉末がキャビティ１３２に充填される。

【００２８】充填を完了すると、フィーダカップ１３０
を退避させ、図５（ハ）に示すように、上ラム機構６に
より第１上パンチ５０及び第２上パンチ５２を移動し
て、第１上パンチ５０と第２上パンチ５２との先端をダ
イ板１６の上面と一致するように下降させる。

【００２９】そして、更に、図５（ニ）に示すように、
上ラム機構６により第２上パンチ５２を下降させ、成形
後の形状に応じたキャビティ１３２を形成する。即ち、
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、キャビティ１３２を形成する。

【００３０】次に、図５（ホ）に示すように、上ラム機
構６により第１上パンチ５０を予め設定された速度で下
降させると共に、第２上パンチ５２も下降させる。この
とき、第２上パンチ５２の下降速度は、第１上パンチ５
０の下降速度よりも遅い速度、例えば、半分の速度とす
る。

【００３１】また、下ラム機構８によりダイ１８を第１
上パンチ５０の下降速度の半分の速度で下降させると共
に、下移動パンチ３２を第２上パンチ５２の下降速度の
半分の速度で下降させる。これにより、キャビティ１３
２内の粉末が各箇所でほぼ一定の圧力で圧縮成形される
（図６（ヘ）参照）。

【００３２】圧縮完了後、上ラム機構６により第１上パ
ンチ５０と第２上パンチ５２とを成形体の圧縮反力（ス
プリングバック）を考慮して緩やかに上昇させる。そし
て、図６（ト）に示すように、下ラム機構８によりダイ
板１６を下降させると共に、図６（チ）に示すように、
下移動パンチ３２を下降させる。また、上ラム機構６に
より第１上パンチ５０及び第２上パンチ５２を上昇させ
て、成形体から離間させて、成形を完了する。

【００３３】このように、本実施例の粉体成形プレス装
置によると、外軸６６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。

【００３４】また、外軸６６と内軸１００とを同軸上に
配置し、外軸６６にボール雄ねじ部７２を設けて、外軸
用ボールナット７６を回転させることにより、外軸６６
を昇降させるので、複数のねじ軸を立設する必要がな
く、構造が簡単になると共に、装置が小型化される。

【００３５】尚、本実施形態では、上ラム機構６と下ラ
ム機構８とを同様の構成としたが、上ラム機構６にリン
ク機構を用いた構成としてもよい。また、図７に示すよ
うに、成形体の中央が凹部である場合には、固定パンチ
１４０をリング状に形成し、移動パンチ１４２を円柱状
に形成して、固定パンチ１４０に移動パンチ１４２を摺
動可能に挿入することにより、前述したと同様に圧縮成
形することができる。

【００３６】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。

【００３７】

【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と
共に、外軸に雄ねじを形成して、外軸用ボールナットを
回転させることにより外軸を移動させ、内軸に雄ねじを
形成して、内軸用ボールナットを回転させることにより
内軸を移動させるので、複数のねじ軸を立設する必要が
なく、構造が簡単になると共に、装置が小型化されると
いう効果を奏する。

【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】本実施形態のホルダ機構の拡大断面図である。

【図３】本実施形態の下ラム機構の拡大断面図である。

【図４】本実施形態における充填工程を示す説明図であ
る。

【図５】本実施形態における圧縮工程を示す説明図であ
る。

【図６】本実施形態における取り出し工程を示す説明図
である。

【図７】他の実施形態としてのダイとポンチを示す拡大
断面図である。

【図８】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…装置本体２…固定テーブル４…ホルダ機構６…上ラム機構８…下ラム機構１６…ダイ板１８…ダイ２０…嵌合孔２８…下固定パンチ３２…下移動パンチ５０…第１上パンチ５２…第２上パンチ６６…外軸７４…回止め部材７６…外軸用ボールナット７８…回転軸１００…内軸１０２…角軸部１１０…内軸用ボールナット１１２…中間軸１３０…フィーダカップ１３２…キャビティ

Claims

(57)【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、前記下ラム機構は、摺動可能に支持された外軸に雄ねじ
を形成すると共に、回転可能に支持された外軸用ボール
ナットに前記雄ねじを螺合させて前記外軸用ボールナッ
トの回転により前記外軸を摺動させる外軸駆動機構と、
前記外軸と同軸上で摺動可能に支持された内軸に雄ねじ
を形成すると共に、回転可能に支持された中間軸に設け
られた内軸用ボールナットに前記雄ねじを螺合させて前
記中間軸の回転により前記内軸を摺動させる内軸駆動機
構とを備え、前記外軸を前記下パンチに及び前記内軸を
前記ダイに接続、若しくは、前記外軸を前記ダイに及び
前記内軸を前記下パンチに接続したことを特徴とする粉
末成形装置。
【請求項２】前記外軸は、前記中間軸と装置本体とに
摺動可能に支持されている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】前記中間軸は、装置本体に回転可能に支
持されると共に、前記外軸用ボールナットは、前記装置
本体に回転可能に支持された回転軸に取り付けられたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の粉末成形
装置。
【請求項４】前記上ラム機構も前記下ラム機構と同じ
前記外軸駆動機構及び前記内軸駆動機構を備えたことを
特徴とする請求項１ないし請求項３記載の粉末成形装
置。