JP3780842B2 - 粉末成形装置及び粉末成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス，あるいは食品，薬品等の粉末原料をダイスとパンチユニットとからなる金型により加圧成形を行なうようにした粉末成形装置及び粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の粉末成形装置として、例えば、特許公報第２６９５７５７号に提案されているものがある。この粉末成形装置では、複数の金型が配設された回転盤をカムフォロア及び案内レールにより粉末供給部，圧縮成形部，製品取出部の順に搬送するとともに、上記圧縮成形部にて金型の上，下パンチを上，下ロール間を通過させることにより粉末を圧縮成形するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の粉末成形装置では、金型の搬送，位置決めをカムフォロアと案内レールとで行なう構造を採用しており、このため成形時の位置精度が低く、しかもパンチユニットの高さ位置を精度よく制御することが困難であり、多品種の成形体の連続生産に対応できない場合がある本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、成形時の位置精度，パンチユニットの高さ精度を向上でき、多品種の成形体の連続生産に対応できる粉末成形装置及び粉末成形方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからなる金型と、上記下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの間で搬送する搬送テーブルと、上記加圧成形ステージにて上記上，下パンチユニットを駆動することにより加圧成形を行なう加圧駆動機構と、上記下パンチユニットが上記加圧成形ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記加圧駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持し、搬送された次のステージでは上記下パンチユニットの位置決め保持を解除するユニット保持機構とを備えたことを特徴とする粉末成形装置。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより粉末充填空間を形成する充填駆動機構と、上記下パンチユニットが粉末供給ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記充填駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより成形体の取り出しを行なう取出し駆動機構と、上記下パンチユニットが成形体取り出しステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記取出し駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１，２，３の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に設けられており、該加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構により連結機構を介して下パンチユニットを駆動するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１，２，３，４の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に配置固定されたクランプ本体と、該クランプ本体に移動可能に支持されたスライド爪と、該スライド爪を上記下パンチユニットをクランプするクランプ位置と該クランプを解除するアンクランプ位置との間で進退駆動する進退駆動機構とから構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１，２，３，４，５の何れかにおいて、上記上パンチユニットは少なくとも上第１，第２パンチを備え、上記下パンチユニットは少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記加圧駆動機構は、上第１，第２パンチ及び下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項２，３，４，５の何れかにおいて、上記下パンチユニットは、少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記充填駆動機構及び取出し駆動機構は、下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項６，７において、上記駆動軸は、支柱と該支柱に螺装されたボールねじとからなり、上記支柱に上，下パンチユニットが、上記ボールねじにアクチュエータが連結されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項６，７，８において、上記アクチュエータはサーボモータであり、該サーボモータの回転をタイミングベルトを介して上記ボールねじに伝達するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項６，８，９において、上記少なくとも上第１，第２パンチの駆動軸は、外筒に内筒を軸心方向に相対移動可能に挿入してなる同心多軸構造からなり、上記外筒，内筒を相対移動させることにより第１，第２パンチをそれぞれ独立して駆動するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１１の発明は、請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、回転テーブルを回転させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、直線テーブルを直線移動させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送するように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１ないし１２の何れかにおいて、上記ユニット保持機構は、上記連結機構が下パンチユニットのクランプを解除したときには該クランプ解除動作と連動して下パンチユニットを保持し、上記下パンチユニットをクランプしたときには該クランプ動作と連動して該下パンチユニットの保持を解除するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１４の発明は、請求項１ないし１３の何れかにおいて、上記粉末供給ステージには、上記ダイスの粉末成形空間内に粉末原料を充填する粉末充填機構が配設されており、上記成形体取り出しステージには、加圧成形された成形体を金型から外部に取り出す成形体取出し機構が配設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項１５の発明は、請求項１ないし１４の何れかにおいて、上記加圧成形ステージと成形体取り出しステージとの間に加圧成形された成形体の機械加工を行なう機械加工ステージが設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１６の発明は、請求項１ないし１５の何れかにおいて、上記成形体取り出 しステージの次に上記ダイス，下パンチユニットに付着した粉末を除去するクリーニングステージが設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項１７の発明は、ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからな る金型の該下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの順に搬送テーブルで搬送することにより成形体を形成するようにした粉末成形方法であって、上記粉末供給ステージにて金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットを上記加圧成形ステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該加圧成形ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに加圧駆動部に連結し、かつ上記下パンチユニットの位置決め保持を解除する位置決め工程と、上記加圧駆動部により上記上，下パンチユニットを駆動して粉末の加圧成形を行なう加圧成形工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに加圧駆動部から解除し、かつ該下パンチユニットを上記成形体取り出しステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該成形体取り出しステージにて成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項１８の発明は、請求項１７において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに充填駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記充填駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して粉末の充填空間形成を行う充填空間形成工程と、金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに該下パンチユニットを充填駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、上記加圧成形ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１９の発明は、請求項１７又は１８において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに取出し駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記取出し駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに取出し駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、次ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の作用効果】
請求項１の発明では、加圧成形ステージにて配設された連結機構により下パンチユニットを加圧駆動機構に連結したので、成形時の位置精度及び下パンチユニットの高さ精度を向上でき、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００２４】
また搬送するときには下パンチユニットの連結を解除するとともに、該下パンチユニットを搬送テーブルに位置決め保持するので、下パンチユニットの姿勢を保持した状態で搬送することができ、搬送中に下パンチユニットが移動したり，脱落したりするのを防止できる。
【００２５】
請求項２の発明では、粉末供給ステージにて連結機構により下パンチユニットを充填駆動機構に連結したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００２６】
請求項３の発明では、成形体取り出しステージにて連結機構により下パンチユニットを取出し駆動機構に連結したので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００２７】
請求項４の発明では、各駆動機構により連結機構を介して下パンチユニットを駆動するようにしたので、下パンチユニットの位置決め動作に続いて加圧動作を連続して行なうことができる。
【００２８】
請求項５の発明では、各駆動機構に固定されたクランプ本体のスライド爪を進退駆動することにより、下パンチユニットをクランプするようにしたので、簡単な構造でもって位置決めを行なうことができ、コスト上昇を抑制できる。
【００２９】
請求項６，７の発明では、上第１，第２パンチ及び下第１，第２パンチにそれぞれ駆動軸を連結し、該各駆動軸をアクチュエータにより独立して駆動したので、成形体の加圧密度を均一化できるとともに、成形体の形状上の自由度を向上できる。
【００３０】
請求項８の発明では、駆動軸を支柱と該支柱に螺装されたボールねじとから構成したので、パンチユニットのストローク精度を高めることができるとともに、バックラッシュを防止でき、成形体の品質，寸法精度に対する信頼性を向上できる。
【００３１】
請求項９の発明では、上記ボールねじをタイミングベルトを介してサーボモータにより回転駆動したので、上記同様に成形体の品質，寸法精度に対する信頼性を向上できる。
【００３２】
請求項１０の発明では、駆動軸を外筒に内筒を軸心方向に相対移動可能に挿入してなる同心多軸構造としたので、駆動軸の配置スペースを縮小することが可能となり、装置全体の小型化に貢献できる。
【００３３】
請求項１１の発明では、回転テーブルを回転させることにより下パンチユニットを各ステージに搬送したので、成形体の連続生産ができるとともに、装置全体をコンパクトにできる。
【００３４】
請求項１２の発明では、直線テーブルを直線移動させることにより下パンチユニットを各ステージに搬送したので、テーブルを往復移動させることにより成形体の連続生産ができる。
【００３５】
請求項１３の発明では、下パンチユニットの連結解除動作に連動して該下パンチユニットを保持し、連結動作に連動して下パンチユニットの保持を解除するので、下パンチユニットを上記連結位置に保持した状態で次のステージに搬送することができ、下パンチユニットの位置精度を確保できる。
【００３６】
請求項１４の発明では、粉末供給ステージにダイスに粉末を充填する粉末充填機構を配設し、成形体取り出しステージにダイスから成形体を取り出す成形体取り出し機構を配設したので、自動化による連続生産が可能となり、生産コストを低減できる。
【００３７】
請求項１５の発明では、加圧成形ステージと成形体取り出しステージとの間に機械加工ステージを設けたので、成形体の孔あけ加工，バリ取り加工等を連続して行なうことが可能となり、別工程による機械加工を不要にでき、生産性を向上できる。
【００３８】
請求項１６の発明では、成形体取り出しステージの後にダイス，パンチユニットに付着した粉末を除去するクリーニングステージを設けたので、装置を一旦止めてクリーニングする場合に比べて生産性を向上できる。
【００３９】
請求項１７の発明では、粉末が充填された下パンチユニットを保持した状態で加圧成形ステージに搬送し、該加圧ステージにて下パンチユニットを位置決め固定するとともに加圧駆動部に連結し、該加圧駆動部により加圧成形したので、請求項１と同様に成形工程の自由度を向上できるとともに、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００４０】
請求項１８の発明では、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに充填駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除し、上記充填駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して粉末の充填空間を形成したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００４１】
請求項１９の発明では、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに取出し駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除し、上記取出し駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して成形体をダイスから取り出すようにしたので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
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。
【００４３】
図１ないし図９は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１，１３，１４，１５，１７，１８，１９の発明の一実施形態（第１実施形態）による粉末成形装置及び該装置を用いた粉末成形方法を説明するための図であり、図１は粉末成形装置の概略構成図、図２は搬送テーブルの回転動作を示す平面図、図３は連結機構の平面図，図４は下パンチユニットのクランプ状態を示す正面図、図５は下パンチユニットのアンクランプ状態を示す正面図、図６，図７は充填駆動機構の説明図、図８，図９は取り出し駆動機構の説明図である。
【００４４】
図において、１はセラミックス粉末原料を加圧成形することによりセラミック電子部品素子を製造する粉末成形装置を示している。この粉末成形装置１は、粉末成形空間を有するダイス５及び上，下パンチユニット６，７からなる金型２と、粉末供給ステージＡ，加圧成形ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの間で回転移動する円板状の搬送テーブル（金型搬送機構）８と、上記粉末供給ステージＡにて粉末充填空間を形成する充填駆動機構１００と、上記セラミック粉末原料の加圧成形を行なう加圧駆動機構３と、上記形成体取り出しステージＤにて成形体を取り出す取出し駆動機構１３０と、上記各ステージＡ〜Ｄの所定位置に下パンチユニット７を着脱可能に位置決め固定する第１，第２連結機構９，１５と、上記下パンチユニット７を搬送テーブル８に着脱可能に保持するユニット保持機構４とを備えている。
【００４５】
上記ダイス５は搬送テーブル８の外周部に９０度角度間隔毎に配置されている。上記上パンチユニット６は円筒状の上第１パンチ６ａ内にピン状の上第２パンチ６ｂを相対移動可能に挿入してなり、また上記下パンチユニット７は上記同様に円筒状の下第１パンチ７ａ内にピン状の下第２パンチ７ｂを相対移動可能に挿入してなるものである。上記上パンチユニット６は加圧成形ステージＢの加圧駆動機構３にのみ配設されており、上記下パンチユニット７は搬送テーブル８の各ダイス５の下面に配設されている。
【００４６】
上記充填駆動機構１００は、図６，図７に示すように粉末供給ステージＡに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には固定ベース１０１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１０１には下第１ボールねじ１０２，１０２が軸受１０３，１０３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１０３は固定ベース１０１に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ１０２は、支持台１０４に摺動可能に支持された下第１支柱１０５，１０５内に挿入され、該下第１支柱１０５の下端部に挿入固定されたナット１０６，１０６に螺装されている。
【００４７】
また上記各第１支柱１０５の上端間には、後述する第１連結手段９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取り付け固定されている。これにより各下第１ボールねじ１０２を回転させることにより両下第１支柱１０５とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００４８】
上記固定ベース１０１の各下第１ボールねじ１０２の間には下第２ボールねじ１０７が軸受１１０を介して回転自在に支持されており、該軸受１１０は固定ベース１０１に取付け固定されている。この下第２ボールねじ１０７は摺動可能に支持された下第２支柱１０９内に挿入され、該下第２支柱１０９の下端部に挿入固定されたナット１０８に螺装されている。
【００４９】
また上記下第２支柱１０９の上端部には、後述する第２連結手段１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。上記下第２ボールねじ１０７を回転させることにより下第２支柱１０９とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。
【００５０】
上記各下第１ボールねじ１０２の従動プーリ１１２には下第１タイミングベルト１１３が巻回されており、該タイミングベルト１１３は下第１サーボモータ１１４に装着された駆動プーリ１１５に巻回されている。この下第１サーボモータ１１４が回転すると両下第１支柱１０５とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００５１】
上記各下第２ボールねじ１０７の従動プーリ１１６には下第２タイミングベルト１１７が巻回されており、該タイミングベルト１１７は下第２サーボモータ１１８に装着された駆動プーリ１１９に巻回されている。この下第２サーボモータ１１８が回転すると下第２支柱１０９とともに下第１パンチ７ｂが上下動する。上記下第１，第２サーボモータ１１４，１１８は固定ベース１０１にそれぞれブラケット等を介して取付け固定されている。
【００５２】
上記各サーボモータ１１４，１１８により下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより、粉末充填空間を形成するようになっており、例えば円筒状，円柱状，縦断面Ｈ形状，あるいは縦断面十字形状の成形体の充填が行なえるようになっている。即ち、下第１，第２ボールねじ１０２，１０７の送りにより下第１、第２パンチ７ａ，７ｂが充填量分だけ降下し、その後、粉末供給を行いさらに，下第１，第２ボールねじ１０２，１０７の送りにより下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが少し降下することにより粉末充填を完了する。
【００５３】
上記取り出し駆動機構１３０は、図８，図９R>９に示すように、成形体取り出しステージＤに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には固定ベース１３１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１３１には下第１ボールねじ１３２，１３２が軸受１３３，１３３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１３３は固定ベース１３１に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ１３２は、支持台１３４に摺動可能に支持された下第１支柱１３５，１３５内に挿入され、該下第１支柱１３５の下端部に挿入固定されたナット１３６，１３６に螺装されている。
【００５４】
また上記各第１支柱１３５の上端間には、後述の第１連結手段９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取り付け固定されている。
【００５５】
上記固定ベース１３１の各下第１ボールねじ１３２の間には下第２ボールねじ１３７が軸受１３８を介して回転自在に支持されており、該軸受１３８は固定ベース１３１に取付け固定されている。この下第２ボールねじ１３７は摺動可能に支持された下第２支柱１３９内に挿入され、該下第２支柱１３９の下端部に挿入固定されたナット１４０に螺装されている。
【００５６】
また上記下第２支柱１３９の上端部には、後述の第２連結手段１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。
【００５７】
上記各下第１ボールねじ１３２の従動プーリ１４１には下第１タイミングベルト１４２が巻回されており、該タイミングベルト１４２は下第１サーボモータ１４３に装着された駆動プーリ１４４に巻回されている。
【００５８】
上記下第２ボールねじ１３７の従動プーリ１４５には下第２タイミングベルト１４６が巻回されており、該タイミングベルト１４６は下第２サーボモータ１４７に装着された駆動プーリ１４８に巻回されている。この取り出し駆動機構１３０の動作は上記充填駆動機構１００と同様であることから、説明を省略する。
【００５９】
上記各サーボモータ１４３，１４７により下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより成形体の取り出しが行なえるようになっている。即ち、図９（ａ）の状態で下第２ボールねじ１３７の送りにより下第２パンチ７ｂだけ降下し、図９（ｂ）のように下第２パンチ７ｂを成形体より抜き出し，図示しない別手段により成形体取り出しを完了する。
【００６０】
上記加圧駆動機構３は、図１に示す加圧成形ステージＢに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には駆動ベース１０が上下動可能に配置されており、該駆動ベース１０の下方には固定ベース１１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１１には駆動軸の一方を構成する上第１ボールねじ１２，１２が軸受１３，１３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１３は固定ベース１１に取付け固定されている。上記各上第１ボールねじ１２には上記駆動ベース１０に取付け固定されたナット１４，１４が螺装されている。
【００６１】
上記駆動ベース１０には下向きコ字状の支持台１７が取付け固定されており、該支持台１７の上面には駆動軸の他方を構成する円筒状の上第１支柱１８，１８が立設されている。この各支柱１８の上端間には上第１金型支持板１９が架け渡して固定されており、該上第１金型支持板１９の下面に上記上第１パンチ６ａが取付け固定されている。上記各上第１ボールねじ１２を回転させることにより駆動ベース１０，両上第１支柱１８とともに上第１パンチ６ａが上下動するようになっている。
【００６２】
上記駆動ベース１０には上第２ボールねじ２１，２１が軸受２２，２２を介して回転自在に支持されており、該各軸受２２は駆動ベース１０に取付け固定されている。この各上第２ボールねじ２１は、上記支持台１７に摺動自在に支持された上第２支柱１６，１６内に挿入され、該上第２支柱１６の下端部に挿入固定されたナット２３に螺装されている。また上記上第２支柱１６，１６の上端間には上第２金型支持板２０が架け渡して固定されており、該金型支持板２０の下面に上記上第２パンチ６ｂが取付け固定されている。上記各上第２ボールねじ２１を回転させることにより両上第２支柱１６とともに上第２パンチ６ｂが上下動するようになっている。
【００６３】
上記駆動ベース１０には下第１ボールねじ２５，２５が軸受２６，２６を介して回転自在に支持されており、該各軸受２６は駆動ベース１０に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ２５は、支持台１７に摺動可能に支持された下第１支柱２７，２７内に挿入され、該下第１支柱２７の下端部に挿入固定されたナット２８，２８に螺装されている。
【００６４】
また上記各下第１支柱２７の上端間には、上述の第１連結機構９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取付け固定されている。これにより各下第１ボールねじ２５を回転させることにより両下第１支柱２７とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００６５】
上記駆動ベース１０の各下第１ボールねじ２５の間には下第２ボールねじ３０が軸受３１を介して回転自在に支持されており、該軸受３１は駆動ベース１０に取付け固定されている。この下第２ボールねじ３０は、支持台１７に摺動自在に支持された下第２支柱３２内に挿入され、該下第２支柱３２の下端部に挿入固定されたナット３３に螺装されている。
【００６６】
また下第２支柱３２の上端部には、上記第２連結機構１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。上記下第２ボールねじ３０を回転させることにより下第２支柱３２とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。このようにして全てのボールねじ１２，２１，２５，３０は駆動ベース１０に集中させて配置されている。
【００６７】
上記上第２ボールねじ２１，２１及び下第１，第２ボールねじ２５，２５，３０は駆動ベース１０を挿通して下方に突出しており、該各突出部にはそれぞれ従動プーリ３７，４４，４４，４５が装着されている。
【００６８】
上記各上第２ボールねじ２１の従動プーリ３７には上第２タイミングベルト３８が巻回されており、該タイミングベルト３８は上第２サーボモータ３９に装着された駆動プーリ４０に巻回されている。これにより上第２サーボモータ３９が回転すると両上第２支柱１６とともに上第２パンチ６ｂが上下動する。
【００６９】
上記各下第１ボールねじ２５の従動プーリ４４には下第１タイミングベルト４６が巻回されており、該タイミングベルト４６は下第１サーボモータ４７に装着された駆動プーリ４８に巻回されている。この下第１サーボモータ４７が回転すると両下第１支柱２７とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００７０】
上記下第２ボールねじ３０の従動プーリ４５には下第２タイミングベルト４９が巻回されており、該タイミングベルト４９は下第２サーボモータ５０の駆動プーリ５１に巻回されている。この下第２サーボモータ５０が回転すると下第２支柱３２とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。
【００７１】
上記各上第１ボールねじ１２は固定ベース１１を挿通して下方に突出しており、該各突出部には従動プーリ４３，４３が装着されている。この各従動プーリ４３には上第１タイミングベルト５２が巻回されており、該タイミングベルト５２は上第１サーボモータ５３に装着された駆動プーリ５４に巻回されている。
【００７２】
また上記各サーボモータ５３，３９，４７，５０は駆動ベース１０周りに集中させて配置されており、上第１サーボモータ５３は固定ベース１１に、また上第１サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０は駆動ベース１０にそれぞれブラケット等を介して取付け固定されている。
【００７３】
上記各サーボモータ５３，３９，４７，５０により上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより、均一な密度を有する各種の成形体を形成でき、例えば円筒状，円柱状，縦断面Ｈ形状，あるいは縦断面十字形状の成形体の加工が行えるようになっている。即ち、上第１，第２ボールねじ１２，２１の送りにより上第１，第２パンチ６ａ，６ｂが下降し、下第１，第２ボールねじ２５，３０の送りにより下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが上昇し、これにより圧縮成形を行なう。この場合、駆動ベース１０の下降に伴う下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの下降は、下第１，第２ボールねじ２５，３０の送りを圧縮成形に必要な送り量に加え上第１ボールねじ１２の送り量分だけ上昇させることにより吸収している。
【００７４】
また、上記上第２サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０の回転を停止させた状態で、上第１サーボモータ５３が回転すると駆動ベース１０とともに、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが同期して上下動する。このようにしてパンチ間距離を保持した状態で搬送テーブル８から成形体の脱型が行えるようになっている。即ち、加圧成形工程が終了すると、上第２サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０を停止し、これにより上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を固定する。この状態で上第１サーボモータ５３により各上第１ボールねじ１２を回転させる。すると駆動ベース１０の上昇とともに上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂがそれぞれパンチ間距離を保持した状態で上昇することとなる。
【００７５】
上記搬送テーブル８には外付けの回転駆動機構（不図示）が連結されており、該回転駆動機構により搬送テーブル８は各ダイス５及び下パンチユニット７を粉末供給ステージＡ，粉末加圧ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの順に連続して搬送するように構成されている。
【００７６】
上記粉末供給ステージＡにはダイス５内にセラミックス粉末原料を自動的に充填する粉末充填装置（不図示）が配設されており、上記成形体取り出しステージＤには脱型した成形体を自動的に取り出して回収する取出し装置（不図示）が配設されている。粉末充填装置，取出し装置を設けることにより自動化による連続生産が可能となり、生産コストを低減できる。
【００７７】
上記搬送テーブル８は、粉末供給ステージＡに位置するダイス５内にセラミック粉末原料が充填されると矢印ａ方向に９０度回転する。これによりセラミック粉末原料が充填されたダイス５及び下パンチユニット７は粉末加圧ステージＢに搬送され、ここで上，下パンチユニット６，７により加圧成形が行われる。このとき上記粉末供給ステージＡに搬送された次のダイス５内にセラミック粉末原料が充填される。
【００７８】
加圧成形が終了すると、搬送テーブル８が９０度回転し、加圧成形された成形体は機械加工ステージＣに搬送され、ここで切削，孔あけ，あるいはバリ取り等の機械加工が行われる。このとき上記粉末加圧ステージＢでは次のセラミック粉末の加圧成形が行われ、上記粉末供給ステージＡではその次のダイス５にセラミック粉末が充填される。
【００７９】
そして機械加工ステージＣにて所定の機械加工が終了すると、搬送テーブル８が９０度回転し、加工済み成形体を成形体取り出しステージＤに搬送し、ここで成形体を外部に取り出し、所定の個所に回収する。この後、空になったダイス５は粉末供給ステージＡに再度搬送される。このようにして搬送テーブル８を順次回転させることにより成形体が連続生産される。
【００８０】
ここで、上記成形体取り出しステージＤと粉末供給ステージＡとの間に、上記ダイス５及び下パンチユニット７に付着した粉末原料等を除去するクリーニングステージを設けてもよく、このようにした場合には、別工程によるクリーニング作業を不要にできる。
【００８１】
上記第１，第２連結機構９，１５は各ステージＡ〜Ｄに配置されており、上記下第１，第２金型支持板２９，３４をクランプすることにより各ステージＡ〜Ｄの所定位置に位置決め固定し、搬送するときにはクランプを解除するように構成されている。
【００８２】
上記第１連結機構９は、各下第１支柱２７の上端面に固定されたクランプ本体６０と、該クランプ本体６０に水平方向（加圧方向と直交方向）に進退可能に支持されたスライド爪６１とからなり、この各スライド爪６１は、不図示のエアシリンダ機構（進退駆動機構）により下第１金型支持板２９の上面に摺接して該金型支持板２９を位置決め固定するクランプ位置と、後退して第１金型支持板２９の固定を解除するアンクランプ位置との間で進退駆動される。また上記下第１金型支持板２９の上面には上記スライド爪６１のクランプ位置・アンクランプ位置を検出するクランプセンサ６２が配置されている。
【００８３】
上記第２連結機構１５は、下第２支柱３２の上端面に対向するように固定された一対のクランプ本体６３，６３と、該各クランプ本体６３に水平方向に進退可能に支持されたスライド爪６４，６４とからなり、各スライド爪５４は、上記同様に不図示のエアシリンダ機構により下第２金型支持板３４を位置決め固定するクランプ位置と、第１金型支持板３４の固定を解除するアンクランプ位置との間で進退駆動される。
【００８４】
上記ユニット保持機構４は、搬送テーブル８の移動中は下パンチユニット７の下第１，第２金型支持板２９，３４を上記位置決め固定位置に保持し、各ステージＡ〜Ｄの所定位置では下第１，第２金型支持板２９，３４の保持を解除して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの上下動を許容するように構成されている。
【００８５】
上記搬送テーブル８の下面の各下第１パンチ７ａに臨む部分には、一対の第１エアシリンダ部材６５，６５が取付け固定されている。この各シリンダ部材６５のピストン６５ａが前進することにより下第１パンチ７ａを挟持し、後退することにより挟持を解除する。
【００８６】
また下第１金型支持板２９の下面の下第２パンチ７ｂに臨む部分には、一対の第２エアシリンダ部材６６，６６が取付け固定されている。この各エアシリンダ部材６６のピストン６６ａが前進することにより下第２パンチ７ｂを挟持し、後退することにより挟持を解除する。
【００８７】
上記ユニット保持機構４及び第１，第２連結機構９，１５の動作について説明する。各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａにより保持された下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが、例えば粉末供給ステージＡから加圧成形ステージＢに搬送されると、下第１，第２支柱２７，３２が上昇して下第１，第２金型支持板２９，３４に当接するとともに停止し、続いてスライド爪６１，６４が前進して下第１，第２金型支持板２９，３４をクランプして位置決め固定する。これと同時にクランプセンサ６２から出力されたクランプ信号により各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａが後退して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの保持を解除する。この状態で上，下パンチユニット６，７が上下動して上述の加圧成形が行われる。
【００８８】
加圧成形が終了すると、各スライド爪６１，６４が後退してクランプを解除し、これと同時にクランプセンサ６２から出力されたアンクランプ信号により各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａが前進して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂを上記クランプ位置に保持し、この状態で次の機械加工ステージＣに搬送する。
【００８９】
このように本実施形態の粉末成形装置１によれば、下第１，第２パンチ７ａ，７ｂを第１，第２連結機構９，１５により下第１，第２支柱２７，３２に連結するとともに所定位置に位置決め固定したので、下パンチユニット７を任意の位置に位置決めすることができ、形状，大きさの異なる金型に対応でき、成形工程の自由度を向上できるとともに、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００９０】
上記下パンチユニット７を搬送するときには、第１，第２連結機構９，１５のクランプを解除するとともに、エアシリンダ部材６５，６６によりクランプ位置に保持するので、各パンチ７ａ，７ｂの位置精度を保持した状態で搬送することができ、搬送中に各パンチ７ａ，７ｂが移動したり，脱落したりするのを防止できる。
【００９１】
本実施形態では、粉末供給ステージＡにて連結機構９，１５により下パンチユニット７を充填駆動機構１００に連結したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。また成形体取り出しステージＤにて連結機構９，１５により下パンチユニット７を取出し駆動機構１３０に連結したので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００９２】
上記第１，第２連結機構９，１５を駆動軸としての下第１，第２支柱２７，３２に配置固定したので、下パンチユニット７のクランプ動作に続いて加圧動作を連続して行なうことができる。また上記各連結機構９，１５のスライド爪６１，６４を進退させて下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをクランプしたので、簡単な構造でもって下パンチユニット７の位置決めを行なうことができる。
【００９３】
本実施形態では、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立して駆動したので、成形体の加圧密度を均一化できるとともに、成形体の形状上の自由度を向上できる。また上記上，下パンチユニット６，７をボールねじ１２，２１，２５，３０及びタイミングベルト５２，３８，４６，４９を介してサーボモータ５３，３９，４７，５０により駆動したので、駆動時の摩擦抵抗を小さくできるとともに、バックラッシュを抑制でき、ひいては成形体の品質，寸法精度を向上できる。
【００９４】
また、本実施形態では、第１，第２連結機構９，１５のクランプ動作をクランプセンサ６２により検出し、該クランプ動作に連動してエアシリンダ部材６５，６６による下パンチユニット７の保持を解除し、アンクランプ動作に連動して下パンチユニット７を保持したので、下パンチユニット７を上記クランプ位置に保持した状態で次のステージに搬送することができ、下パンチユニット７の位置精度を確保できる。
【００９５】
本実施形態によれば、上第１ボールねじ１２，１２により上下動可能に支持された駆動ベース１０に上第１支柱１８，１８を介して上第１パンチ６ａを固定し、この駆動ベース１０に残りの上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を搭載するとともに、該各ボールねじ２１，２５，３０により上第２パンチ６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立駆動したので、加圧成形時には上述のように各ボールねじ１２，２１，２５，３０を介して上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂによりセラミックス粉末原料を圧縮成形でき、均一な圧縮密度を有する成形体を形成することができる。
【００９６】
また、脱型時には、上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を固定した状態で上第１ボールねじ１２を介して駆動ベース１０を上昇させることにより、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが同時に上昇し、パンチ間距離を保持した状態でダイス５から成形体の脱型を行なうことができる。これにより粉末を供給したり成形体を取り出したりする装置の構造を簡略化でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００９７】
本実施形態では、各ボールねじ１２，２１，２５，３０を駆動ベース１０に集中配置するとともに、各サーボモータ５３，３９，４７，５０を駆動ベース１０，固定ベース１１周りに集中配置したので、駆動ベース１０に基準面を設けることにより各ボールねじ１２，２１，２５，３０及び各サーボモータ５３，３９，４７，５０の組み付け精度を高めることができ、組み付け作業及びメンテナンス作業を容易に行なうことができる。また搬送テーブル８の下方の駆動ベース１０に加圧駆動系を集中配置したので、装置全体の高さ寸法を小さくすることができ、小型化に貢献できる。
【００９８】
図１０は、請求項１０の発明の一実施形態（第２実施形態）による粉末成形装置を説明するための図である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００９９】
本実施形態の粉末成形装置７０は、ダイス５及び上，下パンチユニット６，７からなる金型２と、粉末供給ステージＡ，加圧成形ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの間で回転移動する搬送テーブル８と、セラミック粉末原料の加圧成形を行なう加圧駆動機構３と、上記各ステージＡ〜Ｄの所定位置に下パンチユニット７を着脱可能に位置決め固定する第１，第２連結機構９，１５と、上記下パンチユニット７を搬送テーブル８に着脱可能に保持するユニット保持機構４とを備えており、基本的な構造は第１実施形態と同様であることから、以下異なる点についてのみ説明する。
【０１００】
上第１パンチ６ａが接続された上第１支柱１８，１８は中空円筒状のものからなり、各上第１支柱１８内には上第２パンチ６ｂが接続された上第２支柱１６，１６が同一軸心をなすように挿入されており、両第１，第２支柱１８，１６は相対移動可能となっている。
【０１０１】
本実施形態によれば、上第１支柱１８内にこれと同一軸心をなすように上第２支柱１６を相対移動可能に挿入したので、各支柱を並列配置する場合に比べて駆動ベース１０の横幅寸法を小さくすることができ、装置全体の小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９の発明の第１実施形態による粉末成形装置を説明するための概略構成図である。
【図２】 上記粉末成形装置の搬送テーブルの動作を示す平面図である。
【図３】 上記粉末成形装置の第１，第２連結機構の平面図である。
【図４】 上記第１，第２連結機構のクランプ状態を示す正面図である。
【図５】 上記第１，第２連結機構のアンクランプ状態を示す正面図である。
【図６】 上記粉末成形装置の粉末充填駆動機構の構成図である。
【図７】 上記粉末充填駆動機構の動作を示す図である。
【図８】 上記粉末成形装置の成形体取り出し駆動機構の構成図である。
【図９】 上記成形体取り出し駆動機構の動作を示す図である。
【図１０】 請求項１０の発明の第２実施形態による粉末成形装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１，７０ 粉末成形装置
２ 金型
３ 加圧駆動機構
４ ユニット保持機構
５ ダイス
６ 上パンチユニット
６ａ，６ｂ 上第１，第２パンチ
７ 下パンチユニット
７ａ，７ｂ 下第１，第２パンチ
８ 搬送テーブル
９，１５ 第１，第２連結機構
１６，１８ 上第１，第２支柱（駆動軸）
１２，２１ 上第１，第２ボールねじ（駆動軸）
２５，３０ 下第１，第２ボールねじ（駆動軸）
２７，３２ 下第１，第２支柱（駆動軸）
３９，４７，５０，５３ サーボモータ
３８，４６，４９，５２ タイミングベルト
６０，６３ クランプ本体
６１，６４ スライド爪
１００ 粉末供給駆動機構
１３０ 成形体取り出し駆動機構
Ａ 粉末供給ステージ
Ｂ 加圧成形ステージ
Ｃ 機械加工ステージ
Ｄ 成形体取り出しステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス，あるいは食品，薬品等の粉末原料をダイスとパンチユニットとからなる金型により加圧成形を行なうようにした粉末成形装置及び粉末成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の粉末成形装置として、例えば、特許公報第２６９５７５７号に提案されているものがある。この粉末成形装置では、複数の金型が配設された回転盤をカムフォロア及び案内レールにより粉末供給部，圧縮成形部，製品取出部の順に搬送するとともに、上記圧縮成形部にて金型の上，下パンチを上，下ロール間を通過させることにより粉末を圧縮成形するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の粉末成形装置では、金型の搬送，位置決めをカムフォロアと案内レールとで行なう構造を採用しており、このため成形時の位置精度が低く、しかもパンチユニットの高さ位置を精度よく制御することが困難であり、多品種の成形体の連続生産に対応できない場合がある本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、成形時の位置精度，パンチユニットの高さ精度を向上でき、多品種の成形体の連続生産に対応できる粉末成形装置及び粉末成形方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからなる金型と、上記下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの間で搬送する搬送テーブルと、上記加圧成形ステージにて上記上，下パンチユニットを駆動することにより加圧成形を行なう加圧駆動機構と、上記下パンチユニットが上記加圧成形ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記加圧駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持し、搬送された次のステージでは上記下パンチユニットの位置決め保持を解除するユニット保持機構とを備えたことを特徴とする粉末成形装置。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより粉末充填空間を形成する充填駆動機構と、上記下パンチユニットが粉末供給ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記充填駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより成形体の取り出しを行なう取出し駆動機構と、上記下パンチユニットが成形体取り出しステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記取出し駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１，２，３の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に設けられており、該加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構により連結機構を介して下パンチユニットを駆動するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１，２，３，４の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に配置固定されたクランプ本体と、該クランプ本体に移動可能に支持されたスライド爪と、該スライド爪を上記下パンチユニットをクランプするクランプ位置と該クランプを解除するアンクランプ位置との間で進退駆動する進退駆動機構とから構成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１，２，３，４，５の何れかにおいて、上記上パンチユニットは少なくとも上第１，第２パンチを備え、上記下パンチユニットは少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記加圧駆動機構は、上第１，第２パンチ及び下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項７の発明は、請求項２，３，４，５の何れかにおいて、上記下パンチユニットは、少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記充填駆動機構及び取出し駆動機構は、下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項６，７において、上記駆動軸は、支柱と該支柱に螺装されたボールねじとからなり、上記支柱に上，下パンチユニットが、上記ボールねじにアクチュエータが連結されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項６，７，８において、上記アクチュエータはサーボモータであり、該サーボモータの回転をタイミングベルトを介して上記ボールねじに伝達するように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項６，８，９において、上記少なくとも上第１，第２パンチの駆動軸は、外筒に内筒を軸心方向に相対移動可能に挿入してなる同心多軸構造からなり、上記外筒，内筒を相対移動させることにより第１，第２パンチをそれぞれ独立して駆動するように構成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項１１の発明は、請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、回転テーブルを回転させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送するように構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項１２の発明は、請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、直線テーブルを直線移動させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送するように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項１ないし１２の何れかにおいて、上記ユニット保持機構は、上記連結機構が下パンチユニットのクランプを解除したときには該クランプ解除動作と連動して下パンチユニットを保持し、上記下パンチユニットをクランプしたときには該クランプ動作と連動して該下パンチユニットの保持を解除するように構成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項１４の発明は、請求項１ないし１３の何れかにおいて、上記粉末供給ステージには、上記ダイスの粉末成形空間内に粉末原料を充填する粉末充填機構が配設されており、上記成形体取り出しステージには、加圧成形された成形体を金型から外部に取り出す成形体取出し機構が配設されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項１５の発明は、請求項１ないし１４の何れかにおいて、上記加圧成形ステージと成形体取り出しステージとの間に加圧成形された成形体の機械加工を行なう機械加工ステージが設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１６の発明は、請求項１ないし１５の何れかにおいて、上記成形体取り出 しステージの次に上記ダイス，下パンチユニットに付着した粉末を除去するクリーニングステージが設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項１７の発明は、ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからな る金型の該下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの順に搬送テーブルで搬送することにより成形体を形成するようにした粉末成形方法であって、上記粉末供給ステージにて金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットを上記加圧成形ステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該加圧成形ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに加圧駆動部に連結し、かつ上記下パンチユニットの位置決め保持を解除する位置決め工程と、上記加圧駆動部により上記上，下パンチユニットを駆動して粉末の加圧成形を行なう加圧成形工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに加圧駆動部から解除し、かつ該下パンチユニットを上記成形体取り出しステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該成形体取り出しステージにて成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
請求項１８の発明は、請求項１７において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに充填駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記充填駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して粉末の充填空間形成を行う充填空間形成工程と、金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに該下パンチユニットを充填駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、上記加圧成形ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴としている。
【００２２】
請求項１９の発明は、請求項１７又は１８において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに取出し駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記取出し駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに取出し駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、次ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴としている。
【００２３】
【発明の作用効果】
請求項１の発明では、加圧成形ステージにて配設された連結機構により下パンチユニットを加圧駆動機構に連結したので、成形時の位置精度及び下パンチユニットの高さ精度を向上でき、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００２４】
また搬送するときには下パンチユニットの連結を解除するとともに、該下パンチユニットを搬送テーブルに位置決め保持するので、下パンチユニットの姿勢を保持した状態で搬送することができ、搬送中に下パンチユニットが移動したり，脱落したりするのを防止できる。
【００２５】
請求項２の発明では、粉末供給ステージにて連結機構により下パンチユニットを充填駆動機構に連結したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００２６】
請求項３の発明では、成形体取り出しステージにて連結機構により下パンチユニットを取出し駆動機構に連結したので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００２７】
請求項４の発明では、各駆動機構により連結機構を介して下パンチユニットを駆動するようにしたので、下パンチユニットの位置決め動作に続いて加圧動作を連続して行なうことができる。
【００２８】
請求項５の発明では、各駆動機構に固定されたクランプ本体のスライド爪を進退駆動することにより、下パンチユニットをクランプするようにしたので、簡単な構造でもって位置決めを行なうことができ、コスト上昇を抑制できる。
【００２９】
請求項６，７の発明では、上第１，第２パンチ及び下第１，第２パンチにそれぞれ駆動軸を連結し、該各駆動軸をアクチュエータにより独立して駆動したので、成形体の加圧密度を均一化できるとともに、成形体の形状上の自由度を向上できる。
【００３０】
請求項８の発明では、駆動軸を支柱と該支柱に螺装されたボールねじとから構成したので、パンチユニットのストローク精度を高めることができるとともに、バックラッシュを防止でき、成形体の品質，寸法精度に対する信頼性を向上できる。
【００３１】
請求項９の発明では、上記ボールねじをタイミングベルトを介してサーボモータにより回転駆動したので、上記同様に成形体の品質，寸法精度に対する信頼性を向上できる。
【００３２】
請求項１０の発明では、駆動軸を外筒に内筒を軸心方向に相対移動可能に挿入してなる同心多軸構造としたので、駆動軸の配置スペースを縮小することが可能となり、装置全体の小型化に貢献できる。
【００３３】
請求項１１の発明では、回転テーブルを回転させることにより下パンチユニットを各ステージに搬送したので、成形体の連続生産ができるとともに、装置全体をコンパクトにできる。
【００３４】
請求項１２の発明では、直線テーブルを直線移動させることにより下パンチユニットを各ステージに搬送したので、テーブルを往復移動させることにより成形体の連続生産ができる。
【００３５】
請求項１３の発明では、下パンチユニットの連結解除動作に連動して該下パンチユニットを保持し、連結動作に連動して下パンチユニットの保持を解除するので、下パンチユニットを上記連結位置に保持した状態で次のステージに搬送することができ、下パンチユニットの位置精度を確保できる。
【００３６】
請求項１４の発明では、粉末供給ステージにダイスに粉末を充填する粉末充填機構を配設し、成形体取り出しステージにダイスから成形体を取り出す成形体取り出し機構を配設したので、自動化による連続生産が可能となり、生産コストを低減できる。
【００３７】
請求項１５の発明では、加圧成形ステージと成形体取り出しステージとの間に機械加工ステージを設けたので、成形体の孔あけ加工，バリ取り加工等を連続して行なうことが可能となり、別工程による機械加工を不要にでき、生産性を向上できる。
【００３８】
請求項１６の発明では、成形体取り出しステージの後にダイス，パンチユニットに付着した粉末を除去するクリーニングステージを設けたので、装置を一旦止めてクリーニングする場合に比べて生産性を向上できる。
【００３９】
請求項１７の発明では、粉末が充填された下パンチユニットを保持した状態で加圧成形ステージに搬送し、該加圧ステージにて下パンチユニットを位置決め固定するとともに加圧駆動部に連結し、該加圧駆動部により加圧成形したので、請求項１と同様に成形工程の自由度を向上できるとともに、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００４０】
請求項１８の発明では、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに充填駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除し、上記充填駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して粉末の充填空間を形成したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００４１】
請求項１９の発明では、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに取出し駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除し、上記取出し駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して成形体をダイスから取り出すようにしたので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
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。
【００４３】
図１ないし図９は、請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１，１３，１４，１５，１７，１８，１９の発明の一実施形態（第１実施形態）による粉末成形装置及び該装置を用いた粉末成形方法を説明するための図であり、図１は粉末成形装置の概略構成図、図２は搬送テーブルの回転動作を示す平面図、図３は連結機構の平面図，図４は下パンチユニットのクランプ状態を示す正面図、図５は下パンチユニットのアンクランプ状態を示す正面図、図６，図７は充填駆動機構の説明図、図８，図９は取り出し駆動機構の説明図である。
【００４４】
図において、１はセラミックス粉末原料を加圧成形することによりセラミック電子部品素子を製造する粉末成形装置を示している。この粉末成形装置１は、粉末成形空間を有するダイス５及び上，下パンチユニット６，７からなる金型２と、粉末供給ステージＡ，加圧成形ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの間で回転移動する円板状の搬送テーブル（金型搬送機構）８と、上記粉末供給ステージＡにて粉末充填空間を形成する充填駆動機構１００と、上記セラミック粉末原料の加圧成形を行なう加圧駆動機構３と、上記形成体取り出しステージＤにて成形体を取り出す取出し駆動機構１３０と、上記各ステージＡ〜Ｄの所定位置に下パンチユニット７を着脱可能に位置決め固定する第１，第２連結機構９，１５と、上記下パンチユニット７を搬送テーブル８に着脱可能に保持するユニット保持機構４とを備えている。
【００４５】
上記ダイス５は搬送テーブル８の外周部に９０度角度間隔毎に配置されている。上記上パンチユニット６は円筒状の上第１パンチ６ａ内にピン状の上第２パンチ６ｂを相対移動可能に挿入してなり、また上記下パンチユニット７は上記同様に円筒状の下第１パンチ７ａ内にピン状の下第２パンチ７ｂを相対移動可能に挿入してなるものである。上記上パンチユニット６は加圧成形ステージＢの加圧駆動機構３にのみ配設されており、上記下パンチユニット７は搬送テーブル８の各ダイス５の下面に配設されている。
【００４６】
上記充填駆動機構１００は、図６，図７に示すように粉末供給ステージＡに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には固定ベース１０１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１０１には下第１ボールねじ１０２，１０２が軸受１０３，１０３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１０３は固定ベース１０１に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ１０２は、支持台１０４に摺動可能に支持された下第１支柱１０５，１０５内に挿入され、該下第１支柱１０５の下端部に挿入固定されたナット１０６，１０６に螺装されている。
【００４７】
また上記各第１支柱１０５の上端間には、後述する第１連結手段９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取り付け固定されている。これにより各下第１ボールねじ１０２を回転させることにより両下第１支柱１０５とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００４８】
上記固定ベース１０１の各下第１ボールねじ１０２の間には下第２ボールねじ１０７が軸受１１０を介して回転自在に支持されており、該軸受１１０は固定ベース１０１に取付け固定されている。この下第２ボールねじ１０７は摺動可能に支持された下第２支柱１０９内に挿入され、該下第２支柱１０９の下端部に挿入固定されたナット１０８に螺装されている。
【００４９】
また上記下第２支柱１０９の上端部には、後述する第２連結手段１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。上記下第２ボールねじ１０７を回転させることにより下第２支柱１０９とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。
【００５０】
上記各下第１ボールねじ１０２の従動プーリ１１２には下第１タイミングベルト１１３が巻回されており、該タイミングベルト１１３は下第１サーボモータ１１４に装着された駆動プーリ１１５に巻回されている。この下第１サーボモータ１１４が回転すると両下第１支柱１０５とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００５１】
上記各下第２ボールねじ１０７の従動プーリ１１６には下第２タイミングベルト１１７が巻回されており、該タイミングベルト１１７は下第２サーボモータ１１８に装着された駆動プーリ１１９に巻回されている。この下第２サーボモータ１１８が回転すると下第２支柱１０９とともに下第１パンチ７ｂが上下動する。上記下第１，第２サーボモータ１１４，１１８は固定ベース１０１にそれぞれブラケット等を介して取付け固定されている。
【００５２】
上記各サーボモータ１１４，１１８により下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより、粉末充填空間を形成するようになっており、例えば円筒状，円柱状，縦断面Ｈ形状，あるいは縦断面十字形状の成形体の充填が行なえるようになっている。即ち、下第１，第２ボールねじ１０２，１０７の送りにより下第１、第２パンチ７ａ，７ｂが充填量分だけ降下し、その後、粉末供給を行いさらに，下第１，第２ボールねじ１０２，１０７の送りにより下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが少し降下することにより粉末充填を完了する。
【００５３】
上記取り出し駆動機構１３０は、図８，図９R>９に示すように、成形体取り出しステージＤに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には固定ベース１３１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１３１には下第１ボールねじ１３２，１３２が軸受１３３，１３３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１３３は固定ベース１３１に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ１３２は、支持台１３４に摺動可能に支持された下第１支柱１３５，１３５内に挿入され、該下第１支柱１３５の下端部に挿入固定されたナット１３６，１３６に螺装されている。
【００５４】
また上記各第１支柱１３５の上端間には、後述の第１連結手段９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取り付け固定されている。
【００５５】
上記固定ベース１３１の各下第１ボールねじ１３２の間には下第２ボールねじ１３７が軸受１３８を介して回転自在に支持されており、該軸受１３８は固定ベース１３１に取付け固定されている。この下第２ボールねじ１３７は摺動可能に支持された下第２支柱１３９内に挿入され、該下第２支柱１３９の下端部に挿入固定されたナット１４０に螺装されている。
【００５６】
また上記下第２支柱１３９の上端部には、後述の第２連結手段１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。
【００５７】
上記各下第１ボールねじ１３２の従動プーリ１４１には下第１タイミングベルト１４２が巻回されており、該タイミングベルト１４２は下第１サーボモータ１４３に装着された駆動プーリ１４４に巻回されている。
【００５８】
上記下第２ボールねじ１３７の従動プーリ１４５には下第２タイミングベルト１４６が巻回されており、該タイミングベルト１４６は下第２サーボモータ１４７に装着された駆動プーリ１４８に巻回されている。この取り出し駆動機構１３０の動作は上記充填駆動機構１００と同様であることから、説明を省略する。
【００５９】
上記各サーボモータ１４３，１４７により下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより成形体の取り出しが行なえるようになっている。即ち、図９（ａ）の状態で下第２ボールねじ１３７の送りにより下第２パンチ７ｂだけ降下し、図９（ｂ）のように下第２パンチ７ｂを成形体より抜き出し，図示しない別手段により成形体取り出しを完了する。
【００６０】
上記加圧駆動機構３は、図１に示す加圧成形ステージＢに配設されており、以下の構造となっている。上記搬送テーブル８の下方には駆動ベース１０が上下動可能に配置されており、該駆動ベース１０の下方には固定ベース１１が移動不能に配置固定されている。この固定ベース１１には駆動軸の一方を構成する上第１ボールねじ１２，１２が軸受１３，１３を介して回転自在に支持されており、該各軸受１３は固定ベース１１に取付け固定されている。上記各上第１ボールねじ１２には上記駆動ベース１０に取付け固定されたナット１４，１４が螺装されている。
【００６１】
上記駆動ベース１０には下向きコ字状の支持台１７が取付け固定されており、該支持台１７の上面には駆動軸の他方を構成する円筒状の上第１支柱１８，１８が立設されている。この各支柱１８の上端間には上第１金型支持板１９が架け渡して固定されており、該上第１金型支持板１９の下面に上記上第１パンチ６ａが取付け固定されている。上記各上第１ボールねじ１２を回転させることにより駆動ベース１０，両上第１支柱１８とともに上第１パンチ６ａが上下動するようになっている。
【００６２】
上記駆動ベース１０には上第２ボールねじ２１，２１が軸受２２，２２を介して回転自在に支持されており、該各軸受２２は駆動ベース１０に取付け固定されている。この各上第２ボールねじ２１は、上記支持台１７に摺動自在に支持された上第２支柱１６，１６内に挿入され、該上第２支柱１６の下端部に挿入固定されたナット２３に螺装されている。また上記上第２支柱１６，１６の上端間には上第２金型支持板２０が架け渡して固定されており、該金型支持板２０の下面に上記上第２パンチ６ｂが取付け固定されている。上記各上第２ボールねじ２１を回転させることにより両上第２支柱１６とともに上第２パンチ６ｂが上下動するようになっている。
【００６３】
上記駆動ベース１０には下第１ボールねじ２５，２５が軸受２６，２６を介して回転自在に支持されており、該各軸受２６は駆動ベース１０に取付け固定されている。この各下第１ボールねじ２５は、支持台１７に摺動可能に支持された下第１支柱２７，２７内に挿入され、該下第１支柱２７の下端部に挿入固定されたナット２８，２８に螺装されている。
【００６４】
また上記各下第１支柱２７の上端間には、上述の第１連結機構９を介在させて下第１金型支持板２９が着脱可能に連結されており、該金型支持板２９の上面に上記下第１パンチ７ａが取付け固定されている。これにより各下第１ボールねじ２５を回転させることにより両下第１支柱２７とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００６５】
上記駆動ベース１０の各下第１ボールねじ２５の間には下第２ボールねじ３０が軸受３１を介して回転自在に支持されており、該軸受３１は駆動ベース１０に取付け固定されている。この下第２ボールねじ３０は、支持台１７に摺動自在に支持された下第２支柱３２内に挿入され、該下第２支柱３２の下端部に挿入固定されたナット３３に螺装されている。
【００６６】
また下第２支柱３２の上端部には、上記第２連結機構１５を介在させて下第２金型支持板３４が着脱可能に連結されており、該金型支持板３４の上面に上記下第２パンチ７ｂが取付け固定されている。上記下第２ボールねじ３０を回転させることにより下第２支柱３２とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。このようにして全てのボールねじ１２，２１，２５，３０は駆動ベース１０に集中させて配置されている。
【００６７】
上記上第２ボールねじ２１，２１及び下第１，第２ボールねじ２５，２５，３０は駆動ベース１０を挿通して下方に突出しており、該各突出部にはそれぞれ従動プーリ３７，４４，４４，４５が装着されている。
【００６８】
上記各上第２ボールねじ２１の従動プーリ３７には上第２タイミングベルト３８が巻回されており、該タイミングベルト３８は上第２サーボモータ３９に装着された駆動プーリ４０に巻回されている。これにより上第２サーボモータ３９が回転すると両上第２支柱１６とともに上第２パンチ６ｂが上下動する。
【００６９】
上記各下第１ボールねじ２５の従動プーリ４４には下第１タイミングベルト４６が巻回されており、該タイミングベルト４６は下第１サーボモータ４７に装着された駆動プーリ４８に巻回されている。この下第１サーボモータ４７が回転すると両下第１支柱２７とともに下第１パンチ７ａが上下動する。
【００７０】
上記下第２ボールねじ３０の従動プーリ４５には下第２タイミングベルト４９が巻回されており、該タイミングベルト４９は下第２サーボモータ５０の駆動プーリ５１に巻回されている。この下第２サーボモータ５０が回転すると下第２支柱３２とともに下第２パンチ７ｂが上下動する。
【００７１】
上記各上第１ボールねじ１２は固定ベース１１を挿通して下方に突出しており、該各突出部には従動プーリ４３，４３が装着されている。この各従動プーリ４３には上第１タイミングベルト５２が巻回されており、該タイミングベルト５２は上第１サーボモータ５３に装着された駆動プーリ５４に巻回されている。
【００７２】
また上記各サーボモータ５３，３９，４７，５０は駆動ベース１０周りに集中させて配置されており、上第１サーボモータ５３は固定ベース１１に、また上第１サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０は駆動ベース１０にそれぞれブラケット等を介して取付け固定されている。
【００７３】
上記各サーボモータ５３，３９，４７，５０により上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立させて駆動することにより、均一な密度を有する各種の成形体を形成でき、例えば円筒状，円柱状，縦断面Ｈ形状，あるいは縦断面十字形状の成形体の加工が行えるようになっている。即ち、上第１，第２ボールねじ１２，２１の送りにより上第１，第２パンチ６ａ，６ｂが下降し、下第１，第２ボールねじ２５，３０の送りにより下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが上昇し、これにより圧縮成形を行なう。この場合、駆動ベース１０の下降に伴う下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの下降は、下第１，第２ボールねじ２５，３０の送りを圧縮成形に必要な送り量に加え上第１ボールねじ１２の送り量分だけ上昇させることにより吸収している。
【００７４】
また、上記上第２サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０の回転を停止させた状態で、上第１サーボモータ５３が回転すると駆動ベース１０とともに、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが同期して上下動する。このようにしてパンチ間距離を保持した状態で搬送テーブル８から成形体の脱型が行えるようになっている。即ち、加圧成形工程が終了すると、上第２サーボモータ３９及び下第１，第２サーボモータ４７，５０を停止し、これにより上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を固定する。この状態で上第１サーボモータ５３により各上第１ボールねじ１２を回転させる。すると駆動ベース１０の上昇とともに上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂがそれぞれパンチ間距離を保持した状態で上昇することとなる。
【００７５】
上記搬送テーブル８には外付けの回転駆動機構（不図示）が連結されており、該回転駆動機構により搬送テーブル８は各ダイス５及び下パンチユニット７を粉末供給ステージＡ，粉末加圧ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの順に連続して搬送するように構成されている。
【００７６】
上記粉末供給ステージＡにはダイス５内にセラミックス粉末原料を自動的に充填する粉末充填装置（不図示）が配設されており、上記成形体取り出しステージＤには脱型した成形体を自動的に取り出して回収する取出し装置（不図示）が配設されている。粉末充填装置，取出し装置を設けることにより自動化による連続生産が可能となり、生産コストを低減できる。
【００７７】
上記搬送テーブル８は、粉末供給ステージＡに位置するダイス５内にセラミック粉末原料が充填されると矢印ａ方向に９０度回転する。これによりセラミック粉末原料が充填されたダイス５及び下パンチユニット７は粉末加圧ステージＢに搬送され、ここで上，下パンチユニット６，７により加圧成形が行われる。このとき上記粉末供給ステージＡに搬送された次のダイス５内にセラミック粉末原料が充填される。
【００７８】
加圧成形が終了すると、搬送テーブル８が９０度回転し、加圧成形された成形体は機械加工ステージＣに搬送され、ここで切削，孔あけ，あるいはバリ取り等の機械加工が行われる。このとき上記粉末加圧ステージＢでは次のセラミック粉末の加圧成形が行われ、上記粉末供給ステージＡではその次のダイス５にセラミック粉末が充填される。
【００７９】
そして機械加工ステージＣにて所定の機械加工が終了すると、搬送テーブル８が９０度回転し、加工済み成形体を成形体取り出しステージＤに搬送し、ここで成形体を外部に取り出し、所定の個所に回収する。この後、空になったダイス５は粉末供給ステージＡに再度搬送される。このようにして搬送テーブル８を順次回転させることにより成形体が連続生産される。
【００８０】
ここで、上記成形体取り出しステージＤと粉末供給ステージＡとの間に、上記ダイス５及び下パンチユニット７に付着した粉末原料等を除去するクリーニングステージを設けてもよく、このようにした場合には、別工程によるクリーニング作業を不要にできる。
【００８１】
上記第１，第２連結機構９，１５は各ステージＡ〜Ｄに配置されており、上記下第１，第２金型支持板２９，３４をクランプすることにより各ステージＡ〜Ｄの所定位置に位置決め固定し、搬送するときにはクランプを解除するように構成されている。
【００８２】
上記第１連結機構９は、各下第１支柱２７の上端面に固定されたクランプ本体６０と、該クランプ本体６０に水平方向（加圧方向と直交方向）に進退可能に支持されたスライド爪６１とからなり、この各スライド爪６１は、不図示のエアシリンダ機構（進退駆動機構）により下第１金型支持板２９の上面に摺接して該金型支持板２９を位置決め固定するクランプ位置と、後退して第１金型支持板２９の固定を解除するアンクランプ位置との間で進退駆動される。また上記下第１金型支持板２９の上面には上記スライド爪６１のクランプ位置・アンクランプ位置を検出するクランプセンサ６２が配置されている。
【００８３】
上記第２連結機構１５は、下第２支柱３２の上端面に対向するように固定された一対のクランプ本体６３，６３と、該各クランプ本体６３に水平方向に進退可能に支持されたスライド爪６４，６４とからなり、各スライド爪５４は、上記同様に不図示のエアシリンダ機構により下第２金型支持板３４を位置決め固定するクランプ位置と、第１金型支持板３４の固定を解除するアンクランプ位置との間で進退駆動される。
【００８４】
上記ユニット保持機構４は、搬送テーブル８の移動中は下パンチユニット７の下第１，第２金型支持板２９，３４を上記位置決め固定位置に保持し、各ステージＡ〜Ｄの所定位置では下第１，第２金型支持板２９，３４の保持を解除して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの上下動を許容するように構成されている。
【００８５】
上記搬送テーブル８の下面の各下第１パンチ７ａに臨む部分には、一対の第１エアシリンダ部材６５，６５が取付け固定されている。この各シリンダ部材６５のピストン６５ａが前進することにより下第１パンチ７ａを挟持し、後退することにより挟持を解除する。
【００８６】
また下第１金型支持板２９の下面の下第２パンチ７ｂに臨む部分には、一対の第２エアシリンダ部材６６，６６が取付け固定されている。この各エアシリンダ部材６６のピストン６６ａが前進することにより下第２パンチ７ｂを挟持し、後退することにより挟持を解除する。
【００８７】
上記ユニット保持機構４及び第１，第２連結機構９，１５の動作について説明する。各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａにより保持された下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが、例えば粉末供給ステージＡから加圧成形ステージＢに搬送されると、下第１，第２支柱２７，３２が上昇して下第１，第２金型支持板２９，３４に当接するとともに停止し、続いてスライド爪６１，６４が前進して下第１，第２金型支持板２９，３４をクランプして位置決め固定する。これと同時にクランプセンサ６２から出力されたクランプ信号により各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａが後退して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂの保持を解除する。この状態で上，下パンチユニット６，７が上下動して上述の加圧成形が行われる。
【００８８】
加圧成形が終了すると、各スライド爪６１，６４が後退してクランプを解除し、これと同時にクランプセンサ６２から出力されたアンクランプ信号により各エアシリンダ部材６５，６６のピストン６５ａ，６６ａが前進して下第１，第２パンチ７ａ，７ｂを上記クランプ位置に保持し、この状態で次の機械加工ステージＣに搬送する。
【００８９】
このように本実施形態の粉末成形装置１によれば、下第１，第２パンチ７ａ，７ｂを第１，第２連結機構９，１５により下第１，第２支柱２７，３２に連結するとともに所定位置に位置決め固定したので、下パンチユニット７を任意の位置に位置決めすることができ、形状，大きさの異なる金型に対応でき、成形工程の自由度を向上できるとともに、多品種の成形体の連続生産に対応できる。
【００９０】
上記下パンチユニット７を搬送するときには、第１，第２連結機構９，１５のクランプを解除するとともに、エアシリンダ部材６５，６６によりクランプ位置に保持するので、各パンチ７ａ，７ｂの位置精度を保持した状態で搬送することができ、搬送中に各パンチ７ａ，７ｂが移動したり，脱落したりするのを防止できる。
【００９１】
本実施形態では、粉末供給ステージＡにて連結機構９，１５により下パンチユニット７を充填駆動機構１００に連結したので、粉末充填空間を精度よく容易に形成できるとともに、搬送中の脱落を防止できる。また成形体取り出しステージＤにて連結機構９，１５により下パンチユニット７を取出し駆動機構１３０に連結したので、成形体を損傷させることなく容易に取り出すことができるとともに、搬送中の脱落を防止できる。
【００９２】
上記第１，第２連結機構９，１５を駆動軸としての下第１，第２支柱２７，３２に配置固定したので、下パンチユニット７のクランプ動作に続いて加圧動作を連続して行なうことができる。また上記各連結機構９，１５のスライド爪６１，６４を進退させて下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをクランプしたので、簡単な構造でもって下パンチユニット７の位置決めを行なうことができる。
【００９３】
本実施形態では、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立して駆動したので、成形体の加圧密度を均一化できるとともに、成形体の形状上の自由度を向上できる。また上記上，下パンチユニット６，７をボールねじ１２，２１，２５，３０及びタイミングベルト５２，３８，４６，４９を介してサーボモータ５３，３９，４７，５０により駆動したので、駆動時の摩擦抵抗を小さくできるとともに、バックラッシュを抑制でき、ひいては成形体の品質，寸法精度を向上できる。
【００９４】
また、本実施形態では、第１，第２連結機構９，１５のクランプ動作をクランプセンサ６２により検出し、該クランプ動作に連動してエアシリンダ部材６５，６６による下パンチユニット７の保持を解除し、アンクランプ動作に連動して下パンチユニット７を保持したので、下パンチユニット７を上記クランプ位置に保持した状態で次のステージに搬送することができ、下パンチユニット７の位置精度を確保できる。
【００９５】
本実施形態によれば、上第１ボールねじ１２，１２により上下動可能に支持された駆動ベース１０に上第１支柱１８，１８を介して上第１パンチ６ａを固定し、この駆動ベース１０に残りの上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を搭載するとともに、該各ボールねじ２１，２５，３０により上第２パンチ６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂをそれぞれ独立駆動したので、加圧成形時には上述のように各ボールねじ１２，２１，２５，３０を介して上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂによりセラミックス粉末原料を圧縮成形でき、均一な圧縮密度を有する成形体を形成することができる。
【００９６】
また、脱型時には、上第２ボールねじ２１及び下第１，第２ボールねじ２５，３０を固定した状態で上第１ボールねじ１２を介して駆動ベース１０を上昇させることにより、上第１，第２パンチ６ａ，６ｂ及び下第１，第２パンチ７ａ，７ｂが同時に上昇し、パンチ間距離を保持した状態でダイス５から成形体の脱型を行なうことができる。これにより粉末を供給したり成形体を取り出したりする装置の構造を簡略化でき、それだけコスト上昇を抑制できる。
【００９７】
本実施形態では、各ボールねじ１２，２１，２５，３０を駆動ベース１０に集中配置するとともに、各サーボモータ５３，３９，４７，５０を駆動ベース１０，固定ベース１１周りに集中配置したので、駆動ベース１０に基準面を設けることにより各ボールねじ１２，２１，２５，３０及び各サーボモータ５３，３９，４７，５０の組み付け精度を高めることができ、組み付け作業及びメンテナンス作業を容易に行なうことができる。また搬送テーブル８の下方の駆動ベース１０に加圧駆動系を集中配置したので、装置全体の高さ寸法を小さくすることができ、小型化に貢献できる。
【００９８】
図１０は、請求項１０の発明の一実施形態（第２実施形態）による粉末成形装置を説明するための図である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００９９】
本実施形態の粉末成形装置７０は、ダイス５及び上，下パンチユニット６，７からなる金型２と、粉末供給ステージＡ，加圧成形ステージＢ，機械加工ステージＣ，成形体取り出しステージＤの間で回転移動する搬送テーブル８と、セラミック粉末原料の加圧成形を行なう加圧駆動機構３と、上記各ステージＡ〜Ｄの所定位置に下パンチユニット７を着脱可能に位置決め固定する第１，第２連結機構９，１５と、上記下パンチユニット７を搬送テーブル８に着脱可能に保持するユニット保持機構４とを備えており、基本的な構造は第１実施形態と同様であることから、以下異なる点についてのみ説明する。
【０１００】
上第１パンチ６ａが接続された上第１支柱１８，１８は中空円筒状のものからなり、各上第１支柱１８内には上第２パンチ６ｂが接続された上第２支柱１６，１６が同一軸心をなすように挿入されており、両第１，第２支柱１８，１６は相対移動可能となっている。
【０１０１】
本実施形態によれば、上第１支柱１８内にこれと同一軸心をなすように上第２支柱１６を相対移動可能に挿入したので、各支柱を並列配置する場合に比べて駆動ベース１０の横幅寸法を小さくすることができ、装置全体の小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１１，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９の発明の第１実施形態による粉末成形装置を説明するための概略構成図である。
【図２】 上記粉末成形装置の搬送テーブルの動作を示す平面図である。
【図３】 上記粉末成形装置の第１，第２連結機構の平面図である。
【図４】 上記第１，第２連結機構のクランプ状態を示す正面図である。
【図５】 上記第１，第２連結機構のアンクランプ状態を示す正面図である。
【図６】 上記粉末成形装置の粉末充填駆動機構の構成図である。
【図７】 上記粉末充填駆動機構の動作を示す図である。
【図８】 上記粉末成形装置の成形体取り出し駆動機構の構成図である。
【図９】 上記成形体取り出し駆動機構の動作を示す図である。
【図１０】 請求項１０の発明の第２実施形態による粉末成形装置を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１，７０ 粉末成形装置
２ 金型
３ 加圧駆動機構
４ ユニット保持機構
５ ダイス
６ 上パンチユニット
６ａ，６ｂ 上第１，第２パンチ
７ 下パンチユニット
７ａ，７ｂ 下第１，第２パンチ
８ 搬送テーブル
９，１５ 第１，第２連結機構
１６，１８ 上第１，第２支柱（駆動軸）
１２，２１ 上第１，第２ボールねじ（駆動軸）
２５，３０ 下第１，第２ボールねじ（駆動軸）
２７，３２ 下第１，第２支柱（駆動軸）
３９，４７，５０，５３ サーボモータ
３８，４６，４９，５２ タイミングベルト
６０，６３ クランプ本体
６１，６４ スライド爪
１００ 粉末供給駆動機構
１３０ 成形体取り出し駆動機構
Ａ 粉末供給ステージ
Ｂ 加圧成形ステージ
Ｃ 機械加工ステージ
Ｄ 成形体取り出しステージ
Claims (19)
- ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからなる金型と、上記下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの間で搬送する搬送テーブルと、上記加圧成形ステージにて上記上，下パンチユニットを駆動することにより加圧成形を行なう加圧駆動機構と、上記下パンチユニットが上記加圧成形ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記加圧駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持し、搬送された次のステージでは上記下パンチユニットの位置決め保持を解除するユニット保持機構とを備えたことを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより粉末充填空間を形成する充填駆動機構と、上記下パンチユニットが粉末供給ステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記充填駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１又は２において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを駆動することにより成形体の取り出しを行なう取出し駆動機構と、上記下パンチユニットが成形体取り出しステージに搬送されたとき該下パンチユニットを上記取出し駆動機構に連結し、上記下パンチユニットが次のステージに搬送されるときには該下パンチユニットの連結を解除する連結機構と、上記次のステージへの搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持するユニット保持機構とを備えたことを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１，２，３の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に設けられており、該加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構により連結機構を介して下パンチユニットを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。
- 請求項１，２，３，４の何れかにおいて、上記連結機構は、上記加圧駆動機構，充填駆動機構及び取出し駆動機構に配置固定されたクランプ本体と、該クランプ本体に移動可能に支持されたスライド爪と、該スライド爪を上記下パンチユニットをクランプするクランプ位置と該クランプを解除するアンクランプ位置との間で進退駆動する進退駆動機構とから構成されていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１，２，３，４，５の何れかにおいて、上記上パンチユニットは少なくとも上第１，第２パンチを備え、上記下パンチユニットは少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記加圧駆動機構は、上第１，第２パンチ及び下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項２，３，４，５の何れかにおいて、上記下パンチユニットは、少なくとも下第１，第２パンチを備えており、上記充填駆動機構及び取出し駆動機構は、下第１，第２パンチにそれぞれ連結された駆動軸と、該各駆動軸を独立して駆動するアクチュエータとを備えていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項６，７において、上記駆動軸は、支柱と該支柱に螺装されたボールねじとからなり、上記支柱に上，下パンチユニットが、上記ボールねじにアクチュエータが連結されていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項６，７，８において、上記アクチュエータはサーボモータであり、該サーボモータの回転をタイミングベルトを介して上記ボールねじに伝達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。
- 請求項６，８，９において、上記少なくとも上第１，第２パンチの駆動軸は、外筒に内筒を軸心方向に相対移動可能に挿入してなる同心多軸構造からなり、上記外筒，内筒を相対移動させることにより上第１，第２パンチをそれぞれ独立して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。
- 請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、回転テーブルを回転させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送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。
- 請求項１ないし１０の何れかにおいて、上記搬送テーブルは、直線テーブルを直線移動させることにより上記下パンチユニットを何れかのステージに搬送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。
- 請求項１ないし１２の何れかにおいて、上記ユニット保持機構は、上記連結機構が下パンチユニットのクランプを解除したときには該クランプ解除動作と連動して下パンチユニットを保持し、上記下パンチユニットをクランプしたときには該クランプ動作と連動して該下パンチユニットの保持を解除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。
- 請求項１ないし１３の何れかにおいて、上記粉末供給ステージには、上記ダイスの粉末成形空間内に粉末原料を充填する粉末充填機構が配設されており、上記成形体取り出しステージには、加圧成形された成形体を金型から外部に取り出す成形体取出し機構が配設されていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１ないし１４の何れかにおいて、上記加圧成形ステージと成形体取り出しステージとの間に加圧成形された成形体の機械加工を行なう機械加工ステージが設けられていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１ないし１５の何れかにおいて、上記成形体取り出しステージの次に上記ダイス，下パンチユニットに付着した粉末を除去するクリーニングステージが設けられていることを特徴とする粉末成形装置。
- ダイスと上パンチユニット及び下パンチユニットとからなる金型の該下パンチユニットを少なくとも粉末供給ステージ，加圧成形ステージ，成形体取り出しステージの順に搬送テーブルで搬送することにより成形体を形成するようにした粉末成形方法であって、上記粉末供給ステージにて金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットを上記加圧成形ステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該加圧成形ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに加圧駆動部に連結し、かつ上記下パンチユニットの位置決め保持を解除する位置決め工程と、上記加圧駆動部により上記上，下パンチユニットを駆動して粉末の加圧成形を行なう加圧成形工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに加圧駆動部から解除し、かつ該下パンチユニットを上記成形体取り出しステージに搬送しつつ該搬送中は上記下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持する金型搬送工程と、該成形体取り出しステージにて成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程とを備えたことを特徴とする粉末成形方法。
- 請求項１７において、上記粉末供給ステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに充填駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記充填駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して粉末の充填空間形成を行う充填空間形成工程と、金型内に粉末を充填する粉末充填工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに該下パンチユニットを充填駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、上記加圧成形ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴とする粉末成形方法。
- 請求項１７又は１８において、上記成形体取り出しステージにて上記下パンチユニットを位置決め固定するとともに取出し駆動機構に連結し、かつ上記下パンチユニットの保持を解除する位置決め工程と、上記取出し駆動機構により上記下パンチユニットを駆動して成形体をダイスから取り出す成形体取り出し工程と、上記下パンチユニットの位置決め固定を解除するとともに取出し駆動機構から解除し、かつ該下パンチユニットを上記搬送テーブルの所定位置に位置決め保持した状態で、次ステージに搬送する金型搬送工程とを備えたことを特徴とする粉末成形方法。
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