JP4329338B2 - 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、セラミックス等の粉末原料をダイスと上，下パンチユニットとで形成された粉末成形空間で加圧成形する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では、ダイスと複数のパンチを有する上，下パンチユニットとで粉末成形空間を形成し、該粉末成形空間に充填したした粉末原料を上記上，下パンチユニットを駆動部により駆動することにより加圧成形を行うようになっている。
【０００３】
ところで、粉末成形体の形状，あるいは加圧力の設定に対する自由度を高める観点から、上記各上，下パンチをそれぞれ独立した駆動モータにより昇降駆動する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５７４９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の粉末成形装置では、各上，下パンチをそれぞれ独立した駆動モータにより昇降駆動する構造を採用しており、設備費が上昇するとともに、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、各パンチを昇降駆動する場合に設備費の上昇を抑制できるとともに、装置の大型化を回避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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで粉末成形空間を形成し、該粉末成形空間に充填された粉末原料を上記パンチユニットを駆動部で駆動することにより加圧成形を行うようにした粉末成形装置において、上記パンチユニットを、上記駆動部により駆動される駆動パンチと非駆動パンチとを備えたものとし、該非駆動パンチを上記駆動パンチに係脱可能に連結することにより駆動可能とする連結手段を設け、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと、非駆動の第３パンチとを有し、上記連結手段は、第３パンチを第２パンチに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移動駆動されるクランプアームを備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記第３パンチを第２パンチにクランプした状態で駆動することにより、加圧形成時に第１又は第２パンチ内に残留する成形屑を除去するよう構成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記第３パンチが固定されたパンチラムと上記クランプアームとをテーパ嵌合させることにより、上記第３パンチの加圧方向におけるクランプ位置を変更可能としたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は、ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで形成された粉末成形空間に粉末原料を充填する粉末充填工程と、上記パンチユニットを駆動することにより上記粉末原料の加圧成形を行う加圧成形工程と、該加圧成形された成形体をダイスから脱型する脱型工程とを備えた粉末成形方法において、上記パンチユニットを、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと非駆動の第３パンチとを備えたものとし、該第３パンチを上記第１，第２パンチに係脱可能に連結して駆動することにより該第１パンチ内に残留する成形屑を除去するクリーニング工程を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係る粉末成形装置によれば、パンチユニットを駆動パンチと非駆動パンチとを備えたものとし、該非駆動パンチを駆動パンチに係脱可能に連結して駆動可能としたので、非駆動パンチを駆動パンチを介して駆動することができ、成形体の形状に対する自由度を確保しつつ駆動部全体の縮小化が可能となり、設備費を低減できるとともに、装置全体を小型化できる。
【００１３】
また、パンチユニットを、駆動部により駆動される第１，第２パンチと、非駆動の第３パンチとを有するものとし、該第３パンチを第２パンチにクランプアームによりクランプ，アンクランプするようにしたので、駆動部全体の縮小化を図りながら成形体の形状に対する自由度を高めることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、第３パンチを第２パンチにクランプすることにより、加圧形成により生じた第１又は第２パンチ内の成形屑を除去するようにしたので、成形屑を除去するための駆動部を不要にできる。
【００１５】
請求項３の発明では、第３パンチが固定されたパンチラムとクランプアームとをテーパ嵌合させることにより第３パンチのクランプ位置を変更可能としたので、第３パンチの第２パンチに対する位置関係を任意に変化させることができ、品種の切り替えや成形体の孔深さ等の設定を容易に行うことができ、成形体の形状に対する自由度をさらに高めることができる。
【００１６】
請求項４の発明では、粉末充填工程，加圧成形工程，脱型工程に加えて非駆動の第３パンチを駆動の第１，第２パンチに係脱可能に連結して駆動することにより該第１パンチ内の成形屑を除去するクリーニング工程を備えたので、設備費の上昇や装置全体の大型化を招くことなく連続生産が可能となる。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１ないし４は、本発明の一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１は粉末成形装置の全体構成図、図２（ａ）〜（ｃ），図３（ｄ），（ｅ）はそれぞれ粉末成形装置による成形体の成形工程を示す図、図４（ａ）〜（ｃ）は加圧成形された成形体の図である。
【００１９】
図において、１は粉末成形装置を示しており、これは主として、ダイテーブル２に配設された角筒状のダイス３と、上，下パンチユニット４，５と、該上，下パンチユニット４，５を昇降駆動する駆動部６とを備えている。この粉末成形装置１は、上記ダイス３と上、下パンチユニット４，５とで形成された粉末成形空間３ａ内に例えばセラミックス等の粉末原料を充填し、該上，下パンチユニット４，５を昇降駆動して粉末原料を加圧成形することにより電子部品素子等の成形体Ａを製造するものである。
【００２０】
上記下パンチユニット５は、上記ダイス３内に挿入された直方体状の下第１パンチ５ａと、該下第１パンチ５ａにこれの中心部より図面左側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる下第２パンチ５ｂとを有している。この下第２パンチ５ｂの上先端部５ｃは他の部分より段付き状に小径に形成されている。
【００２１】
この下第１パンチ５ａは下第１パンチラム７に固定され、下第２パンチ５ｂは下第２パンチラム８に固定されている。上記下第１パンチラム７には左右一対の下第１ラム軸９，９の上端部が連結されており、上記下第２パンチラム８には下第２ラム軸１０の上端部が連結されている。
【００２２】
上記上パンチユニット４は、上記ダイス３内に挿入可能な大きさを有する直方体状の上第１パンチ４ａと、該上第１パンチ４ａにこれの中心部より図面右側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる上第２パンチ４ｂと、上記上第１パンチ４ａにこれの中心部より図面左側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる上第３パンチ４ｃとを有している。この上第３パンチ４ｃは上記下第２パンチ５ｂと対向するよう同軸線上に配置されており、かつ上第３パンチ４ｃの下面は下第２パンチ５ｂの上先端部５ｃの上面と形状およびサイズが略一致するように形成されている。なお、上第３パンチ４ｃは、後述するように、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′のクリーニングを行なうためのものであるので、上第３パンチ４ｃの形状，サイズはパンチ孔４ａ′の形状，サイズに対応したものとなる。
【００２３】
上記上第１パンチ４ａは上第１パンチラム１１に固定され、上第２パンチ４ｂは上第１パンチラム１１の上方に配置された上第２パンチラム１２に固定されている。また上記上第３パンチ４ｃは上第２パンチラム１２の上方に配置された上第３パンチラム１３に固定されている。
【００２４】
上記上第１パンチラム１１には左右一対の円筒状の上第１ラム軸１５，１５の上端面が接続固定され、上第２パンチラム１２には左右一対の上第２ラム軸１６，１６の上端面が接続固定されている。この各上第２ラム軸１６は上第１ラム軸１５内に軸方向に相対移動可能に挿入されている。
【００２５】
上記駆動部６は、上記上，下パンチユニット４，５をそれぞれ独立して昇降駆動するように構成されており、具体的には、以下の構造となっている。
【００２６】
上記ダイテーブル２の下方には固定ベース２０が配置固定されており、該固定ベース２０の上方には可動ベース２１が昇降可能に配設されている。この可動ベース２１上には架台２２が搭載されている。この架台２２上には上記各上第１ラム軸１５の下端が接続固定され、上第１パンチラム１１及び上第１ラム軸１５，１５は架台２２とともに可動ベース２１に一体に固定されている。また上記架台２２には各上第２ラム軸１６及び各下第１，第２ラム軸９，１０が摺動可能に支持されている。
【００２７】
上記可動ベース２１には左右一対の下第１ボールねじ２３，２３が軸受２４，２４を介して回転自在に支持されている。この各下第１ボールねじ２３にはナット２５，２５が螺着されており、各ナット２５は下第１ラム軸９の下端部に挿入固定されている。
【００２８】
上記各下第１ボールねじ２３の下端部には従動プーリ２６，２６が装着され、該各従動プーリ２６にはタイミングベルト２７が巻回されている。このタイミングベルト２７は下第１サーボモータ２８に装着された駆動プーリ２９に巻回されている。下第１サーボモータ２８が回転すると各下第１ボールねじ２３が回転し、ナット２５を介して各下第１ラム軸９が同期して上動するとともに、下第１パンチラム７及び下第１パンチ５ａが上下動する。
【００２９】
上記可動ベース２１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いる。この下第２ボールねじ３０にはナット３２が螺着されており、該ナット３２は下第２ラム軸１０の下端部に挿入固定されている。
【００３０】
上記下第２ボールねじ３０の下端部には従動プーリ３３が装着され、該従動プーリ３３には下第２サーボモータ３４に装着された駆動プーリ３５がタイミングベルト３６を介して連結されている。下第２サーボモータ３４が回転すると下第２ボールねじ３０が回転し、ナット３２を介して下第２ラム軸１０が上下動するとともに、下第２パンチラム８及び下第２パンチ５ｂが上下動する。
【００３１】
上記可動ベース２１の両端部にはナット４０，４０が取付け固定されており、各ナット４０には上第１ボールねじ４１，４１が螺装されている。この各上第１ボールねじ４１は上記固定ベース２０に軸受４２，４２を介して支持されている。
【００３２】
上記各上第１ボールねじ４１の下端には従動プーリ４３，４３が装着され、該各従動プーリ４３にはタイミングベルト４４が巻回されている。このタイミングベルト４４は上第１サーボモータ４５に装着された駆動プーリ４６に巻回されている。上第１サーボモータ４５が回転すると各上第１ボールねじ４１が同期して回転し、ナット４０を介して可動ベース２１，架台２２が上下動するとともに、各第１ラム軸１５を介して上第１パンチラム１１及び上第１パンチ４ａが一体に上下動する。
【００３３】
また上記上記可動ベース２１には左右一対の上第２ボールねじ４７，４７が軸受４８，４８を介して回転自在に支持されている。この各上第２ボールねじ４７にはナット４９，４９が螺着されており、各ナット４９は上第２ラム軸１６の下端部に挿入固定されている。
【００３４】
上記各上第２ボールねじ４７の下端部には従動プーリ５０，５０が装着され、各従動プーリ５０には上第２サーボモータ５１に装着された駆動プーリ５２がタイミングベルト５３を介して連結されている。上第２サーボモータ５１が回転すると各上第２ボールねじ１６が同期して回転し、各ナット４９を介して上第２ラム軸１６が上動するとともに、上第２パンチラム１２及び上第２パンチ４ｂが上下動する。このようにして上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂはそれぞれ独立したサーボモータ４５，５１及び２８，３４により昇降駆動される。
【００３５】
ここで、可動ベース２１の上下動に伴う上第２パンチ４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂの上下動は、各ボールねじ４７，２３，３０の送り量を制御することにより吸収されている。
【００３６】
また上第２サーボモータ５１及び下第１，第２サーボモータ２８，３４の回転を停止させた状態で、上第１サーボモータ４５が回転すると可動ベース２１とともに上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂが同期して上下動する。このようにしてパンチ間距離を維持した状態でダイテーブル２から成形体Ａの脱型が行えるようになっている。
【００３７】
上記上第３パンチ４ｃは非駆動となっている。この上第３パンチ４ｃの上第３パンチラム１３の下面には左右一対の上第３ラム軸５５，５５が固定されており、各上第３ラム軸５５は上第２パンチラム１２を貫通して上第１パンチラム１１に支持されている。この上第１パンチラム１１の各上第３ラム軸５５に臨む部分には有底筒状の凹部１１ａが形成され、各凹部１１ａ内にはばね５６を介して上記上第３ラム軸５５が挿入されている。これにより上第３パンチ４ｃは上第１パンチラム１１に上下動可能に支持されている。
【００３８】
そして上第２パンチラム１２には、上第３パンチ４ｃに係脱可能に連結することにより該上第３パンチ４ｃを上第２パンチラム１２とともに昇降駆動可能とする連結手段としての左右一対のクランプ機構６０，６０が配設されている。
【００３９】
この各クランプ機構６０は、上第２パンチラム１２上に固定されたアーム支持部６１と、該アーム支持部６１に加圧方向と直角方向に移動可能に支持されたクランプアーム６２と、該クランプアーム６２を上第３パンチラム１３に係合させることにより該上第３パンチラム１３をクランプするクランプ位置と、該クランプを解除して後方に待機するアンクランプ位置との間で進退駆動するシリンダ部６３とを有している。
【００４０】
このシリンダ部６３は高圧流体が供給されるシリンダ６３ａ内にピストンロッド６３ｂを進退可能に挿入したもので、該ピストンロッド６３ｂが上記クランプアーム６２に接続されている。ここで、上第２パンチラム１２がクランプ位置に上昇する前に、クランプアーム６２がクランプ位置に前進移動するように設定されている。このように設定することによって上第２パンチラム１２がクランプ位置に上昇すると同時に上第３パンチラム１３をクランプすることとなり、クランプ時間の短縮を図ることができる。
【００４１】
上記粉末成形装置１による粉末成形体の一製造工程を説明する。
【００４２】
粉末充填工程（図２（ａ）参照）
上第１パンチ４ａを上昇させて待機させるとともに、下第１パンチ５ａをダイス３内に位置させ、ダイス３の粉末成形空間３ａ内に粉末原料を充填する。この場合、上，下第２パンチ４ｂ，５ｂはそれぞれ成形体形状に応じた位置に予めセットされており、上第３パンチ４ｃは上第１パンチ４ａ内の待機位置にセットされている。
【００４３】
加圧成形工程（図２（ｂ）参照）
上第１，第２パンチ４ａ，４ｂを下降させるとともに、下第１，第２パンチ５ａ，５ｂを上昇させ、粉末原料を加圧する。するとダイス３と上，下第１パンチ４ａ，５ｂにより粉末原料が圧縮され、上第２パンチ４ｂが粉末原料の略中央付近まで入り込むとともに、下第２パンチ５ｂが粉末原料に入り込み、さらに上先端部５ｃが粉末原料を貫通して上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内に入り込む。この場合、粉末原料の一部Ｂが上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内に押し込まれることとなる。このようにして、図４（ａ）〜（ｃ）示すように、２つの角孔Ａ１，Ａ２と該角孔Ａ２に続いて延びる小角孔Ａ３とを有する直方体状の成形体Ａが形成される。
【００４４】
脱型工程（図２（ｃ）参照）
上第２サーボモータ５１及び下第１，第２サーボモータ２８，３４を停止し、これにより上第２ボールねじ４７及び下第１，第２ボールねじ２３，３０を固定する。この状態で上第１サーボモータ４５により上第１ボールねじ４１を回転させる。すると可動ベース２１とともに上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂ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り、成形体Ａの脱型が行われる。
【００４５】
取出し工程（図３（ｄ）参照）
上第１，第２パンチ４ａ，４ｂを上昇させて待機させるとともに、下第２パンチ５ｂを下降させて待機させ、成形体Ａを取り出す。
【００４６】
クリーニング工程（図３（ｅ）参照）
上第２パンチ４ｂを上昇させるとともに、クランプアーム６２をクランプ位置に前進させる。この場合、クランプアーム６２は上第２パンチ４ｂの上昇開始の前，もしくは上昇開始と略同時に前進させる。上第２パンチラム１２が上昇して上第３パンチラム１３に当接するとともに該上第３パンチラム１３を押し上げ、クランプアーム６２に当接する。これにより上第３パンチラム１３はクランプアーム６２と上第２パンチラム１２に挟持される。
【００４７】
続いて、上第２パンチラム１２を下降させると、上第２パンチ４ｂとともに上第３パンチ４ｃが下降し、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′に残留する成形屑Ｂを押し出して除去する。この後、上第２パンチラム１２を上昇させるとともに、クランプアーム６２をアンクランプ位置に後退させる。これにより上第３パンチ４ｃのクランプを解除する。
【００４８】
このように本実施形態によれば、上パンチユニット４をサーボモータ４５，５１により独立して駆動される上第１，第２パンチ４ａ，４ｂと、非駆動の第３パンチ４ｃとを有するものとし、クランプ機構６０によりクランプアーム６２を、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂに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したので、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂを昇降駆動するサーボモータ５１により一体に昇降駆動することができ、上第３パンチ４ｃを駆動するためのサーボモータ，ボールねじ等を不要にでき、設備費を低減できるとともに、駆動部６全体を小型化できる。
【００４９】
本実施形態では、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂにクランプして下降させることにより、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内の成形屑Ｂを除去するようにしたので、設備費の上昇や装置全体の大型化を招くことなく連続生産が可能となる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、上第１パンチ４ａに上第２，第３パンチ４ｂ，４ｃをそれぞれ左右に偏位させて配置し、該上第３パンチ４ｃにより上第１パンチ４ａの成形屑Ｂを除去するようにした場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００５１】
図５及び図６は、上記実施形態の他の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２，図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５２】
これは、上パンチユニット４の上第１パンチ４ａの軸心に上第２パンチ４ｂを挿入するとともに、該上第２パンチ４ｂの軸心に上第３パンチ４ｃを挿入することにより、各第１〜第３パンチ４ａ〜４ｃを同軸線上に配置した例である。
【００５３】
上記上第２パンチ４ｂに対する上第３パンチ４ｃの軸長さを適宜設定することにより、設備費の低減及び装置全体の小型化を図りながら成形体の形状に対する自由度を高めることができる。
【００５４】
図７及び図８は、請求項４の発明の一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２，図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５５】
本実施形態の粉末成形装置は、上第３パンチ４ｃの上第３パンチラム１３の外壁面にテーパ部１３ａを形成し、クランプ機構６０のクランプアーム６２の先端面に上記テーパ部１３ａに係合するテーパ部６２ａを形成して構成されている。そしてクランプ時に上記テーパ部１３ａ，６２ａ同士をテーパ嵌合させることにより上第３パンチ４ｃのクランプ位置を上下方向に変更可能とした例である。
【００５６】
本実施形態によれば、クランプアーム６２と上第３パンチラム１３とをテーパ嵌合させることにより、上第３パンチ４ｃの上第２パンチ４ｂに対する高さ位置を例えばｈ１，ｈ２と変化させることができ、品種の切り替えや成形体の孔深さ等の設定を容易に行うことができ、成形体の形状に対する自由度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図２】上記粉末成形装置による成形方法を説明するための工程図である。
【図３】上記成形方法の工程図である。
【図４】加圧成形された成形体の図である。
【図５】上記実施形態の他の実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図６】上記粉末成形装置の概略構成図である。
【図７】請求項４の発明の一実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図８】上記粉末成形装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 粉末成形装置
３ ダイス
３ａ 粉末成形空間
４ 上パンチユニット
４ａ 上第１パンチ（駆動パンチ）
４ｂ 上第２パンチ（駆動パンチ）
４ｃ 上第３パンチ（非駆動パンチ）
６ 駆動部
．６０ クランプ機構（連結手段）
６２ クランプアーム
Ａ 成形体
Ｂ 成形屑
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックス等の粉末原料をダイスと上，下パンチユニットとで形成された粉末成形空間で加圧成形する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では、ダイスと複数のパンチを有する上，下パンチユニットとで粉末成形空間を形成し、該粉末成形空間に充填したした粉末原料を上記上，下パンチユニットを駆動部により駆動することにより加圧成形を行うようになっている。
【０００３】
ところで、粉末成形体の形状，あるいは加圧力の設定に対する自由度を高める観点から、上記各上，下パンチをそれぞれ独立した駆動モータにより昇降駆動する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５７４９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の粉末成形装置では、各上，下パンチをそれぞれ独立した駆動モータにより昇降駆動する構造を採用しており、設備費が上昇するとともに、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされたもので、各パンチを昇降駆動する場合に設備費の上昇を抑制できるとともに、装置の大型化を回避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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで粉末成形空間を形成し、該粉末成形空間に充填された粉末原料を上記パンチユニットを駆動部で駆動することにより加圧成形を行うようにした粉末成形装置において、上記パンチユニットを、上記駆動部により駆動される駆動パンチと非駆動パンチとを備えたものとし、該非駆動パンチを上記駆動パンチに係脱可能に連結することにより駆動可能とする連結手段を設け、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと、非駆動の第３パンチとを有し、上記連結手段は、第３パンチを第２パンチに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移動駆動されるクランプアームを備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、上記第３パンチを第２パンチにクランプした状態で駆動することにより、加圧形成時に第１又は第２パンチ内に残留する成形屑を除去するよう構成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、上記第３パンチが固定されたパンチラムと上記クランプアームとをテーパ嵌合させることにより、上記第３パンチの加圧方向におけるクランプ位置を変更可能としたことを特徴としている。
【００１１】
請求項４の発明は、ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで形成された粉末成形空間に粉末原料を充填する粉末充填工程と、上記パンチユニットを駆動することにより上記粉末原料の加圧成形を行う加圧成形工程と、該加圧成形された成形体をダイスから脱型する脱型工程とを備えた粉末成形方法において、上記パンチユニットを、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと非駆動の第３パンチとを備えたものとし、該第３パンチを上記第１，第２パンチに係脱可能に連結して駆動することにより該第１パンチ内に残留する成形屑を除去するクリーニング工程を備えたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明に係る粉末成形装置によれば、パンチユニットを駆動パンチと非駆動パンチとを備えたものとし、該非駆動パンチを駆動パンチに係脱可能に連結して駆動可能としたので、非駆動パンチを駆動パンチを介して駆動することができ、成形体の形状に対する自由度を確保しつつ駆動部全体の縮小化が可能となり、設備費を低減できるとともに、装置全体を小型化できる。
【００１３】
また、パンチユニットを、駆動部により駆動される第１，第２パンチと、非駆動の第３パンチとを有するものとし、該第３パンチを第２パンチにクランプアームによりクランプ，アンクランプするようにしたので、駆動部全体の縮小化を図りながら成形体の形状に対する自由度を高めることができる。
【００１４】
請求項２の発明では、第３パンチを第２パンチにクランプすることにより、加圧形成により生じた第１又は第２パンチ内の成形屑を除去するようにしたので、成形屑を除去するための駆動部を不要にできる。
【００１５】
請求項３の発明では、第３パンチが固定されたパンチラムとクランプアームとをテーパ嵌合させることにより第３パンチのクランプ位置を変更可能としたので、第３パンチの第２パンチに対する位置関係を任意に変化させることができ、品種の切り替えや成形体の孔深さ等の設定を容易に行うことができ、成形体の形状に対する自由度をさらに高めることができる。
【００１６】
請求項４の発明では、粉末充填工程，加圧成形工程，脱型工程に加えて非駆動の第３パンチを駆動の第１，第２パンチに係脱可能に連結して駆動することにより該第１パンチ内の成形屑を除去するクリーニング工程を備えたので、設備費の上昇や装置全体の大型化を招くことなく連続生産が可能となる。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１ないし４は、本発明の一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１は粉末成形装置の全体構成図、図２（ａ）〜（ｃ），図３（ｄ），（ｅ）はそれぞれ粉末成形装置による成形体の成形工程を示す図、図４（ａ）〜（ｃ）は加圧成形された成形体の図である。
【００１９】
図において、１は粉末成形装置を示しており、これは主として、ダイテーブル２に配設された角筒状のダイス３と、上，下パンチユニット４，５と、該上，下パンチユニット４，５を昇降駆動する駆動部６とを備えている。この粉末成形装置１は、上記ダイス３と上、下パンチユニット４，５とで形成された粉末成形空間３ａ内に例えばセラミックス等の粉末原料を充填し、該上，下パンチユニット４，５を昇降駆動して粉末原料を加圧成形することにより電子部品素子等の成形体Ａを製造するものである。
【００２０】
上記下パンチユニット５は、上記ダイス３内に挿入された直方体状の下第１パンチ５ａと、該下第１パンチ５ａにこれの中心部より図面左側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる下第２パンチ５ｂとを有している。この下第２パンチ５ｂの上先端部５ｃは他の部分より段付き状に小径に形成されている。
【００２１】
この下第１パンチ５ａは下第１パンチラム７に固定され、下第２パンチ５ｂは下第２パンチラム８に固定されている。上記下第１パンチラム７には左右一対の下第１ラム軸９，９の上端部が連結されており、上記下第２パンチラム８には下第２ラム軸１０の上端部が連結されている。
【００２２】
上記上パンチユニット４は、上記ダイス３内に挿入可能な大きさを有する直方体状の上第１パンチ４ａと、該上第１パンチ４ａにこれの中心部より図面右側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる上第２パンチ４ｂと、上記上第１パンチ４ａにこれの中心部より図面左側に偏位した位置に摺動自在に挿入されたコアピンからなる上第３パンチ４ｃとを有している。この上第３パンチ４ｃは上記下第２パンチ５ｂと対向するよう同軸線上に配置されており、かつ上第３パンチ４ｃの下面は下第２パンチ５ｂの上先端部５ｃの上面と形状およびサイズが略一致するように形成されている。なお、上第３パンチ４ｃは、後述するように、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′のクリーニングを行なうためのものであるので、上第３パンチ４ｃの形状，サイズはパンチ孔４ａ′の形状，サイズに対応したものとなる。
【００２３】
上記上第１パンチ４ａは上第１パンチラム１１に固定され、上第２パンチ４ｂは上第１パンチラム１１の上方に配置された上第２パンチラム１２に固定されている。また上記上第３パンチ４ｃは上第２パンチラム１２の上方に配置された上第３パンチラム１３に固定されている。
【００２４】
上記上第１パンチラム１１には左右一対の円筒状の上第１ラム軸１５，１５の上端面が接続固定され、上第２パンチラム１２には左右一対の上第２ラム軸１６，１６の上端面が接続固定されている。この各上第２ラム軸１６は上第１ラム軸１５内に軸方向に相対移動可能に挿入されている。
【００２５】
上記駆動部６は、上記上，下パンチユニット４，５をそれぞれ独立して昇降駆動するように構成されており、具体的には、以下の構造となっている。
【００２６】
上記ダイテーブル２の下方には固定ベース２０が配置固定されており、該固定ベース２０の上方には可動ベース２１が昇降可能に配設されている。この可動ベース２１上には架台２２が搭載されている。この架台２２上には上記各上第１ラム軸１５の下端が接続固定され、上第１パンチラム１１及び上第１ラム軸１５，１５は架台２２とともに可動ベース２１に一体に固定されている。また上記架台２２には各上第２ラム軸１６及び各下第１，第２ラム軸９，１０が摺動可能に支持されている。
【００２７】
上記可動ベース２１には左右一対の下第１ボールねじ２３，２３が軸受２４，２４を介して回転自在に支持されている。この各下第１ボールねじ２３にはナット２５，２５が螺着されており、各ナット２５は下第１ラム軸９の下端部に挿入固定されている。
【００２８】
上記各下第１ボールねじ２３の下端部には従動プーリ２６，２６が装着され、該各従動プーリ２６にはタイミングベルト２７が巻回されている。このタイミングベルト２７は下第１サーボモータ２８に装着された駆動プーリ２９に巻回されている。下第１サーボモータ２８が回転すると各下第１ボールねじ２３が回転し、ナット２５を介して各下第１ラム軸９が同期して上動するとともに、下第１パンチラム７及び下第１パンチ５ａが上下動する。
【００２９】
上記可動ベース２１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いる。この下第２ボールねじ３０にはナット３２が螺着されており、該ナット３２は下第２ラム軸１０の下端部に挿入固定されている。
【００３０】
上記下第２ボールねじ３０の下端部には従動プーリ３３が装着され、該従動プーリ３３には下第２サーボモータ３４に装着された駆動プーリ３５がタイミングベルト３６を介して連結されている。下第２サーボモータ３４が回転すると下第２ボールねじ３０が回転し、ナット３２を介して下第２ラム軸１０が上下動するとともに、下第２パンチラム８及び下第２パンチ５ｂが上下動する。
【００３１】
上記可動ベース２１の両端部にはナット４０，４０が取付け固定されており、各ナット４０には上第１ボールねじ４１，４１が螺装されている。この各上第１ボールねじ４１は上記固定ベース２０に軸受４２，４２を介して支持されている。
【００３２】
上記各上第１ボールねじ４１の下端には従動プーリ４３，４３が装着され、該各従動プーリ４３にはタイミングベルト４４が巻回されている。このタイミングベルト４４は上第１サーボモータ４５に装着された駆動プーリ４６に巻回されている。上第１サーボモータ４５が回転すると各上第１ボールねじ４１が同期して回転し、ナット４０を介して可動ベース２１，架台２２が上下動するとともに、各第１ラム軸１５を介して上第１パンチラム１１及び上第１パンチ４ａが一体に上下動する。
【００３３】
また上記上記可動ベース２１には左右一対の上第２ボールねじ４７，４７が軸受４８，４８を介して回転自在に支持されている。この各上第２ボールねじ４７にはナット４９，４９が螺着されており、各ナット４９は上第２ラム軸１６の下端部に挿入固定されている。
【００３４】
上記各上第２ボールねじ４７の下端部には従動プーリ５０，５０が装着され、各従動プーリ５０には上第２サーボモータ５１に装着された駆動プーリ５２がタイミングベルト５３を介して連結されている。上第２サーボモータ５１が回転すると各上第２ボールねじ１６が同期して回転し、各ナット４９を介して上第２ラム軸１６が上動するとともに、上第２パンチラム１２及び上第２パンチ４ｂが上下動する。このようにして上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂはそれぞれ独立したサーボモータ４５，５１及び２８，３４により昇降駆動される。
【００３５】
ここで、可動ベース２１の上下動に伴う上第２パンチ４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂの上下動は、各ボールねじ４７，２３，３０の送り量を制御することにより吸収されている。
【００３６】
また上第２サーボモータ５１及び下第１，第２サーボモータ２８，３４の回転を停止させた状態で、上第１サーボモータ４５が回転すると可動ベース２１とともに上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂが同期して上下動する。このようにしてパンチ間距離を維持した状態でダイテーブル２から成形体Ａの脱型が行えるようになっている。
【００３７】
上記上第３パンチ４ｃは非駆動となっている。この上第３パンチ４ｃの上第３パンチラム１３の下面には左右一対の上第３ラム軸５５，５５が固定されており、各上第３ラム軸５５は上第２パンチラム１２を貫通して上第１パンチラム１１に支持されている。この上第１パンチラム１１の各上第３ラム軸５５に臨む部分には有底筒状の凹部１１ａが形成され、各凹部１１ａ内にはばね５６を介して上記上第３ラム軸５５が挿入されている。これにより上第３パンチ４ｃは上第１パンチラム１１に上下動可能に支持されている。
【００３８】
そして上第２パンチラム１２には、上第３パンチ４ｃに係脱可能に連結することにより該上第３パンチ４ｃを上第２パンチラム１２とともに昇降駆動可能とする連結手段としての左右一対のクランプ機構６０，６０が配設されている。
【００３９】
この各クランプ機構６０は、上第２パンチラム１２上に固定されたアーム支持部６１と、該アーム支持部６１に加圧方向と直角方向に移動可能に支持されたクランプアーム６２と、該クランプアーム６２を上第３パンチラム１３に係合させることにより該上第３パンチラム１３をクランプするクランプ位置と、該クランプを解除して後方に待機するアンクランプ位置との間で進退駆動するシリンダ部６３とを有している。
【００４０】
このシリンダ部６３は高圧流体が供給されるシリンダ６３ａ内にピストンロッド６３ｂを進退可能に挿入したもので、該ピストンロッド６３ｂが上記クランプアーム６２に接続されている。ここで、上第２パンチラム１２がクランプ位置に上昇する前に、クランプアーム６２がクランプ位置に前進移動するように設定されている。このように設定することによって上第２パンチラム１２がクランプ位置に上昇すると同時に上第３パンチラム１３をクランプすることとなり、クランプ時間の短縮を図ることができる。
【００４１】
上記粉末成形装置１による粉末成形体の一製造工程を説明する。
【００４２】
粉末充填工程（図２（ａ）参照）
上第１パンチ４ａを上昇させて待機させるとともに、下第１パンチ５ａをダイス３内に位置させ、ダイス３の粉末成形空間３ａ内に粉末原料を充填する。この場合、上，下第２パンチ４ｂ，５ｂはそれぞれ成形体形状に応じた位置に予めセットされており、上第３パンチ４ｃは上第１パンチ４ａ内の待機位置にセットされている。
【００４３】
加圧成形工程（図２（ｂ）参照）
上第１，第２パンチ４ａ，４ｂを下降させるとともに、下第１，第２パンチ５ａ，５ｂを上昇させ、粉末原料を加圧する。するとダイス３と上，下第１パンチ４ａ，５ｂにより粉末原料が圧縮され、上第２パンチ４ｂが粉末原料の略中央付近まで入り込むとともに、下第２パンチ５ｂが粉末原料に入り込み、さらに上先端部５ｃが粉末原料を貫通して上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内に入り込む。この場合、粉末原料の一部Ｂが上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内に押し込まれることとなる。このようにして、図４（ａ）〜（ｃ）示すように、２つの角孔Ａ１，Ａ２と該角孔Ａ２に続いて延びる小角孔Ａ３とを有する直方体状の成形体Ａが形成される。
【００４４】
脱型工程（図２（ｃ）参照）
上第２サーボモータ５１及び下第１，第２サーボモータ２８，３４を停止し、これにより上第２ボールねじ４７及び下第１，第２ボールねじ２３，３０を固定する。この状態で上第１サーボモータ４５により上第１ボールねじ４１を回転させる。すると可動ベース２１とともに上第１，第２パンチ４ａ，４ｂ及び下第１，第２パンチ５ａ，５ｂ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り、成形体Ａの脱型が行われる。
【００４５】
取出し工程（図３（ｄ）参照）
上第１，第２パンチ４ａ，４ｂを上昇させて待機させるとともに、下第２パンチ５ｂを下降させて待機させ、成形体Ａを取り出す。
【００４６】
クリーニング工程（図３（ｅ）参照）
上第２パンチ４ｂを上昇させるとともに、クランプアーム６２をクランプ位置に前進させる。この場合、クランプアーム６２は上第２パンチ４ｂの上昇開始の前，もしくは上昇開始と略同時に前進させる。上第２パンチラム１２が上昇して上第３パンチラム１３に当接するとともに該上第３パンチラム１３を押し上げ、クランプアーム６２に当接する。これにより上第３パンチラム１３はクランプアーム６２と上第２パンチラム１２に挟持される。
【００４７】
続いて、上第２パンチラム１２を下降させると、上第２パンチ４ｂとともに上第３パンチ４ｃが下降し、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′に残留する成形屑Ｂを押し出して除去する。この後、上第２パンチラム１２を上昇させるとともに、クランプアーム６２をアンクランプ位置に後退させる。これにより上第３パンチ４ｃのクランプを解除する。
【００４８】
このように本実施形態によれば、上パンチユニット４をサーボモータ４５，５１により独立して駆動される上第１，第２パンチ４ａ，４ｂと、非駆動の第３パンチ４ｃとを有するものとし、クランプ機構６０によりクランプアーム６２を、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂに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したので、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂを昇降駆動するサーボモータ５１により一体に昇降駆動することができ、上第３パンチ４ｃを駆動するためのサーボモータ，ボールねじ等を不要にでき、設備費を低減できるとともに、駆動部６全体を小型化できる。
【００４９】
本実施形態では、上第３パンチ４ｃを上第２パンチ４ｂにクランプして下降させることにより、上第１パンチ４ａのパンチ孔４ａ′内の成形屑Ｂを除去するようにしたので、設備費の上昇や装置全体の大型化を招くことなく連続生産が可能となる。
【００５０】
なお、上記実施形態では、上第１パンチ４ａに上第２，第３パンチ４ｂ，４ｃをそれぞれ左右に偏位させて配置し、該上第３パンチ４ｃにより上第１パンチ４ａの成形屑Ｂを除去するようにした場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
【００５１】
図５及び図６は、上記実施形態の他の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２，図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５２】
これは、上パンチユニット４の上第１パンチ４ａの軸心に上第２パンチ４ｂを挿入するとともに、該上第２パンチ４ｂの軸心に上第３パンチ４ｃを挿入することにより、各第１〜第３パンチ４ａ〜４ｃを同軸線上に配置した例である。
【００５３】
上記上第２パンチ４ｂに対する上第３パンチ４ｃの軸長さを適宜設定することにより、設備費の低減及び装置全体の小型化を図りながら成形体の形状に対する自由度を高めることができる。
【００５４】
図７及び図８は、請求項４の発明の一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２，図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５５】
本実施形態の粉末成形装置は、上第３パンチ４ｃの上第３パンチラム１３の外壁面にテーパ部１３ａを形成し、クランプ機構６０のクランプアーム６２の先端面に上記テーパ部１３ａに係合するテーパ部６２ａを形成して構成されている。そしてクランプ時に上記テーパ部１３ａ，６２ａ同士をテーパ嵌合させることにより上第３パンチ４ｃのクランプ位置を上下方向に変更可能とした例である。
【００５６】
本実施形態によれば、クランプアーム６２と上第３パンチラム１３とをテーパ嵌合させることにより、上第３パンチ４ｃの上第２パンチ４ｂに対する高さ位置を例えばｈ１，ｈ２と変化させることができ、品種の切り替えや成形体の孔深さ等の設定を容易に行うことができ、成形体の形状に対する自由度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図２】上記粉末成形装置による成形方法を説明するための工程図である。
【図３】上記成形方法の工程図である。
【図４】加圧成形された成形体の図である。
【図５】上記実施形態の他の実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図６】上記粉末成形装置の概略構成図である。
【図７】請求項４の発明の一実施形態による粉末成形装置の概略構成図である。
【図８】上記粉末成形装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 粉末成形装置
３ ダイス
３ａ 粉末成形空間
４ 上パンチユニット
４ａ 上第１パンチ（駆動パンチ）
４ｂ 上第２パンチ（駆動パンチ）
４ｃ 上第３パンチ（非駆動パンチ）
６ 駆動部
．６０ クランプ機構（連結手段）
６２ クランプアーム
Ａ 成形体
Ｂ 成形屑
Claims (4)
- ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで粉末成形空間を形成し、該粉末成形空間に充填された粉末原料を上記パンチユニットを駆動部で駆動することにより加圧成形を行うようにした粉末成形装置において、上記パンチユニットを、上記駆動部により駆動される駆動パンチと非駆動パンチとを備えたものとし、該非駆動パンチを上記駆動パンチに係脱可能に連結することにより駆動可能とする連結手段を設け、上記パンチユニットは、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと、非駆動の第３パンチとを有し、上記連結手段は、第３パンチを第２パンチに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移動駆動されるクランプアームを備えていることを特徴とする粉末成形装置。
- 請求項１において、上記第３パンチを第２パンチにクランプした状態で駆動することにより、加圧形成時に第１又は第２パンチ内に残留する成形屑を除去するよう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又は２において、上記第３パンチが固定されたパンチラムと上記クランプアームとをテーパ嵌合させることにより、上記第３パンチの加圧方向におけるクランプ位置を変更可能としたことを特徴とする粉末成形装置。
- ダイスと複数のパンチを有するパンチユニットとで形成された粉末成形空間に粉末原料を充填する粉末充填工程と、上記パンチユニットを駆動することにより上記粉末原料の加圧成形を行う加圧成形工程と、該加圧成形された成形体をダイスから脱型する脱型工程とを備えた粉末成形方法において、上記パンチユニットを、上記駆動部によりそれぞれ独立して駆動される第１，第２パンチと非駆動の第３パンチとを備えたものとし、該第３パンチを上記第２パンチに係脱可能に連結して駆動することにより第１パンチ内に残留する成形屑を除去するクリーニング工程を備えたことを特徴とする粉末成形方法。
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