JP4498526B2 - 粉末成形プレス - Google Patents
粉末成形プレス Download PDFInfo
- Publication number
- JP4498526B2 JP4498526B2 JP2000068368A JP2000068368A JP4498526B2 JP 4498526 B2 JP4498526 B2 JP 4498526B2 JP 2000068368 A JP2000068368 A JP 2000068368A JP 2000068368 A JP2000068368 A JP 2000068368A JP 4498526 B2 JP4498526 B2 JP 4498526B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- link
- slide
- lower ram
- press
- ram
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
- B30B1/10—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
- B30B1/16—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism operated by fluid-pressure means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
- B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Press Drives And Press Lines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末成形プレスに関し、特にトグル機構を備える成形プレスと再圧プレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末成形プレスとして使用されている成形プレスや再圧プレスとしては、上部ラムと下部ラムを油圧シリンダで駆動させて成形や再圧を行う油圧式のものが広く利用されているが、こうした油圧式の粉末成形プレスは、大きな駆動エネルギーを必要とする上に、サイクルタイムが遅い、といったことが改善要素として従来から指摘されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの改善要素を有する油圧式の従来の粉末成形プレスに対して、省エネルギーで駆動でき、尚且つ、ハイサイクルで駆動できるようなものが求められているが、なかなかそのような粉末成形プレスを新たに開発するのは難しい。即ち、油圧式の従来の粉末成形プレスでは、上部ラムと下部ラムを駆動するためにそれぞれ別々に油圧式の駆動源が必要であるため、最低２台の駆動源が必須で大きな駆動エネルギーを必要としていた。粉末成形プレス１台当たりのトータルエネルギーを低減するには、単純に駆動源となる各電動機の定格能力を低くすればよいが、そうすると成形や再圧に必要な加圧力が犠牲となって、大きな加圧力を発揮するという粉末成形プレスの基本性能を満足できなくなってしまうという問題がある。
【０００４】
また、サイクルタイムの高速化という点では、油圧式の粉末成形プレスでは機構上どうしても限界があり、ただ単に高速化だけを考えると機械式プレスの方が優れているため、それを利用することも考えられる。しかしながら、機械式プレスは機構が複雑で、その分装置も全体的に大型化してしまう上に、コスト面を考えても難がある。
【０００５】
このように従来の粉末成形プレスには一長一短があり、なかなか理想的なものに辿り着くのは難しいが、本発明者らは、できるだけ省エネルギーで尚且つハイサイクルで駆動できるような粉末成形プレスを実現できないかと種々検討した結果、これらの要求を満足する次のような新たな粉末成形プレスを想到するに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、省エネルギー且つハイサイクルで駆動可能な粉末成形プレスの実現という目的を達成すべく本発明が提供する粉末成形プレスは、駆動用のシリンダに連結したトグル機構部によって、上部ラムを備えるスライドが上下動するようになっている粉末成形プレスであって、スライドと下部ラムに連結され、スライドの上下動に追従して下部ラムを上下動させるリンク機構部を備えることを特徴としている。
【０００７】
この粉末成形プレスを開発するに至ったきっかけは、機械式プレスで見られるトグル機構の力と速度の作動特性が、粉末成形プレスについて駆動シリンダの動きをラムに伝達する機構として上手く利用できることを本発明者が見出したことにある。粉末成形プレスでは、加圧対象物に対する加圧時に大きな力を発揮できればよいため、駆動シリンダの上昇限から下降限のやや上方に至るまでは力が不要で、むしろ高速である方が好ましい。そして、下降限のやや上方から始まる加圧工程では大きな加圧力が必要であるため、高速である必要はない。こうした力と速度の作動特性は、トグル機構の力と速度の作動特性と一致するため、油圧式の粉末成形プレスにこれを利用すれば、ハイサイクルで粉末成形が可能となる。ところがトグル機構は加圧範囲が狭く粉末成形には不向きであるという不具合が生じるが、こうした不具合はトグルリンクの設計次第で改善することが可能である。従って、トグル機構を利用しても一般的な油圧式の粉末成形プレスと同等の加圧力を発揮することが可能で、しかもハイサイクル駆動可能な粉末成形プレスを実現することが可能である。そして、さらに省エネルギー駆動という点についても種々検討した結果、下部ラムの上下動をスライドの上下動に連動させる上述のようなリンク機構を新たに考案することで解決するに至ったのである。
【０００８】
従って、この粉末成形プレスによれば、スライドと下部ラムに連結され、スライドの上下動に追従して下部ラムを上下動させるリンク機構部を備えているため、下部ラムを駆動するための油圧ポンプ等の別途の駆動源が不要であり省エネ化を図ることができ、尚且つ、トグル機構部によって高速にスライドが上下動可能で、下部ラムもリンク機構部を介してスライドに追従して高速に上下動可能であるから、サイクルタイムの高速化が可能である。しかも、上述のように下部ラムに油圧ポンプ等の駆動源が不要であるから、下部ラム周りの装置構造が簡略化され、全体の装置サイズのコンパクト化と設置スペースの省スペース化を図ることもできる。
【０００９】
上述のリンク機構部を再圧プレスに適用すると、具体的には次のような構成となる。即ち、このリンク機構部は、上端部がスライドに対して回動可能に連結され下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、ベッドとリンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間で下部ラムに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、リンクプレートがベッドに対する連結箇所を回動支点として、下部ラムとリンクアームを同一方向で上下動させ、これにより、スライドと下部ラムとが同一の方向へ動作するようになっているものとして構成することができる。
【００１０】
また、上述のリンク機構部は成形プレスにも適用することができる。この場合、リンク機構部の具体的構成は、上端部がスライドに対して回動可能に連結され下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、下部ラムとリンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間でベッドに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、リンクプレートがベッドに対する連結箇所を揺動支点として、下部ラムとリンクアームを互いに反対方向へ上下動させるようになっているものとして構成することができる。
【００１１】
そして、この成形プレスのリンク機構部については、下部ラムに対するリンクプレートの連結をロック又はアンロックさせるロック機構部をさらに備えるものとして構成することができる。このロック機構部によれば、下部ラムとリンクプレートとの連結をロックすると、下部ラムの上下動をリンク機構部を介してスライドの上下動に追従させることができる。逆に連結をアンロックすると、下部ラムはスライドの上下動と連動させないようにすることができる。従って、例えばウィズドローアル作動やフローティングダイ作動等の成形方法に応じた多様な作動形態に対応することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の粉末成形プレスは、成形プレスや再圧プレスなど種々の粉末成形プレスについて実施できるが、本実施形態では成形プレスと再圧プレスに実施する例を示す。なお、各実施形態で機能が共通する部材については同じ符号を用いて重複説明を省略する。また、各図で示す粉末成形プレスやその構成要素については分かりやすくするために細部の表示を省略している箇所もある。
【００１３】
１ 再圧プレスの一実施形態
【００１４】
1.1 再圧プレスの構成
【００１５】
(1) 再圧プレスの全体構成の概要； 図１は本例の再圧プレスに用いるプレス１の正面図で、このプレス１は、上部機構部２と、トグル機構部３と、スライド４と、下部機構部５とを、４本のコラム６を含むフレームで支持した構成を基本としており、スライド４と下部機構部５との間に図２で示すツールセット７が着脱自在に組み入れられて再圧プレスが構成されるようになっている。
【００１６】
(2) 上部機構部の構成； 上部機構部２には、上枠２ａに駆動源となる油圧シリンダ２ｂが設けられていて、この油圧シリンダ２ｂが上下動するようになっている。
【００１７】
(3) トグル機構部の構成； トグル機構部３には、第１リンク３ａと第２リンク３ｂが設けられていて、両リンク３ａ，３ｂの端部どうしは互いに回動可能に連結されている。第１リンク３ａは、油圧シリンダ２ｂの下端部に取り付けてあるシリンダアーム２ｃに連結されていて、油圧シリンダ２ｂに対して回動可能に連結されている。これと共に第１リンク３ａは、上枠２ａに下向きに突設してある取付アーム２ｄに対しても回動可能に連結されている。また、第２リンク３ｂの下端部はスライド４の上面部４ａに上向きに突設してある取付アーム４ｂに対して回動可能に連結されている。このように構成されるトグル機構部３は、油圧シリンダ２ｂが上下動すると、シリンダアーム２ｃと第１リンク３ａと第２リンク３ｂが連動する結果、油圧シリンダ２ｂの上下動と同期してスライド４を上下動させることになる。
【００１８】
(4) スライドの構成； トグル機構部３に連結されたスライド４は、コラム６のガイドを受けて上下可動となっている。このスライド４の上下駆動は、油圧シリンダ２ｂによりトグル機構部３を介して行われることになるが、油圧シリンダ２ｂのストローク１．３に対してスライド４のストロークは１となり、加圧力はトグル機構部３によって油圧シリンダ２ｂの出力の１２倍程度に増力される。従って、油圧シリンダ２ｂの駆動動力としては、同程度の能力の油圧プレスと比較して約１／３程度となり省エネルギーで駆動できるようになっている。スライド４の底面部４ｃには加圧ストロークを微調整するための調整機構４ｄが設けられている。このプレス１では油圧シリンダ２ａの駆動をトグル機構部３を利用してスライド４に伝達しているので加圧範囲が狭い範囲に絞られている。そのためこの調整機構４ｄによって加圧点（上パンチ７ｆの下降限）を微調整できるようにして最適な加圧を得られるようにしている。
【００１９】
(5) ツールセットの構成； ここで、スライド４と下部機構部５との間に組み込む再圧用のツールセット７について説明する。ツールセット７は、上パンチプレート７ａ、ダイプレート７ｂ、ベースプレート７ｃが、ガイドポスト７ｄによって支持された構成となっている。そして、上パンチプレート７ａの上面部にはラムホールド７ｅが設けてあり、これをスライド４の上部ラム４ｅと連結することで、上パンチプレート７ａとその底面部に固定した上パンチ７ｆがスライド４の上下動に追従して上下可動となっている。また、ベースプレート７ｃには下パンチ７ｇが上下可動として取り付けられていて、その下限位置でワークに掛かる荷重を受け止め、また下部機構部５に備える下部ラム８の上昇を受けてダイプレート７ｂの上面位置まで上昇してダイキャビティ７ｈ内のワークをノックアウトし、フィーダ７ｉで取り除くようになっている。なお、本例ではダイ固定方式であるため、ダイプレート７ｂは上下動せず、ワークは直線フィーダ７ｉによってダイキャビティ７ｈ内にセットされる。
【００２０】
(6) リンク機構部の構成； 図１で示すリンク機構部９は、リンクアーム１０とリンクプレート１１とで構成されている。リンクアーム１０の上端部はスライド４の底面部４ｃに回転可能として固定されており、その下端部はリンクプレート１１に回動可能に連結されている。そのリンクプレート１１の反対側の端部は、ベッド１２の底面部から下向きに突設されている取付アーム１２ａに回動可能に連結されている。そして、リンクアーム１０の連結中心と取付アーム１２ａの連結中心とを結ぶ長さを３とすると、取付アーム１２ａの連結中心からの長さが１となるリンクプレート１１の部分に下部ラム８の下端部が回動可能として連結されている。このような長さ関係を持たせて各々の連結中心を決めている結果、ストローク量はスライド(4)：下部ラム(8)＝３：１となるようになっている。このようにしてあるのは、上パンチ７ｆのストロークに、再圧対象とするワークの出入りスペースを必要とするためである。
【００２１】
1.2 再圧プレスの作動
【００２２】
以上のようなプレス１とツールセット７で構成される再圧プレスの作動について、図１〜図３を参照しつつ説明する。なお、図３はツールセット７のサイクル線図である。
【００２３】
(1) 初期状態； 再圧プレスは、再圧工程を開始する前の初期状態では、プレス１が図１の状態となっている。また、ツールセット７は、図３で示すように、ａ時点で上パンチ７ｆと下パンチ７ｇがともに上昇限にあって、このとき下パンチ７ｇの上面はダイプレート７ｂの上面と略同一面に位置している（図２参照）。そして、再圧対象となるワークはフィーダ７ｉ内にある（図２参照）。
【００２４】
(2) 再圧工程； この初期状態から、油圧シリンダ２ｂの下降と共にトグル機構部３が連動してスライド４を下降させる。これと同時にリンク機構部９が連動して下パンチ７ｇも下降を開始する（図１）。このとき下パンチ７ｇは、上パンチ７ｆがワークと接触する前にワークから離れ先行して下降する。
【００２５】
そして上パンチ７ｆは、ワークに対して再圧工程を開始する。このとき下パンチ７ｇは先行して下降しているが、下降限の若干上方でストッパ（図示略）と接触して下降を停止する。そして、ｂ時点からｃ時点にかけてワークが上パンチ７ｆと下パンチ７ｇによって加圧され、所定の加圧力に達する。このとき下部ラム８は若干下降し、スライド４の下降限で下部ラム８も下降限となる。なお、油圧シリンダ２ｂの駆動制御によって、上記所定の加圧力を必要に応じて保持しておくこともできる。
【００２６】
(3) ノックアウト工程； そして、加圧後は、ｃ時点で示すように、油圧シリンダ２ｂの上昇に伴ってトグル機構部３を介してスライド４が上昇する。これに伴って上パンチ７ｆが上昇限に至るまで上昇を開始する。上パンチ７ｆの上昇後、下部ラム８が上昇し、若干のストロークを経てから下パンチ７ｇと接触する。従って、下パンチ７ｇは、ｄ時点で示すように上パンチ７ｆの上昇開始より若干遅延してから押し上げられることになる。そして、ｄ時点からｅ時点に至る下パンチ７ｇの押し上げによって、ワークがノックアウトされる。ｅ時点では下パンチ７ｇの上面がダイプレート７ｂの上面と略面一となり、下パンチ７ｇはそこで停止している。そこで、フィーダ７ｉが移動を開始し（ｅ時点）、ワークを取り除いてから元の位置に戻ることになる。こうして、再圧プレスはホームポジションに戻ることになるので、上記の工程を繰り返し行うことになる。なお、上述した元の位置への復帰後に、次に再圧するワークの投入を容易にするため、図３の二点鎖線で示すようにスライド４を若干下降させておくようにしてから、上記の工程を繰り返し行うようにしてもよい。
【００２７】
1.3 実施形態の効果； 本例の再圧プレスでは、上パンチ７ｆがダイキャビティ７ｈ内のワークに当たるまでの間は殆ど力が不要である。そのため、この加工過程では上パンチ７ｆ（スライド４）の下降スピードは速ければ速いほどハイサイクル化に寄与することになる。その一方で、上パンチ７ｆがワークと当たってからは徐々に力を掛けつつ最終加圧で最大加圧力が必要とされる。従って、この再圧過程では、スピードよりもむしろ大きな力が必要である。そして、最終加圧後は下パンチ７ｇによってワークをノックアウトさせるが、このとき要求されるノックアウト力はそれほど大きな力を必要とせず、且つ、一旦抜け始めるとより小さな力でもノックアウト可能である。一般的にノックアウト力と加圧力は１：２程度であるが、リンク機構部９によってスライド４の上昇力の３倍の力が発生する結果、理論的には加圧力の（１／３）×（１／２）＝１／６程度で十分であり、スライド４の上昇力の一部で十分にノックアウト作動することが可能である。
【００２８】
こうした一連の再圧における力と速度の関係は、本例のトグル機構部３の作動による力と速度の関係と一致する。つまりトグル機構部３は、〔上昇限〜下降限のやや上方位置〕の区間では、第１リンク３ａと第２リンク３ｂによって高速作動し、〔下降限のやや上方位置〜下降限〕の区間では、速度は遅いが最大加圧力を発揮するものである。従って、トグル機構部３による上パンチ７ｆ（スライド４）の上下動を基本とし、これにリンク機構部９をリンクさせて下パンチ７ｇ（下部ラム８）を同期させて上下動させる本例の再圧プレスによれば、加圧過程で目的の加圧力を発揮することが可能で再圧プレスとしての基本的な加圧性能を満足することができる。しかもトグル機構部３によって上昇・下降ストロークを高速化できるからハイサイクルの要請をも満足することができる。これらに加えてリンク機構部９によって下パンチ７ｇ（下部ラム８）を駆動できるので、下部ラム８を駆動するために油圧ポンプ等の別途の駆動源が不要で、省エネ化の要請も満足することができる。
【００２９】
2 成形プレスの一実施形態
【００３０】
2.1 成形プレスの構成
【００３１】
本例では、上述のプレス１を成形プレスとして構成したものである。この成形プレスで使用するプレスの全体構成は図１の再圧プレスのプレス１と同様であるが、下部機構部５とツールセット７の構成は相違している。
【００３２】
(1) 下部機構部の構成； 図４に本例の成形プレスの下部機構部５の概略構成の拡大図を示す。なお、図４では、右側のリンク機構部９だけを図示しているが、左側にもそれと同様のリンク機構部を備えている。リンク機構部９は、リンクプレート１１の右端がリンクアーム１０に対して、左端が下部ラム８に対して各々回動可能に連結されている。そしてこれらの連結箇所の間で、リンクプレート１１はベッド１２と回動可能に取り付けてある取付アーム１２ａに対しても回動可能に連結されている。従って、リンクプレート１１は、取付アーム１２ａに対する連結箇所を支点として揺動して、下部ラム８とリンクアーム１０を互いに反対方向へ上下動させるようになっている。下部ラム８の底プレート８ａとベッドに取り付けてある１３は油圧駆動の補助シリンダで、これはダイプレート７ｂ（図８参照）の上昇駆動用として用いるものである。
【００３３】
(2) ロック機構部の構成； 下部ラム８にはロック機構部１４が設けられている。これは一連の成形過程に応じて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロック／アンロックするためのものである。図５は、図４で示す下部ラム８とリンクプレート１１との連結箇所の拡大図である。なお、図５では後述する図６や図７で示すガイドブロック８ｂについては図示を省略してある。
【００３４】
下部ラム８のロック機構部１４は、図５と図６で示すように、本体部１４ａとガイドプレート１４ｂを備えている。ガイドプレート１４ｂには、ロック状態でロックシリンダロッド１４ｃの上下動をガイドするためのガイド孔１４ｄが形成されている。ガイドプレート１４ｂの反対側には、エアシリンダ本体１４ｅが取り付けられている。エアシリンダ本体１４ｅは、正面側と背面側にある各リンクプレート１１，１１に対してロック／アンロックを行うためのロックシリンダロッド１４ｃと、その基端側を収納する内部空間ｓを有する収納部１４ｆを備えている。収納部１４ｆには、図示せぬ外部の給気ユニットによってエアーを内部空間ｓに送り込む二つの通気孔１４ｇ，１４ｈが形成されている。そして、この通気孔１４ｇ，１４ｈを通じてエアーが送り込まれることで、ロックシリンダロッド１４ｃは軸方向で前進後退動可能となっている。
【００３５】
(3) ロック／アンロック制御； ここで、図６と図７を参照してロックシリンダロッド１４ｃによるロック／アンロック制御について説明する。図６はアンロックの状態であり、これを平面視したのが図７（ａ）である。この状態では、図中左側のリンクプレート１１と本体部１４ａのロック部１４ｊ、また図中右側のリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂのロック部１４ｊが、それぞれロックシリンダロッド１４ｃの大径部１４ｉを介して連結されていないためアンロックとなっている。従って、スライド４が上下動してリンクプレート１１（ロックシリンダロッド１４ｃ）が上下動しても、下部ラム８は動かない状態となっている。
【００３６】
アンロックからロックに移行するには、図６で示す収納部１４ｆの通気孔１４ｈを開放した状態で通既往１４ｇからエアーを吹き込んでロックシリンダロッド１４ｃに空圧を作用させる。するとロックシリンダロッド１４ｃは、付勢されて図中右方向へ前進する。この状態が図７（ｂ）に示されている。このときロックシリンダロッド１４ｃの大径部１４ｉは、図中左側のリンクプレート１１と本体部１４ａのロック部１４ｊの双方に、また図中右側のリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂのロック部１４ｊの双方に、それぞれ係合している。従って、リンクプレート１１と本体部１４ａ、またリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂが、それぞれ大径部１４ｉを介してロックされることになる。そしてこのロック状態では、スライド４が上下動してリンクプレート１１（ロックシリンダロッド１４ｃ）が上下動すると、それに追従して下部ラム８が上下動することになる。
【００３７】
そして、ロックから再びアンロックへ戻すには、図６で示す通気孔１４ｇを開放した状態で通気孔１４ｈからエアーを吹き込んで内部空間ｓにエアーを充填させればよい。そうするとロックシリンダロッド１４ｃは、内部空間ｓに吹き込まれるエアーの空圧によって付勢されて、図６と図７（ａ）の位置まで後退しアンロックとなる。
【００３８】
(4) ツールセットの構成； 次に、本例のプレス１に着脱自在に装着する成形用のツールセット７について図８を参照しつつ簡単に説明する。このツールセット７は、ウィズドローアル作動又はフローティングダイ作動するためのもので、上パンチプレート７ａ、ダイプレート７ｂ、ベースプレート７ｃをガイドポスト７ｄで支持した構成としている。このうちダイプレート７ｂの底面部にはロッド７ｊが固定されており、その下端はベースプレート７ｃの挿通孔を通じてヨークプレート７ｋに固定されている。上パンチプレート７ａは、その上面部に設けたラムホールド７ｅによってスライド４の上部ラム４ｄと連結されており、スライド４の上下動に伴って上パンチ７ｆが上下可動となっている。ダイプレート７ｂは、ヨークプレート７ｋがラムホールド７ｅを介して下部ラム８と連結されているため、下部ラム８とヨークプレート７ｋの上下動に伴って上下可動となっている。ベースプレート７ｃには、下パンチ７ｇが固定されていて動かないようになっている。７ｉはフィーダで、擦り切りによる容量秤量で原料粉末をダイキャビティ７ｈに充填する。
【００３９】
2.2 成形プレスの作動
【００４０】
以上のようにプレス１とツールセット７で構成される成形プレスの作動について、図１、図４〜図１０を参照しつつ説明する。なお、図９はツールセット７のサイクル線図で、図１０はスライド４と、ロックシリンダ１４ｃと、下部ラム８を含む全体の動作説明図である。
【００４１】
ここで、まず理解を容易にするために図１０について説明を加えておく。図１０は各成形過程で、どのようにスライド４とリンク機構部５と下部ラム８が変化するのかを示している。図１０では、スライド４（上パンチ７ｆ）の動きを(a)、ロックシリンダ１４ｃ（リンクプレート１１）の動きを(b)、下部ラム８（ダイプレート７ｂ）の動きを(c)として、それぞれ上下方向の矢印で表している。また(d)には、ガイドプレート１４ｂのガイド孔１４ｄの形状を下部ラム８を意味するシンボルとして表示してあり（図５参照）、これによって下部ラム８（ダイプレート７ｂ）そのものの上下動の変位を前記(c)の矢印と合わせて表示してある。また、ガイド孔１４ｄの内部を上下動する二重円はロックシリンダロッド１４ｃの正面形状を意味しており（図５参照）、これによってロックシリンダロッド１４ｃ(リンクプレート１１)の上下動の変位を表示している。
【００４２】
(1) ホームポジション； 上述のように図１のプレス１と図８のツールセット７は、ホームポジションにある状態を示している。即ち、図９のａ時点と図１０(a)で示すように、上パンチ７ｆは上昇限にあり、このとき下パンチ７ｇの上面はダイキャビティ７ｈの内部に位置して、その上面で原料粉末を受け止めている。なお、この原料粉末を充填する方法としては、フィーダー７ｉや人手で原料粉末をダイ７ｍ上に置いてからダイプレート７ｂを上昇させて充填する吸い込み充填と、ダイプレート７ｂを予め上昇させポット状にしておいてから原料粉末を充填する落とし込み充填がある。この何れにも対応できるようにするため、このホームポジションにおいて下部ラム８は、リンクプレート１１と切り離してアンロックとなっている。また、図１０の(d-1)で示すようにロックシリンダロッド１４ｃは後退限にある。
【００４３】
(2) 成形工程； 次の成形工程では、ａ時点からｂ時点までの間、油圧シリンダ２ｂの下降によって、スライド４がトグル機構部３を介して下降する。これと共に上パンチ７ｆも下降する（図９、図１０(a)）。スライド４が下降すると、リンク機構部９を介してリンクプレート１０に連結してあるロックシリンダロッド１４ｃが上昇する（図１０(b)矢印、(d-2)→(d-3)）。一方、下部ラム８はリンクプレート１１とアンロックであるため静止したままである（図１０(d-2)→(d-3)）。
【００４４】
図９のｂ時点から、上パンチ７ｆがダイ７ｍに突入し始めて原料粉末に当たると、上下押し効果を得るために、補助シリンダ１３を利用して上パンチ７ｆの速度の１／２を目途にダイプレート７ｂ（下部ラム８）を強制下降させ始める（図９、図１０(c)矢印、(d-3)→(d-4)）。即ちウィズドローアル作動させ始める。なお、ウィズドローアル作動だけでなく補助シリンダ１３によってカウンター力を掛けるフローティングダイ作動させるようにすることも可能である。
【００４５】
そして、図９のｃ時点からｄ時点の区間で、上パンチ７ｆと下パンチ７ｇで原料粉末を加圧成形する。なお必要に応じてこの加圧を保持するように制御することも可能である。このとき、ロックシリンダロッド１４ｃは上昇限に達しており、下部ラム８は成形下降のため強制下降又はフローティング下降によってさらに引き下げられた量だけ下方に位置している（図１１(d-4)）。そして図９のｄ時点で、上述の要領でロックシリンダロッド１４ｃを前進させて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロックする。
【００４６】
(3) ノックアウト過程； 加圧が終了すると（図９ｄ時点）、上パンチ７ｆの引き上げが始まる（図１０(a)矢印）。それに伴ってロックシリンダロッド１４ｃも下降を開始する。下部ラム８（ダイプレート７ｂ）はロックされているが、既に引き下げられた量だけ下方にあるので、その位置まで下がってからスライド４の上昇に合わせて下降し、成形品をノックアウトする（図１０(d-6)(d-7)(d-8)）。そして、スライド４の上昇限で上パンチ７ｆは上昇限となり、下部ラム８も下降限となる（図９ｇ時点、図１０(d-8)）。この時点で、ロックシリンダロッド１４ｃを上述の要領で後退させて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をアンロックする。次いで、成形品を取り出し、図９のｇ時点から補助シリンダ１３を駆動してダイプレート７ｂを上昇させ（図１０(d-8)→(d-10)）、再び原料粉末を充填する（図１０(d-9)）。そして図９のｈ時点で充填が終了すると、成形プレスは上述した一連の成形工程を繰り返し行うことになる。
【００４７】
2.3 実施形態の効果； 再圧における力と速度の関係が本例のトグル機構部３による力と速度の関係と一致する点については、本例の成形プレスについても同様である。即ち、加圧工程で目的の加圧力を発揮することが可能で成形プレスとしての基本的な加圧性能を満足しつつ、トグル機構部３によって上昇・下降ストロークを高速化可能でハイサイクルの要請をも満足することができる。しかも、リンク機構部９によって力を必要とするノックアウト工程でダイプレート７ｂ（下部ラム８）を駆動できるので、下部ラム８を駆動するために別途の大きな駆動源が不要で、省エネ化の要請も満足することができる。なお、本例の成形プレスでは、成形品のノックアウト後に原料粉末を再充填する際に、また上下押し効果（ウィズドローアル作動）させる際に、駆動エネルギーが小さな補助シリンダ１３を用いてダイプレート７ｂを駆動させている。しかしながら、補助シリンダ１３は、一般的な油圧プレスと比較して少ない駆動エネルギーで作動できるので、装置全体として省エネ化をの要請を満足できることには変わりない。また、本例の成形プレスのように、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロック／アンロック自在なロック機構部１４を備えていれば、ウィズドローアル作動、フローティングダイ作動等の成形方法・成形条件等に応じた多様な作動形態を実現することが可能で、プレスの付加価値を高めることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の粉末成形プレスによれば、リンク機構部を備えるため、従来の油圧式プレスのように上下ラムを各々駆動する別々の油圧ポンプ等の駆動源が不要で、上部ラムを駆動する駆動源を下部ラムを駆動源として兼用できる。従って、上下ラムの駆動源は基本的に一つで足り、下部ラム駆動用に設ける場合でも力の小さい補助的なもので足りる。即ち、プレス全体として大幅な省エネルギー化を達成することができる。また、基本的には下部ラム駆動用の駆動源が不要であるから、プレス全体をコンパクト化でき、さらに設置スペースが小さくて済むという省スペース化のメリットもある。これらの効果に加えて本発明はトグル機構部を備えるので、サイクルタイムを高速化することも可能である。
【００４９】
また、ロック機構部を備える本発明の粉末成形プレスによれば、ウィズドローアル作動、フローティングダイ作動等の成形方法・成形条件等に応じた多様な作動形態を実現することができ、付加価値の高いプレスとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による再圧プレスで使用するプレスを示す正面図。
【図２】図１のプレスに組み込む再圧プレス用のツールセットを示す正面図。
【図３】図１のプレスに図２のツールセットを組み込んだ再圧プレスのサイクル線図。
【図４】本発明の一実施形態による成形プレスの下部機構部を示す正面図。
【図５】図４で示す下部ラムの部分省略拡大正面図。
【図６】下部ラムの内部機構（ロック機構部）を示す図５の中央縦部分断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ′線部分断面図で、分図（ａ）はロック機構部のアンロック状態を示す図で、分図（ｂ）はロック機構部のロック状態を示す図。
【図８】図４の成形プレスに組み込むツールセットの正面図。
【図９】図４の成形プレスのサイクル線図。
【図１０】スライド、ロックシリンダ及び下部ラムの、ホームポジション、成形工程、ノックアウト工程、充填工程における動作説明図。
【符号の説明】
１ プレス
２ｂ 油圧シリンダ（駆動シリンダ）
３ トグル機構部
４ スライド
７ ツールセット
８ 下部ラム
９ リンク機構部
１０ リンクアーム
１１ リンクプレート
１２ ベッド
１４ ロック機構部
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末成形プレスに関し、特にトグル機構を備える成形プレスと再圧プレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末成形プレスとして使用されている成形プレスや再圧プレスとしては、上部ラムと下部ラムを油圧シリンダで駆動させて成形や再圧を行う油圧式のものが広く利用されているが、こうした油圧式の粉末成形プレスは、大きな駆動エネルギーを必要とする上に、サイクルタイムが遅い、といったことが改善要素として従来から指摘されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの改善要素を有する油圧式の従来の粉末成形プレスに対して、省エネルギーで駆動でき、尚且つ、ハイサイクルで駆動できるようなものが求められているが、なかなかそのような粉末成形プレスを新たに開発するのは難しい。即ち、油圧式の従来の粉末成形プレスでは、上部ラムと下部ラムを駆動するためにそれぞれ別々に油圧式の駆動源が必要であるため、最低２台の駆動源が必須で大きな駆動エネルギーを必要としていた。粉末成形プレス１台当たりのトータルエネルギーを低減するには、単純に駆動源となる各電動機の定格能力を低くすればよいが、そうすると成形や再圧に必要な加圧力が犠牲となって、大きな加圧力を発揮するという粉末成形プレスの基本性能を満足できなくなってしまうという問題がある。
【０００４】
また、サイクルタイムの高速化という点では、油圧式の粉末成形プレスでは機構上どうしても限界があり、ただ単に高速化だけを考えると機械式プレスの方が優れているため、それを利用することも考えられる。しかしながら、機械式プレスは機構が複雑で、その分装置も全体的に大型化してしまう上に、コスト面を考えても難がある。
【０００５】
このように従来の粉末成形プレスには一長一短があり、なかなか理想的なものに辿り着くのは難しいが、本発明者らは、できるだけ省エネルギーで尚且つハイサイクルで駆動できるような粉末成形プレスを実現できないかと種々検討した結果、これらの要求を満足する次のような新たな粉末成形プレスを想到するに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、省エネルギー且つハイサイクルで駆動可能な粉末成形プレスの実現という目的を達成すべく本発明が提供する粉末成形プレスは、駆動用のシリンダに連結したトグル機構部によって、上部ラムを備えるスライドが上下動するようになっている粉末成形プレスであって、スライドと下部ラムに連結され、スライドの上下動に追従して下部ラムを上下動させるリンク機構部を備えることを特徴としている。
【０００７】
この粉末成形プレスを開発するに至ったきっかけは、機械式プレスで見られるトグル機構の力と速度の作動特性が、粉末成形プレスについて駆動シリンダの動きをラムに伝達する機構として上手く利用できることを本発明者が見出したことにある。粉末成形プレスでは、加圧対象物に対する加圧時に大きな力を発揮できればよいため、駆動シリンダの上昇限から下降限のやや上方に至るまでは力が不要で、むしろ高速である方が好ましい。そして、下降限のやや上方から始まる加圧工程では大きな加圧力が必要であるため、高速である必要はない。こうした力と速度の作動特性は、トグル機構の力と速度の作動特性と一致するため、油圧式の粉末成形プレスにこれを利用すれば、ハイサイクルで粉末成形が可能となる。ところがトグル機構は加圧範囲が狭く粉末成形には不向きであるという不具合が生じるが、こうした不具合はトグルリンクの設計次第で改善することが可能である。従って、トグル機構を利用しても一般的な油圧式の粉末成形プレスと同等の加圧力を発揮することが可能で、しかもハイサイクル駆動可能な粉末成形プレスを実現することが可能である。そして、さらに省エネルギー駆動という点についても種々検討した結果、下部ラムの上下動をスライドの上下動に連動させる上述のようなリンク機構を新たに考案することで解決するに至ったのである。
【０００８】
従って、この粉末成形プレスによれば、スライドと下部ラムに連結され、スライドの上下動に追従して下部ラムを上下動させるリンク機構部を備えているため、下部ラムを駆動するための油圧ポンプ等の別途の駆動源が不要であり省エネ化を図ることができ、尚且つ、トグル機構部によって高速にスライドが上下動可能で、下部ラムもリンク機構部を介してスライドに追従して高速に上下動可能であるから、サイクルタイムの高速化が可能である。しかも、上述のように下部ラムに油圧ポンプ等の駆動源が不要であるから、下部ラム周りの装置構造が簡略化され、全体の装置サイズのコンパクト化と設置スペースの省スペース化を図ることもできる。
【０００９】
上述のリンク機構部を再圧プレスに適用すると、具体的には次のような構成となる。即ち、このリンク機構部は、上端部がスライドに対して回動可能に連結され下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、ベッドとリンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間で下部ラムに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、リンクプレートがベッドに対する連結箇所を回動支点として、下部ラムとリンクアームを同一方向で上下動させ、これにより、スライドと下部ラムとが同一の方向へ動作するようになっているものとして構成することができる。
【００１０】
また、上述のリンク機構部は成形プレスにも適用することができる。この場合、リンク機構部の具体的構成は、上端部がスライドに対して回動可能に連結され下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、下部ラムとリンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間でベッドに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、リンクプレートがベッドに対する連結箇所を揺動支点として、下部ラムとリンクアームを互いに反対方向へ上下動させるようになっているものとして構成することができる。
【００１１】
そして、この成形プレスのリンク機構部については、下部ラムに対するリンクプレートの連結をロック又はアンロックさせるロック機構部をさらに備えるものとして構成することができる。このロック機構部によれば、下部ラムとリンクプレートとの連結をロックすると、下部ラムの上下動をリンク機構部を介してスライドの上下動に追従させることができる。逆に連結をアンロックすると、下部ラムはスライドの上下動と連動させないようにすることができる。従って、例えばウィズドローアル作動やフローティングダイ作動等の成形方法に応じた多様な作動形態に対応することが可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の粉末成形プレスは、成形プレスや再圧プレスなど種々の粉末成形プレスについて実施できるが、本実施形態では成形プレスと再圧プレスに実施する例を示す。なお、各実施形態で機能が共通する部材については同じ符号を用いて重複説明を省略する。また、各図で示す粉末成形プレスやその構成要素については分かりやすくするために細部の表示を省略している箇所もある。
【００１３】
１ 再圧プレスの一実施形態
【００１４】
1.1 再圧プレスの構成
【００１５】
(1) 再圧プレスの全体構成の概要； 図１は本例の再圧プレスに用いるプレス１の正面図で、このプレス１は、上部機構部２と、トグル機構部３と、スライド４と、下部機構部５とを、４本のコラム６を含むフレームで支持した構成を基本としており、スライド４と下部機構部５との間に図２で示すツールセット７が着脱自在に組み入れられて再圧プレスが構成されるようになっている。
【００１６】
(2) 上部機構部の構成； 上部機構部２には、上枠２ａに駆動源となる油圧シリンダ２ｂが設けられていて、この油圧シリンダ２ｂが上下動するようになっている。
【００１７】
(3) トグル機構部の構成； トグル機構部３には、第１リンク３ａと第２リンク３ｂが設けられていて、両リンク３ａ，３ｂの端部どうしは互いに回動可能に連結されている。第１リンク３ａは、油圧シリンダ２ｂの下端部に取り付けてあるシリンダアーム２ｃに連結されていて、油圧シリンダ２ｂに対して回動可能に連結されている。これと共に第１リンク３ａは、上枠２ａに下向きに突設してある取付アーム２ｄに対しても回動可能に連結されている。また、第２リンク３ｂの下端部はスライド４の上面部４ａに上向きに突設してある取付アーム４ｂに対して回動可能に連結されている。このように構成されるトグル機構部３は、油圧シリンダ２ｂが上下動すると、シリンダアーム２ｃと第１リンク３ａと第２リンク３ｂが連動する結果、油圧シリンダ２ｂの上下動と同期してスライド４を上下動させることになる。
【００１８】
(4) スライドの構成； トグル機構部３に連結されたスライド４は、コラム６のガイドを受けて上下可動となっている。このスライド４の上下駆動は、油圧シリンダ２ｂによりトグル機構部３を介して行われることになるが、油圧シリンダ２ｂのストローク１．３に対してスライド４のストロークは１となり、加圧力はトグル機構部３によって油圧シリンダ２ｂの出力の１２倍程度に増力される。従って、油圧シリンダ２ｂの駆動動力としては、同程度の能力の油圧プレスと比較して約１／３程度となり省エネルギーで駆動できるようになっている。スライド４の底面部４ｃには加圧ストロークを微調整するための調整機構４ｄが設けられている。このプレス１では油圧シリンダ２ａの駆動をトグル機構部３を利用してスライド４に伝達しているので加圧範囲が狭い範囲に絞られている。そのためこの調整機構４ｄによって加圧点（上パンチ７ｆの下降限）を微調整できるようにして最適な加圧を得られるようにしている。
【００１９】
(5) ツールセットの構成； ここで、スライド４と下部機構部５との間に組み込む再圧用のツールセット７について説明する。ツールセット７は、上パンチプレート７ａ、ダイプレート７ｂ、ベースプレート７ｃが、ガイドポスト７ｄによって支持された構成となっている。そして、上パンチプレート７ａの上面部にはラムホールド７ｅが設けてあり、これをスライド４の上部ラム４ｅと連結することで、上パンチプレート７ａとその底面部に固定した上パンチ７ｆがスライド４の上下動に追従して上下可動となっている。また、ベースプレート７ｃには下パンチ７ｇが上下可動として取り付けられていて、その下限位置でワークに掛かる荷重を受け止め、また下部機構部５に備える下部ラム８の上昇を受けてダイプレート７ｂの上面位置まで上昇してダイキャビティ７ｈ内のワークをノックアウトし、フィーダ７ｉで取り除くようになっている。なお、本例ではダイ固定方式であるため、ダイプレート７ｂは上下動せず、ワークは直線フィーダ７ｉによってダイキャビティ７ｈ内にセットされる。
【００２０】
(6) リンク機構部の構成； 図１で示すリンク機構部９は、リンクアーム１０とリンクプレート１１とで構成されている。リンクアーム１０の上端部はスライド４の底面部４ｃに回転可能として固定されており、その下端部はリンクプレート１１に回動可能に連結されている。そのリンクプレート１１の反対側の端部は、ベッド１２の底面部から下向きに突設されている取付アーム１２ａに回動可能に連結されている。そして、リンクアーム１０の連結中心と取付アーム１２ａの連結中心とを結ぶ長さを３とすると、取付アーム１２ａの連結中心からの長さが１となるリンクプレート１１の部分に下部ラム８の下端部が回動可能として連結されている。このような長さ関係を持たせて各々の連結中心を決めている結果、ストローク量はスライド(4)：下部ラム(8)＝３：１となるようになっている。このようにしてあるのは、上パンチ７ｆのストロークに、再圧対象とするワークの出入りスペースを必要とするためである。
【００２１】
1.2 再圧プレスの作動
【００２２】
以上のようなプレス１とツールセット７で構成される再圧プレスの作動について、図１〜図３を参照しつつ説明する。なお、図３はツールセット７のサイクル線図である。
【００２３】
(1) 初期状態； 再圧プレスは、再圧工程を開始する前の初期状態では、プレス１が図１の状態となっている。また、ツールセット７は、図３で示すように、ａ時点で上パンチ７ｆと下パンチ７ｇがともに上昇限にあって、このとき下パンチ７ｇの上面はダイプレート７ｂの上面と略同一面に位置している（図２参照）。そして、再圧対象となるワークはフィーダ７ｉ内にある（図２参照）。
【００２４】
(2) 再圧工程； この初期状態から、油圧シリンダ２ｂの下降と共にトグル機構部３が連動してスライド４を下降させる。これと同時にリンク機構部９が連動して下パンチ７ｇも下降を開始する（図１）。このとき下パンチ７ｇは、上パンチ７ｆがワークと接触する前にワークから離れ先行して下降する。
【００２５】
そして上パンチ７ｆは、ワークに対して再圧工程を開始する。このとき下パンチ７ｇは先行して下降しているが、下降限の若干上方でストッパ（図示略）と接触して下降を停止する。そして、ｂ時点からｃ時点にかけてワークが上パンチ７ｆと下パンチ７ｇによって加圧され、所定の加圧力に達する。このとき下部ラム８は若干下降し、スライド４の下降限で下部ラム８も下降限となる。なお、油圧シリンダ２ｂの駆動制御によって、上記所定の加圧力を必要に応じて保持しておくこともできる。
【００２６】
(3) ノックアウト工程； そして、加圧後は、ｃ時点で示すように、油圧シリンダ２ｂの上昇に伴ってトグル機構部３を介してスライド４が上昇する。これに伴って上パンチ７ｆが上昇限に至るまで上昇を開始する。上パンチ７ｆの上昇後、下部ラム８が上昇し、若干のストロークを経てから下パンチ７ｇと接触する。従って、下パンチ７ｇは、ｄ時点で示すように上パンチ７ｆの上昇開始より若干遅延してから押し上げられることになる。そして、ｄ時点からｅ時点に至る下パンチ７ｇの押し上げによって、ワークがノックアウトされる。ｅ時点では下パンチ７ｇの上面がダイプレート７ｂの上面と略面一となり、下パンチ７ｇはそこで停止している。そこで、フィーダ７ｉが移動を開始し（ｅ時点）、ワークを取り除いてから元の位置に戻ることになる。こうして、再圧プレスはホームポジションに戻ることになるので、上記の工程を繰り返し行うことになる。なお、上述した元の位置への復帰後に、次に再圧するワークの投入を容易にするため、図３の二点鎖線で示すようにスライド４を若干下降させておくようにしてから、上記の工程を繰り返し行うようにしてもよい。
【００２７】
1.3 実施形態の効果； 本例の再圧プレスでは、上パンチ７ｆがダイキャビティ７ｈ内のワークに当たるまでの間は殆ど力が不要である。そのため、この加工過程では上パンチ７ｆ（スライド４）の下降スピードは速ければ速いほどハイサイクル化に寄与することになる。その一方で、上パンチ７ｆがワークと当たってからは徐々に力を掛けつつ最終加圧で最大加圧力が必要とされる。従って、この再圧過程では、スピードよりもむしろ大きな力が必要である。そして、最終加圧後は下パンチ７ｇによってワークをノックアウトさせるが、このとき要求されるノックアウト力はそれほど大きな力を必要とせず、且つ、一旦抜け始めるとより小さな力でもノックアウト可能である。一般的にノックアウト力と加圧力は１：２程度であるが、リンク機構部９によってスライド４の上昇力の３倍の力が発生する結果、理論的には加圧力の（１／３）×（１／２）＝１／６程度で十分であり、スライド４の上昇力の一部で十分にノックアウト作動することが可能である。
【００２８】
こうした一連の再圧における力と速度の関係は、本例のトグル機構部３の作動による力と速度の関係と一致する。つまりトグル機構部３は、〔上昇限〜下降限のやや上方位置〕の区間では、第１リンク３ａと第２リンク３ｂによって高速作動し、〔下降限のやや上方位置〜下降限〕の区間では、速度は遅いが最大加圧力を発揮するものである。従って、トグル機構部３による上パンチ７ｆ（スライド４）の上下動を基本とし、これにリンク機構部９をリンクさせて下パンチ７ｇ（下部ラム８）を同期させて上下動させる本例の再圧プレスによれば、加圧過程で目的の加圧力を発揮することが可能で再圧プレスとしての基本的な加圧性能を満足することができる。しかもトグル機構部３によって上昇・下降ストロークを高速化できるからハイサイクルの要請をも満足することができる。これらに加えてリンク機構部９によって下パンチ７ｇ（下部ラム８）を駆動できるので、下部ラム８を駆動するために油圧ポンプ等の別途の駆動源が不要で、省エネ化の要請も満足することができる。
【００２９】
2 成形プレスの一実施形態
【００３０】
2.1 成形プレスの構成
【００３１】
本例では、上述のプレス１を成形プレスとして構成したものである。この成形プレスで使用するプレスの全体構成は図１の再圧プレスのプレス１と同様であるが、下部機構部５とツールセット７の構成は相違している。
【００３２】
(1) 下部機構部の構成； 図４に本例の成形プレスの下部機構部５の概略構成の拡大図を示す。なお、図４では、右側のリンク機構部９だけを図示しているが、左側にもそれと同様のリンク機構部を備えている。リンク機構部９は、リンクプレート１１の右端がリンクアーム１０に対して、左端が下部ラム８に対して各々回動可能に連結されている。そしてこれらの連結箇所の間で、リンクプレート１１はベッド１２と回動可能に取り付けてある取付アーム１２ａに対しても回動可能に連結されている。従って、リンクプレート１１は、取付アーム１２ａに対する連結箇所を支点として揺動して、下部ラム８とリンクアーム１０を互いに反対方向へ上下動させるようになっている。下部ラム８の底プレート８ａとベッドに取り付けてある１３は油圧駆動の補助シリンダで、これはダイプレート７ｂ（図８参照）の上昇駆動用として用いるものである。
【００３３】
(2) ロック機構部の構成； 下部ラム８にはロック機構部１４が設けられている。これは一連の成形過程に応じて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロック／アンロックするためのものである。図５は、図４で示す下部ラム８とリンクプレート１１との連結箇所の拡大図である。なお、図５では後述する図６や図７で示すガイドブロック８ｂについては図示を省略してある。
【００３４】
下部ラム８のロック機構部１４は、図５と図６で示すように、本体部１４ａとガイドプレート１４ｂを備えている。ガイドプレート１４ｂには、ロック状態でロックシリンダロッド１４ｃの上下動をガイドするためのガイド孔１４ｄが形成されている。ガイドプレート１４ｂの反対側には、エアシリンダ本体１４ｅが取り付けられている。エアシリンダ本体１４ｅは、正面側と背面側にある各リンクプレート１１，１１に対してロック／アンロックを行うためのロックシリンダロッド１４ｃと、その基端側を収納する内部空間ｓを有する収納部１４ｆを備えている。収納部１４ｆには、図示せぬ外部の給気ユニットによってエアーを内部空間ｓに送り込む二つの通気孔１４ｇ，１４ｈが形成されている。そして、この通気孔１４ｇ，１４ｈを通じてエアーが送り込まれることで、ロックシリンダロッド１４ｃは軸方向で前進後退動可能となっている。
【００３５】
(3) ロック／アンロック制御； ここで、図６と図７を参照してロックシリンダロッド１４ｃによるロック／アンロック制御について説明する。図６はアンロックの状態であり、これを平面視したのが図７（ａ）である。この状態では、図中左側のリンクプレート１１と本体部１４ａのロック部１４ｊ、また図中右側のリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂのロック部１４ｊが、それぞれロックシリンダロッド１４ｃの大径部１４ｉを介して連結されていないためアンロックとなっている。従って、スライド４が上下動してリンクプレート１１（ロックシリンダロッド１４ｃ）が上下動しても、下部ラム８は動かない状態となっている。
【００３６】
アンロックからロックに移行するには、図６で示す収納部１４ｆの通気孔１４ｈを開放した状態で通既往１４ｇからエアーを吹き込んでロックシリンダロッド１４ｃに空圧を作用させる。するとロックシリンダロッド１４ｃは、付勢されて図中右方向へ前進する。この状態が図７（ｂ）に示されている。このときロックシリンダロッド１４ｃの大径部１４ｉは、図中左側のリンクプレート１１と本体部１４ａのロック部１４ｊの双方に、また図中右側のリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂのロック部１４ｊの双方に、それぞれ係合している。従って、リンクプレート１１と本体部１４ａ、またリンクプレート１１とガイドプレート１４ｂが、それぞれ大径部１４ｉを介してロックされることになる。そしてこのロック状態では、スライド４が上下動してリンクプレート１１（ロックシリンダロッド１４ｃ）が上下動すると、それに追従して下部ラム８が上下動することになる。
【００３７】
そして、ロックから再びアンロックへ戻すには、図６で示す通気孔１４ｇを開放した状態で通気孔１４ｈからエアーを吹き込んで内部空間ｓにエアーを充填させればよい。そうするとロックシリンダロッド１４ｃは、内部空間ｓに吹き込まれるエアーの空圧によって付勢されて、図６と図７（ａ）の位置まで後退しアンロックとなる。
【００３８】
(4) ツールセットの構成； 次に、本例のプレス１に着脱自在に装着する成形用のツールセット７について図８を参照しつつ簡単に説明する。このツールセット７は、ウィズドローアル作動又はフローティングダイ作動するためのもので、上パンチプレート７ａ、ダイプレート７ｂ、ベースプレート７ｃをガイドポスト７ｄで支持した構成としている。このうちダイプレート７ｂの底面部にはロッド７ｊが固定されており、その下端はベースプレート７ｃの挿通孔を通じてヨークプレート７ｋに固定されている。上パンチプレート７ａは、その上面部に設けたラムホールド７ｅによってスライド４の上部ラム４ｄと連結されており、スライド４の上下動に伴って上パンチ７ｆが上下可動となっている。ダイプレート７ｂは、ヨークプレート７ｋがラムホールド７ｅを介して下部ラム８と連結されているため、下部ラム８とヨークプレート７ｋの上下動に伴って上下可動となっている。ベースプレート７ｃには、下パンチ７ｇが固定されていて動かないようになっている。７ｉはフィーダで、擦り切りによる容量秤量で原料粉末をダイキャビティ７ｈに充填する。
【００３９】
2.2 成形プレスの作動
【００４０】
以上のようにプレス１とツールセット７で構成される成形プレスの作動について、図１、図４〜図１０を参照しつつ説明する。なお、図９はツールセット７のサイクル線図で、図１０はスライド４と、ロックシリンダ１４ｃと、下部ラム８を含む全体の動作説明図である。
【００４１】
ここで、まず理解を容易にするために図１０について説明を加えておく。図１０は各成形過程で、どのようにスライド４とリンク機構部５と下部ラム８が変化するのかを示している。図１０では、スライド４（上パンチ７ｆ）の動きを(a)、ロックシリンダ１４ｃ（リンクプレート１１）の動きを(b)、下部ラム８（ダイプレート７ｂ）の動きを(c)として、それぞれ上下方向の矢印で表している。また(d)には、ガイドプレート１４ｂのガイド孔１４ｄの形状を下部ラム８を意味するシンボルとして表示してあり（図５参照）、これによって下部ラム８（ダイプレート７ｂ）そのものの上下動の変位を前記(c)の矢印と合わせて表示してある。また、ガイド孔１４ｄの内部を上下動する二重円はロックシリンダロッド１４ｃの正面形状を意味しており（図５参照）、これによってロックシリンダロッド１４ｃ(リンクプレート１１)の上下動の変位を表示している。
【００４２】
(1) ホームポジション； 上述のように図１のプレス１と図８のツールセット７は、ホームポジションにある状態を示している。即ち、図９のａ時点と図１０(a)で示すように、上パンチ７ｆは上昇限にあり、このとき下パンチ７ｇの上面はダイキャビティ７ｈの内部に位置して、その上面で原料粉末を受け止めている。なお、この原料粉末を充填する方法としては、フィーダー７ｉや人手で原料粉末をダイ７ｍ上に置いてからダイプレート７ｂを上昇させて充填する吸い込み充填と、ダイプレート７ｂを予め上昇させポット状にしておいてから原料粉末を充填する落とし込み充填がある。この何れにも対応できるようにするため、このホームポジションにおいて下部ラム８は、リンクプレート１１と切り離してアンロックとなっている。また、図１０の(d-1)で示すようにロックシリンダロッド１４ｃは後退限にある。
【００４３】
(2) 成形工程； 次の成形工程では、ａ時点からｂ時点までの間、油圧シリンダ２ｂの下降によって、スライド４がトグル機構部３を介して下降する。これと共に上パンチ７ｆも下降する（図９、図１０(a)）。スライド４が下降すると、リンク機構部９を介してリンクプレート１０に連結してあるロックシリンダロッド１４ｃが上昇する（図１０(b)矢印、(d-2)→(d-3)）。一方、下部ラム８はリンクプレート１１とアンロックであるため静止したままである（図１０(d-2)→(d-3)）。
【００４４】
図９のｂ時点から、上パンチ７ｆがダイ７ｍに突入し始めて原料粉末に当たると、上下押し効果を得るために、補助シリンダ１３を利用して上パンチ７ｆの速度の１／２を目途にダイプレート７ｂ（下部ラム８）を強制下降させ始める（図９、図１０(c)矢印、(d-3)→(d-4)）。即ちウィズドローアル作動させ始める。なお、ウィズドローアル作動だけでなく補助シリンダ１３によってカウンター力を掛けるフローティングダイ作動させるようにすることも可能である。
【００４５】
そして、図９のｃ時点からｄ時点の区間で、上パンチ７ｆと下パンチ７ｇで原料粉末を加圧成形する。なお必要に応じてこの加圧を保持するように制御することも可能である。このとき、ロックシリンダロッド１４ｃは上昇限に達しており、下部ラム８は成形下降のため強制下降又はフローティング下降によってさらに引き下げられた量だけ下方に位置している（図１１(d-4)）。そして図９のｄ時点で、上述の要領でロックシリンダロッド１４ｃを前進させて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロックする。
【００４６】
(3) ノックアウト過程； 加圧が終了すると（図９ｄ時点）、上パンチ７ｆの引き上げが始まる（図１０(a)矢印）。それに伴ってロックシリンダロッド１４ｃも下降を開始する。下部ラム８（ダイプレート７ｂ）はロックされているが、既に引き下げられた量だけ下方にあるので、その位置まで下がってからスライド４の上昇に合わせて下降し、成形品をノックアウトする（図１０(d-6)(d-7)(d-8)）。そして、スライド４の上昇限で上パンチ７ｆは上昇限となり、下部ラム８も下降限となる（図９ｇ時点、図１０(d-8)）。この時点で、ロックシリンダロッド１４ｃを上述の要領で後退させて、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をアンロックする。次いで、成形品を取り出し、図９のｇ時点から補助シリンダ１３を駆動してダイプレート７ｂを上昇させ（図１０(d-8)→(d-10)）、再び原料粉末を充填する（図１０(d-9)）。そして図９のｈ時点で充填が終了すると、成形プレスは上述した一連の成形工程を繰り返し行うことになる。
【００４７】
2.3 実施形態の効果； 再圧における力と速度の関係が本例のトグル機構部３による力と速度の関係と一致する点については、本例の成形プレスについても同様である。即ち、加圧工程で目的の加圧力を発揮することが可能で成形プレスとしての基本的な加圧性能を満足しつつ、トグル機構部３によって上昇・下降ストロークを高速化可能でハイサイクルの要請をも満足することができる。しかも、リンク機構部９によって力を必要とするノックアウト工程でダイプレート７ｂ（下部ラム８）を駆動できるので、下部ラム８を駆動するために別途の大きな駆動源が不要で、省エネ化の要請も満足することができる。なお、本例の成形プレスでは、成形品のノックアウト後に原料粉末を再充填する際に、また上下押し効果（ウィズドローアル作動）させる際に、駆動エネルギーが小さな補助シリンダ１３を用いてダイプレート７ｂを駆動させている。しかしながら、補助シリンダ１３は、一般的な油圧プレスと比較して少ない駆動エネルギーで作動できるので、装置全体として省エネ化をの要請を満足できることには変わりない。また、本例の成形プレスのように、下部ラム８とリンクプレート１１の連結をロック／アンロック自在なロック機構部１４を備えていれば、ウィズドローアル作動、フローティングダイ作動等の成形方法・成形条件等に応じた多様な作動形態を実現することが可能で、プレスの付加価値を高めることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の粉末成形プレスによれば、リンク機構部を備えるため、従来の油圧式プレスのように上下ラムを各々駆動する別々の油圧ポンプ等の駆動源が不要で、上部ラムを駆動する駆動源を下部ラムを駆動源として兼用できる。従って、上下ラムの駆動源は基本的に一つで足り、下部ラム駆動用に設ける場合でも力の小さい補助的なもので足りる。即ち、プレス全体として大幅な省エネルギー化を達成することができる。また、基本的には下部ラム駆動用の駆動源が不要であるから、プレス全体をコンパクト化でき、さらに設置スペースが小さくて済むという省スペース化のメリットもある。これらの効果に加えて本発明はトグル機構部を備えるので、サイクルタイムを高速化することも可能である。
【００４９】
また、ロック機構部を備える本発明の粉末成形プレスによれば、ウィズドローアル作動、フローティングダイ作動等の成形方法・成形条件等に応じた多様な作動形態を実現することができ、付加価値の高いプレスとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による再圧プレスで使用するプレスを示す正面図。
【図２】図１のプレスに組み込む再圧プレス用のツールセットを示す正面図。
【図３】図１のプレスに図２のツールセットを組み込んだ再圧プレスのサイクル線図。
【図４】本発明の一実施形態による成形プレスの下部機構部を示す正面図。
【図５】図４で示す下部ラムの部分省略拡大正面図。
【図６】下部ラムの内部機構（ロック機構部）を示す図５の中央縦部分断面図。
【図７】図６のＡ−Ａ′線部分断面図で、分図（ａ）はロック機構部のアンロック状態を示す図で、分図（ｂ）はロック機構部のロック状態を示す図。
【図８】図４の成形プレスに組み込むツールセットの正面図。
【図９】図４の成形プレスのサイクル線図。
【図１０】スライド、ロックシリンダ及び下部ラムの、ホームポジション、成形工程、ノックアウト工程、充填工程における動作説明図。
【符号の説明】
１ プレス
２ｂ 油圧シリンダ（駆動シリンダ）
３ トグル機構部
４ スライド
７ ツールセット
８ 下部ラム
９ リンク機構部
１０ リンクアーム
１１ リンクプレート
１２ ベッド
１４ ロック機構部
Claims (2)
- 駆動シリンダに連結したトグル機構部によって、上部ラムを備えるスライドが上下動するようになっている粉末成形プレスであって、
前記スライドと下部ラムに連結され、前記スライドの上下動に追従して前記下部ラムを上下動させるリンク機構部を備え、
前記リンク機構部は、
上端部が前記スライドに対して回動可能に連結され前記下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、
ベッドと前記リンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間で前記下部ラムに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、
前記リンクプレートが、前記ベッドに対する連結箇所を回動支点として、前記下部ラムと前記リンクアームを同一方向で上下動させ、これにより、前記スライドと前記下部ラムとが同一の方向へ動作するようになっている、
ことを特徴とする粉末成形プレス。 - 駆動シリンダに連結したトグル機構部によって、上部ラムを備えるスライドが上下動するようになっている粉末成形プレスであって、
前記スライドと下部ラムに連結され、前記スライドの上下動に追従して前記下部ラムを上下動させるリンク機構部を備え、
前記リンク機構部は、
上端部が前記スライドに対して回動可能に連結され前記下部ラムの側方へ伸長しているリンクアームと、
前記下部ラムと前記リンクアームに対してそれぞれ回動可能に連結されると共に、これらの連結箇所の間でベッドに対して回動可能に連結されるリンクプレートと、を備えており、
前記リンクプレートが、前記ベッドに対する連結箇所を揺動支点として、前記下部ラムと前記リンクアームを互いに反対方向へ上下動させ、
当該リンク機構部は、前記下部ラムに対する前記リンクプレートの連結をロック又はアンロックさせるロック機構部を備える、
ことを特徴とする粉末成形プレス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068368A JP4498526B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 粉末成形プレス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068368A JP4498526B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 粉末成形プレス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001259896A JP2001259896A (ja) | 2001-09-25 |
| JP4498526B2 true JP4498526B2 (ja) | 2010-07-07 |
Family
ID=18587429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000068368A Expired - Lifetime JP4498526B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 粉末成形プレス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4498526B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012071357A (ja) * | 2012-01-20 | 2012-04-12 | Kohtaki Seiki Kk | 粉末成形プレス機械 |
| JP6755193B2 (ja) * | 2017-01-17 | 2020-09-16 | 住友重機械工業株式会社 | プレス装置 |
| EP3530445A1 (de) | 2018-02-26 | 2019-08-28 | Osterwalder AG | Pulverpresse mit kniehebelantrieb |
| ES2983455T3 (es) | 2018-02-26 | 2024-10-23 | Osterwalder Ag | Prensa de polvo con accionamiento de palanca articulada y accionamiento eléctrico |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4879589U (ja) * | 1971-12-28 | 1973-09-29 | ||
| JPS63199095A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | プレスの駆動装置 |
| JPH0592299A (ja) * | 1991-09-28 | 1993-04-16 | Sanken Seiki Kogyo Kk | 粉末成形プレスにおける下部ラム駆動方法と該方法を使用した粉末成形プレス装置 |
| JPH07308799A (ja) * | 1994-05-17 | 1995-11-28 | Kurimoto Ltd | 金属裁断屑の圧縮成形プレス |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000068368A patent/JP4498526B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001259896A (ja) | 2001-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3585495B2 (ja) | 位相がずらされた割り形ダイ | |
| JPH08506057A (ja) | アンダーカット割形ダイ | |
| JP4498526B2 (ja) | 粉末成形プレス | |
| CN119237735A (zh) | 一种粉末冶金压制模具 | |
| CN116890112B (zh) | 金属粉末模压成型硬质合金棒料的成型模具及成型工艺 | |
| JP2002219600A (ja) | コンピュータ数値制御プレス装置 | |
| JP5240467B2 (ja) | プレス成形方法 | |
| CN210414907U (zh) | 一种陶瓷模具自动辊压机 | |
| CN119795334A (zh) | 一种氮化硅陶瓷坯体制造用预成型设备及成型方法 | |
| CN210333900U (zh) | 一种拨叉生产用冲压整形装置 | |
| CN119035341A (zh) | 一种用于缝制机的外金属板材的一次冲压设备 | |
| CN219561325U (zh) | 一种双工位高精度静压造型机 | |
| CN201711536U (zh) | 具有二次自动填粉模架的设备 | |
| CN214293614U (zh) | 一种陶瓷坯料塑压升降装置 | |
| CN216857903U (zh) | 一种通讯腔体盖板加工用模具 | |
| CN2539625Y (zh) | 粉末成型压制机的粉末移动调整装置 | |
| JP3043277B2 (ja) | 粉末成形プレス | |
| CN210908101U (zh) | 粉末成型机中模板同步调节装置 | |
| CN212551348U (zh) | 一种具有防回顶机构的冲压模具 | |
| CN216575205U (zh) | 一种螺栓生产用高效冲压装置 | |
| CN2495395Y (zh) | 粉末压铸机 | |
| CN222268309U (zh) | 一种铁艺家具折弯装置 | |
| CN215392460U (zh) | 一种冶金压制装备用模具 | |
| JP4023057B2 (ja) | プレス機械 | |
| CN219820054U (zh) | 一种方便取料的陶瓷成型压力机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040702 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070124 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090204 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100216 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100315 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100406 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100414 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150423 Year of fee payment: 5 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4498526 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |