JPH02251398A - 粉末成形プレス方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、セラミックスや金属粉末等を成形するための
粉末成形プレス方法及び装置に関するものである。

［従来の技術］ 近年、金属やセラミックス等の粉末を高温に加熱しなが
ら加圧成形を行い所望の形状とする粉末成形プレス法が
、金属基複合材料や各種セラミックス部品等の製造に用
いられている。

従来、前記粉末成形プレス法に使用される粉末成形プレ
ス装置は、一般には第３図に示されるように、加熱炉ａ
内の断熱加熱室す内に設置されたコンテナＣに対し、上
部ステムｄのみを図示しない駆動シリンダに連結して可
動に配設し、下部ステムｅは固定として、ワークｒを高
温下で圧縮成形するようになっており、又、特殊なもの
としては、第４図に示されるように、上部ステムｄのみ
ならず、下部ステムθも駆動シリンダ（図示せず）によ
って上下動可能に構成されたものがあった。尚、第４図
中第３図と同一の符号を付したものは同一物を示してい
る。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、第３図に示されるような片押しの粉末成
形プレス装置では、加圧時、上部ステムｄを下降させる
と、ワークｒを形成する粉末の移動量は、上部ステムｄ
付近が最も大きく下部ステムｅに近づくに従って、小さ
くなるため、ワークｒの密度が下部ステムθ側はど粗く
なる。こうした密度の不均一は、前記ワークｆの高さＨ
と外径りに関係し、特にＨ／Ｄの値が０．５以上になる
とその傾向が著しくなり、製品品質の低下を引き起こし
ていた。

一方、第４図に示されるような両押しの粉末成形プレス
装置では、互いに近接する方向に駆動される上部ステム
ｄ及び下部ステムｅによってワーク「を加圧するので、
その中間点に於ける粉末移動量が最小となり、密度の不
均一もＨ／Ｄの値が１．０〜１．５以下であれば製品の
品質に殆ど影響せず、前述の片押しのものに比べて有利
となりしかしながら、圧縮時には、対向する加圧能力の
等しい駆動シリンダによって上部ステムｄ及び下部ステ
ムｅを、ワーク「の中間点を変化させることなく該ワー
クｒがその中間点を原点として常に対称寸法となるよう
駆動しなければならず、前記両駆動シリンダの速度制御
が複雑になるという欠点を有していた。

本発明は、斯かる実情に鑑み、加圧成形品の品質低下を
防止し得且っ複雑な速度制御等も不要な粉末成形プレス
方法及び装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本方法発明は、一対の開放端を有する中空のコンテナに
固定ステムと可動ステムを対向させて嵌入しワークを加
圧成形する粉末成形プレス方法に於いて、固定ステムに
対し可動ステムを所望の加圧速度で移動せしめ、可動ス
テムの加圧速度未満の移動速度で前記コンテナを前記可
動ステムの移動方向と同方向に移動せしめるとともに、
前記コンテナの移動速度を前記可動ステムの移動速度を
越えない範囲内で士所定％変動せしめることを特徴とす
るものであり、本装置発明は、一対の開放端を有する中
空のコンテナに固定ステムと可動ステムを対向させて嵌
入し、可動ステムアクチュエータを駆動源としてワーク
を加圧成形する粉末成形プレス装置に於いて、前記コン
テナを前記固定ステム及び可動ステムに対し摺動可能に
嵌合せしめると共に、該コンテナを駆動するコンテナア
クチュエータを設け、前記可動ステムの加圧速度を検出
する速度検出器を設け、前記コンテナの移動速度を検出
する速度検出器を設け、前記速度検出器で検出された可
動ステムの加圧速度に基づき前記可動ステムを設定され
た所望の加圧速度で移動させるための制御信号を前記可
動ステムアクチュエータへ出力すると共に、前記両速度
検出器で検出された可動ステムの加圧速度及びコンテナ
の移動速度に基づき前記コンテナを前記可動ステムの加
圧速度未満の移動速度で移動させ且つ該移動速度を前記
可動ステムの移動速度を超えない範囲内で士所定％変動
させながら前記コンテナを移動させるための制御信号を
前記コンテナアクチュエータへ出力する制御装置を設け
たことを特徴とするものである。

［作　　　用］ 本発明方法では、固定した一方のステムに対し近接する
方向に他方のステムが所望の加圧速度で移動し、該他方
のステムの加圧速度未満の移動速度でコンテナか前記他
方のステムの移動方向と同方向に移動すると共に、該コ
ンテナの移動速度が士所定％の範囲で変動しながら加圧
成形が行われる。

又、本発明装置では、可動ステムの加圧速度が速度検出
器により検出され、検出された加圧速度に基づいて、制
御装置に於いて、上部ステムを設定された所望の加圧速
度で移動させるための制御信号がステムアクチュエータ
へ出力されると共に、コンテナの移動速度が速度検出器
により検出され、前記検出された可動ステムの加圧速度
及び検出されたコンテナの移動速度に基づいて、制御装
置に於いて、コンテナを他方のステムの加圧速度未満の
移動速度で移動させ且つ該移動速度を士所定％の範囲で
変動させながら前記コンテナを移動させるための制御信
号がコンテナアクチュエータへ出力され、前記他方のス
テム及びコンテナが夫々所望の速度で移動して加圧成形
が行われる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例であり、ビ
ット１上に設置されたベース２の上面に支持ブロック３
を固定し、該支持ブロック３中央部に、先端にダミーブ
ロック４か固着された下部ステム５を立設すると共に、
前記ベース２上方に支柱６を介して配設されたクラウン
７に、ステム用油圧シリンダ２９を鉛直下向きに嵌着し
、該ステム用油圧シリンダ２９のロッド９の先端に、ス
テムスライドｌＯを取付け、該ステムスライド１０下面
に支持ブロック１１を固定し、該支持ブロック１１中央
部に、先端にダミーブロック１２が固着された上部ステ
ム１３を、前記下部ステム５と同一軸芯となるよう固着
する。

一方、前記ベース２に、コンテナ用油圧シリンダ３０を
前記ピットｌ内へ向は鉛直下向きに嵌着し、該コンテナ
用油圧シリンダ３０のロッド１５先端に、ヨークフレー
ム１６を取付け、該ヨークフレーム１６上に支持ロッド
１７を、該支持ロッド１７先端部が前記ベース２の貫通
孔１８及び支持ブロック３の貫通孔１９を貫通して支持
ブロック３上に突出するよう取付け、該支持ロッド１７
先端部に、前記上下部ステム１３，５の嵌挿孔２０を有
するコンテナ２１を固定し、該コンテナ２１を前記下部
ステム５に沿い昇降可能となるよう配設する。

更に、前記上部ステム１３の加圧速度（下降速度）Ｖｓ
を検出する速度検出器２２（図示しないが、例えばステ
ムスライドｌＯに一端を支持したラックとベース２に支
持されたビニオンで駆動されるエンコーダ等）と、前記
コンテナ２１の移動速度（下降速度）Ｖｃを検出する速
度検出器２３（図示しないが、例えばヨークフレーム１
Ｂに一端を支持したラックとベース２に支持されたビニ
オンで駆動されるエンコーダ等）とを配設し、前記速度
検出器２２から入力される検出信号Ｓｉ＋に基づいて前
記上部ステム１３が設定された所望の加圧速度Ｖｓで移
動しているかどうか判断し、前記上部ステム１３を設定
された所望の加圧速度Ｖｓで下降させるための制御信号
Ｓｏｔを前記ステム用油圧シリンダ２９の切換バルブ８
へ出力するよう構成した演算器２４と、前記速度検出器
２２．２３から人力される検出信号Ｓ１＋　、　３１２
の差を求める比較器２５と、該比較器２５での比較結果
に基づき前記コンテナ２１を前記上部ステム１３の加圧
速度ＶＳに対し０％を超え１００％未満の所望の移動速
度Ｖｃで下降させ且つ該移動速度Ｖｃを前記上部ステム
１３の移動速度Ｖｃを越えない範囲内で士所定％変動さ
せながら前記コンテナ２１を下降させるための制御信号
ＳＯ２を、前記コンテナ用浦圧シリンダ３０の切換バル
ブ１４へ出力するよう構成した演算器２６とからなる制
御袋Ｒ２７を設ける。

尚、図中、２８は予成形されたワークを示している。

次に、上記実施例の作動を説明する。

先ず、コンテナ用油圧シリンダ３０を所要量伸長させて
コンテナ２１を下部′ステム５先端のダミーブロック４
がコンテナ２１の上面より僅かに突出する位置迄下降せ
しめると共に、前記ステム用油圧シリンダ２９を所要量
収縮させて上部ステム１３を前記コンテナ２１の嵌挿孔
２０より引き抜いた状態で、図示しないマニプレータを
用いて例えば予成形されたワーク２８を下部ステム５上
に同君となるよう載置する。この後、前記コンテナ２１
を所要量上昇させて、該コンテナ２１内に前記ワーク２
８が収容された状態とすると共に、前記上部ステム１３
の先端のダミーブロック１２の下端面が前記ワーク２８
上面に当接する位置まで下降せしめる。

この状態から、ステム用油圧シリンダ２９及びコンテナ
用油圧シリンダ３０を駆動するのであるが、予め制御装
置２７の演算器２４にＦ部ステム１３の加圧速度ｖｓを
設定しておくと、速度検出器２２にて検出される上部ス
テム１３の実際の加圧速度が検出信号Ｓｉ＋とじて制御
装置２７の演算器２４に人力され、該演算器２４で上部
ステム１３が設定された加圧速度ＶＳで移動しているか
どうかが判断され、該演算器２４から切換バルブ８へ制
御信号Ｓｏ＋が出力されてステム用油圧シリンダ２９が
駆動され、上部ステム１３が加圧速度Ｖｓで下降すると
共に、予め前記制御装置２７の演算器２６に、コンテナ
２１の移動速度ＶＣの加圧速度Ｖｓに対する割合と、コ
ンテナ２１の移動速度ＶＣの速度変動させる範囲（士所
定％）を設定しておくと、速度検出器２２．２３にて検
出される上部ステム１３の実際の加圧速度及びコンテナ
２１の実際の移動速度が夫々検出信号Ｓｌ＋　＋　３１
２として制御装置２７の比較器２５へ人力されて比較さ
れ、該比較器２５での比較結果が演算器２６へ人力され
、該演算器２６から、コンテナ２Ｉの移動速度ＶＣが上
部ステム１３の加圧速度Ｖｓに対し０％を越え１００％
未満の所望の速度に設定され且つ移動速度Ｖｃに士所定
％の速度変動が与えられるよう、切換バルブ１４へ制御
信号ＳＯ２が出力され、コンテナ２１が所望の速度で下
降し、ワーク２８の加圧成形が行われる。

ここで、第２図（イ）（ロ）は、前記コンテ＋２１の移
動速度Ｖｃを上部ステム１３の加圧速度Ｖｓに対し５０
％の速度に設定し且つ速度変動を±Ｏとした場合の加圧
成形開始時と加圧成形終了時を示すものであり、図中、
Ｈｌは粉末供給高さ、Ｈｌは加圧成形終了高さ、Ｓは粉
末か加圧成形中に移動する量、γＲは加圧成形後の真密
度比を示しており、この場合、前記コンテナ２１を基準
として考えれば、前記上部ステム１３及び下部ステム５
が互いに近接する方向にＶｓ／２の加圧速度で移動する
こととなり、実質的に両押しプレスとして機能し、加圧
成形中に粉末が移動しないＳ−Ｏの点がＨ１／２からＨ
２／２に位置するので、加圧成形後の真密度比γＲがワ
ーク２８の高さ方向で改善され、製品の均密変化に役立
つ。

更に、加圧成形中、コンテナ２１の移動速度を例えばＶ
ｃ＝Ｖｓ／２±α（α≠０）にサイクリックに変動させ
てやれば、第２図（ロ）の点線で示すようにより一層製
品を均密変化させることも可能であり、多段のもののよ
うな複雑な形状の粉末成形にも対応し得、極めて有効と
なる。

又、前記上部ステム１３及びコンテナ２１の速度制御に
於いて対象となる原点は、前記下部ステム５　（ダミー
ブロック４）の上端面（加圧面）であって固定であるた
め、従来のように時時刻刻変化するワーク２８の中間点
を演算する必要がな（、前記上部ステム１３及びコンテ
ナ２１の速度制御が容易となる。

しかも、前記コンテナ用油圧シリンダ３０に要求される
合計能力は、原則的には前記ステム用油圧シリンダ２９
の駆動時に発生する［コンテナ内側壁面圧×ワーク側面
積Ｘ摩擦係数］によって決定され、ワーク２８の材質、
寸法等により異なるが、通常、ステム用油圧シリンダ２
９の合計能力の０．２〜０．５倍程度となり、従来の両
押しプレスのように上下ステム用油圧シリンダを設ける
ものに比べ、全体として油圧シリンダ能力の削減を図る
ことができると共に、速度制御用油圧回路の容量も小さ
くできる。

尚、本発明は、前記実施伊ｒにのみ限定されるものでは
なく、切換バルブ８．１４により作動するステム用、コ
ンテナ用油圧シリンダ２９．３０の代わりに、油圧モー
タ等のアクチュエータを用いて上部ステム１３、コンテ
ナ２１を夫々駆動するようにしてもよいこと、上部ステ
ム１３を固定とし、下部ステム５を可動としてもよいこ
と、等本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種々変
更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の粉末成形プレス方法及び装置
によれば、一方のステムが固定であり、構造的には片押
しのプレスであるが、実質的には両押しプレスと同様に
機能させ得ると共にコンテナの移動速度を加圧成形中に
変動させ得るため、加圧成形品が複雑な形状のものであ
ってもその密度の不均一を改善し品質低下を防止できる
と共に、ステム及びコンテナの速度制御も容易となると
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示す側断
面図、第２図（イバロ）は加圧成形開始時と加圧成形終
了時の粉末の状態説明図、第３図は従来の片押しの粉末
成形プレス装置を示す側断面図、第４図は従来の両押し
の粉末成形プレス装置を示す側断面図である。 ５は下部ステム、８はステムアクチュエータ、１３は上
部ステム、１４はコンテナアクチュエータ、２１はコン
テナ、２２．２３は速度検出器、２７は制御装置、２８
はワーク、２９はステム用油圧シリンダ（可動ステムア
クチュエータ）、３０はコンテナ用油圧シリンダ（コン
テナアクチュエータ）、Ｖｓは加圧速度、Ｖｃは移動速
度、Ｓ１＋　、　ＳＩ２は検出信号、Ｓｏ＋　、　ＳＯ
２は制御信号を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一対の開放端を有する中空のコンテナに固定ステム
   と可動ステムを対向させて嵌入しワークを加圧成形する
   粉末成形プレス方法に於いて、固定ステムに対し可動ス
   テムを所望の加圧速度で移動せしめ、可動ステムの加圧
   速度未満の移動速度で前記コンテナを前記可動ステムの
   移動方向と同方向に移動せしめるとともに、前記コンテ
   ナの移動速度を前記可動ステムの移動速度を超えない範
   囲内で±所定％変動せしめることを特徴とする粉末成形
   プレス方法。 ２）一対の開放端を有する中空のコンテナに固定ステム
   と可動ステムを対向させて嵌入し、可動ステムアクチュ
   エータを駆動源としてワークを加圧成形する粉末成形プ
   レス装置に於いて、前記コンテナを前記固定ステム及び
   可動ステムに対し摺動可能に嵌合せしめると共に、該コ
   ンテナを駆動するコンテナアクチュエータを設け、前記
   可動ステムの加圧速度を検出する速度検出器を設け、前
   記コンテナの移動速度を検出する速度検出器を設け、前
   記速度検出器で検出された可動ステムの加圧速度に基づ
   き前記可動ステムを設定された所望の加圧速度で移動さ
   せるための制御信号を前記可動ステムアクチュエータへ
   出力すると共に、前記両速度検出器で検出された可動ス
   テムの加圧速度及びコンテナの移動速度に基づき前記コ
   ンテナを前記可動ステムの加圧速度未満の移動速度で移
   動させ且つ該移動速度を前記可動ステムの移動速度を超
   えない範囲内で±所定％変動させながら前記コンテナを
   移動させるための制御信号を前記コンテナアクチュエー
   タへ出力する制御装置を設けたことを特徴とする粉末成
   形プレス装置。