JPH0577100A

JPH0577100A - 粉末を圧縮して得る長尺物の成形方法

Info

Publication number: JPH0577100A
Application number: JP26261791A
Authority: JP
Inventors: Takeo Nakagawa; 威雄中川; Hideaki Tsuru; 英明鶴; Zenji Inaba; 善治稲葉; Takayuki Taira; 尊之平; Masaki Muranaka; 正樹村中
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-30
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JP2720120B2

Abstract

(57)【要約】【目的】軸方向において粉末密度の低い部分がない長
尺物を、圧縮成形で得ること。【構成】一サイクルの成形工程に、粉末充填ステップ
と圧縮ステップを、圧縮ステップ後に成形空間を軸方向
へ延長しながら、交互に繰り返し、前回の圧縮ステップ
で形成された成形部分に今回の圧縮ステップにより形成
される成形部分を圧縮方向に順次連結し、長尺物を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガイドロッドやプラ
ンジャなど、断面の径寸法に対し長手方向の軸寸法が比
較的長い長尺物を粉末の圧縮によって得るための粉末圧
縮成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉末の圧縮成形によって、長尺物を、そ
の軸方向（長手方向）を圧縮方向に一致させて成形する
と、図５のように軸方向の中間部で圧縮密度が低下し、
成形品である圧粉体ａの強度が低下する傾向がある。な
お、符号ｂは上パンチ、同ｃは下パンチ、同ｄはダイで
ある。これは、中間部では両端部における粉末粒子間の
摩擦抵抗によって圧縮力が減殺されるためと考えられ
る。しかし、従来の粉末成形機は、一サイクルが、成形
空間に対する一回の粉末充填ステップとその圧縮ステッ
プで構成されるので、長尺物をその軸方向に圧縮して成
形する場合、成形空間がどうしても深くなり、結局、中
間部の粉末密度が低い成形品しか得られない。

【０００３】また、従来の成形機では粉末を異ならせる
などして、例えば図６のように金属粉による導電部分
（ｍ）とセラミック粉による絶縁部分（ｓ）が軸方向で
交互に形成されているような、部分的に特性の異なる成
形物（圧粉体ａ）を得ることはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、軸方向に
おいて粉末密度の低い部分がない長尺物を圧縮成形で得
ることができる粉末圧縮成形方法の提供を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一サイクルの成形工程に
粉末充填ステップと圧縮ステップを、圧縮ステップ後に
成形空間を軸方向へ延長しながら、交互に繰り返す。こ
れにより、前回の圧縮ステップで形成された成形部分に
今回の圧縮ステップにより形成される成形部分を圧縮方
向に順次連結し、長尺物を成形する。

【０００６】

【作用】圧縮成形作用が部分的に順次行われ、全体が均
一な粉体密度とされる。前回の成形部分に次の成形部分
を圧縮によって連結する手段により、全体として一体の
長尺成形品が構成される。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明方法を実施するために用いる
縦型の粉末圧縮成形機１（以下、単に成形機１という）
である。成形機１は、中央部にダイ２、第１パンチ３、
第２パンチ４が成形機１に設定した垂直な一本の圧縮軸
線ｚを軸線として同軸に配置されている。ダイ２は、ベ
ース５に支持されたダイプレート６の中央に交換可能に
取り付けられており、上下に貫通した孔を有する。ダイ
プレート６の上面にはエアアクチュエーター７によっ
て、図に示すホームポジション位置とダイ２の位置を往
復移動するフィーダー８が配置されている。なお、図示
していないが、フィーダー８には成形用の粉末が常時供
給されている。

【０００８】ベース５上には２本または４本の垂直なガ
イドバー９，９が平行に立設されており、その上端は上
機枠１０で連結されている。そして、ガイドバー９，９
にはベース５と上機枠１０との間で、上方から中機枠１
１、上可動枠１２および下可動枠１３が平行にそれぞれ
上下に摺動可能に装着され、上機枠１０と中機枠１１は
クランク機構１４で結合され、このクランク機構１４は
上機枠１０に取り付けられたリンク駆動用サーボモータ
ー１５で駆動される。クランク機構１４の駆動側軸１
６、従動側軸１７は、上記の圧縮軸線ｚに沿って配置さ
れている。

【０００９】中機枠１１と上可動枠１２は、ボールねじ
１８とボールナット１９からなるねじ・ナット機構２０
で結合され、この機構２０は中機枠１１に取り付けた上
サーボモーター２１でボールネジ１８が回動されること
により駆動される。符号２２は、そのための伝動機構で
プーリーとタイミングベルトで構成されている。同様
に、下可動枠１３とベース５は、ボールねじ２４とボー
ルナット２３からなるねじ・ナット機構２５で結合さ
れ、この機構２５は、ベース５に取り付けた下サーボモ
ーター２６でボールネジ２４が回動されることにより駆
動される。符号２７はその伝動機構である。そして、上
記の第１パンチ３は上可動枠１２の下面に、第２パンチ
４は下可動枠１３の上面にそれぞれ圧力センサー２８，
２９を介して固定されている。

【００１０】成形機１は、コンピューター内蔵数値制御
装置（ＣＮＣ）３０やサーボアンプ３１を有する制御装
置３２を備え、上記のリンク駆動用サーボモーター１
５、上サーボモーター２１、下サーボモーター２６、エ
アアクチュエーター７、および上、下の圧力センサー２
８，２９が接続されている。ＣＮＣ３０とサーボアンプ
３１は図２の構成を備え、リンク駆動用サーボモーター
１５のサーボ回路３１ａ、第１パンチ３のサーボ回路３
１ｂおよび第２パンチ４のサーボ回路３１ｃを備える。
なお、上記のサーボモーターはそれぞれにエンコーダー
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃを備え、また、それぞれにブレーキを
備える。

【００１１】ＣＮＣ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３
３、メモリー３４、サーボインターフェース３５、手操
作入力装置３６および入出力回路（ＤＩ／ＤＯ）３７な
どを備え、バス３８で相互に接続されている。メモリー
３４は成形機１の制御プログラムを記憶したＲＯＭや演
算処理などにおいてデータを一時記憶するためなどに使
用されるＲＡＭ、その他マクロプログラムや各種設定値
を記憶したメモリーなどからなる。サーボインターフェ
イス３５は各サーボ回路３１（ａ〜ｃ）のそれぞれに移
動指令（Ｌ）、トルクリミット指令（Ｔ）を出力できる
ようになっている。

【００１２】各サーボ回路３１（ａ〜ｃ）は、回路３１
ｃのみを具体的に示しているが、従来のサーボ回路と基
本的に同じであり、エラーレジスタ３９（ａ〜ｂ）、デ
ジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）４０（ａ〜
ｂ）、速度電圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器）４１、補正器４
２、トルクリミット回路４３、Ｄ／Ａ変換器４４、補正
器４５および電力増幅器４６を備える。

【００１３】そして、ＣＮＣ３０からサーボインターフ
ェイス３５を介して単位時間の移動量であるパルス列で
構成された移動指令が入力されると、この移動指令とエ
ンコーダＰｃ（Ｐａ，Ｐｂ……以下同じ）で検出したサ
ーボモーター２６の実際の移動量との差分をエラーレジ
スタ３９（ａ〜ｃ…以下、上記基本の部分について同
じ）で算出し、これをＤ／Ａ変換器４０で速度指令値と
してのアナログ量電圧に変換する。さらに、この回路で
は応答性を良くするために速度フィードバックがおこな
わており、エンコーダＰｃからの信号をＦ／Ｖ変換器４
１で電圧に変え、サーボモーター２６の実際の速度に対
応する電圧を上記速度指令値から減算し、その差、すな
わち、指令速度と実速度との誤差を補正器４２で増幅し
てトルク指令として出力する。

【００１４】このトルク指令はサーボモーター２６の電
機子に流す電流値に対応する電圧として出力されるもの
で、このトルク指令に対し、サーボモーター２６の出力
トルクを制限するためのトルクリミット回路４３が設け
られており、このトルクリミット回路４３の出力に対
し、さらに応答性を良くするため、サーボモーター２６
の電機子電流を検出する電流検出器４７からの電機子電
流に対応する電圧がフィードバックされ、上記トルク指
令と電機子電流のフィードバック信号との差を補正器４
５で増幅し、電力増幅機４６で増幅してサーボモーター
２６を駆動制御する。なお、Ｄ／Ａ変換器４４はＣＮＣ
３０からのトルクリミット指令値をアナログ信号に変換
してトルクリミット回路４３に印加するためのものであ
る。

【００１５】本発明方法は、成形機１の次の作動によっ
て実行される。必要な成形プログラムやデータは入力ず
みであるとする。また、ＣＮＣ３０内部でのデータや信
号の授受および処理は従来と格別異ならないので作動の
みを記載する。作動の当初、第１パンチ３は、ダイプレ
ート６の上方に退避した位置にあり、上可動枠１２はね
じナット機構２０が伸長して中機枠１１に対して間隔を
とった位置となっている。第２パンチ４はそのパンチ面
をダイプレート６の上面と一致させている。この位置が
第１パンチ３、第２パンチ４のホームポジションとなっ
ている。

【００１６】下サーボモーター２６が駆動され、伝動機
構２７を介してねじナット機構２５が作動し、下可動枠
１３が設定量ｈ1 だけ下降され（図３イ）、成形空間
４８（図１）が形成される。そして、サーボモーター２
６にはブレーキが作動する。この成形空間４８は、実際
には成形品として得ようとする圧粉体ａの軸方向の一部
であり成形空間４８ａとする。エアアクチュエータ７が
駆動されてダイ２までフイーダー８が往復移動し、上記
の成形空間４８ａに成形用の粉末が充填される（図３
イ）。リンク駆動用サーボモーター１５が駆動されてク
ランク機構１４が作動し、第１パンチ３が設定位置まで
下降する（図３ロ）。上サーボモーター２１にはブレ
ーキが掛けられている。これにより、成形空間４８ａの
粉体が圧縮され、部分圧粉体ａ1 （成形部分）が得られ
る。

【００１７】なお、粉体の圧縮に際しては、成形品とし
て得ようとする圧粉体ａの寸法を重視する場合と粉体密
度を重視する場合があり、寸法を重視する場合は上記の
ように第１パンチ３の移動量を設定値とする位置制御で
行い、粉体密度を重視する場合は第１パンチ３が下降す
るときにサーボモーター１５のサーボ回路３１ａに、Ｃ
ＮＣ３０から設定圧縮力に対応するトルクリミット指令
が出され、サーボモーター１５の出力、すなわち、圧縮
力を設定値として圧縮が行われる。この場合、圧縮終了
はリミット値に到達した後、所定時間の経過後である。
さらに、粉体部分における実際の圧縮力を設定圧縮力に
一致させるために、第１パンチ３による圧縮力を検出す
る圧力センサー２８（または、２９）の検出出力を利用
して、ＣＮＣ３０から出力されるトルクリミット指令の
値自体をフィードバック制御することもある。なお、図
３、図４において圧力センサー２８，２９は図３（ロ）
にしか示していないが、どの図にも示されるべきもので
ある。

【００１８】上記において、第１回の粉末充填ステッ
プ、圧縮ステップは終了する。ついで、ＣＮＣ３０は上
サーボモーター２１および下サーボモーター２６に同じ
移動指令を出し、第１パンチ３と第２パンチ４を同期し
て下方へｈ2 だけ移動させる。すなわち、前回に圧縮成
形された圧粉体ａ1 をｈ2 だけ下方へ移動する（図３
ハ）。そして、ＣＮＣ３０は上サーボモーター２１と下
サーボモーター２６とのリンク作動を解き、下サーボモ
ーター２６にブレーキを作動してその位置を固定した
後、上サーボモーター２６を駆動して第１パンチ３を上
方のホームポジション位置に退避させる。これにより、
ダイ２の個所には前回の圧粉体ａ1 を底面とした新たな
成形空間４８ｂが形成される（図３ニ）。すなわち、
前回の成形空間４８ａが圧縮軸線ｚの方向に延長され
る。圧縮軸線ｚは最終的な成形品の軸方向（長手方向）
と一致するものである。

【００１９】ついで前回と同様に、フィーダー８によっ
て上記の新たな成形空間４８ｂに粉末が充填され、同様
に圧縮成形される。新たな圧粉体ａ2 は前回の圧粉体ａ
1 の上部に充填された粉末が直接に圧縮されて形成され
るために、圧粉体ａ1 と一体化してしまう。なお、延長
される成形空間４８の深さｈは、供給される粉末の特性
や各段階で設定する圧縮力の大きさによって異なる。そ
して、上記において、延長された成形空間４８ｂの深さ
ｈ2 が前回の成形空間４８ａの深さｈ1 と異なる場合
は、その差分を上サーボモーター２１を駆動して吸収す
る。このようにすれば、上記の深さが異なることに起因
するリンク機構１４の作動角度（伸長度）に変化を与え
ずにすみ、前回と同様に圧縮に関し、最適な作動角度を
維持できる。作動角度の変化を許容できる時は、上サー
ボモーター２１を駆動することなく、リンク駆動用サー
ボモーター１５によるリンク機構１４の伸長度が変化し
て、上記の差分が吸収される。

【００２０】次に、図３ハの場合と同様にして圧粉体
ａ1 ，ａ2 が第１、第２のパンチ３，４に挾まれた形で
そのままｈ3 だけ下方へ移動された後、第１パンチ３が
ホームポジションに退避する。これにより、圧粉体ａ2
の上方にさらに成形空間４８ｃが成形空間４８（ａ，
ｂ）を延長して形成される（図４ホ）。以下、同様に
して、続く粉末充填ステップによって延長された成形空
間４８ｃに粉末が充填され、ついで、圧縮ステップによ
って圧粉体ａ3 が一体に成形され、さらに圧粉体ａ1 〜
ａ3 が下方に移動されて成形空間４８（ａ〜ｃ）が延長
される（図４ヘ）。ただし、延長が可能な範囲は、主
としてダイ２の深さにより限定される。

【００２１】このようにして、粉末充填ステップと圧縮
ステップを圧縮ステップの後に成形空間を延長しながら
繰り返し、必要とする長さの成形品（圧粉体ａ1 〜ａn
）を得られたところで一サイクルの成形を終了し、成
形空間４８を延長するタイミングに、上パンチ３をホー
ムポジションまで退避させた後、下パンチ４のパンチ面
をダイ２の上面まで移動して成形品をダイプレート６の
上面に押出す。この時、上パンチ３は下パンチ４と共に
同期して移動させても良い。成形品である長尺の圧粉体
ａは、各段階で十分に圧縮されているので全体として粉
末密度に差が少なく、強度が高い。

【００２２】この成形方法は、異種の粉末を順次圧縮成
形して一体とし、軸方向で特性の異なる部分からなる成
形品を簡単に得ることができる。すなわち、各段階で成
形空間４８に充填する粉末を必要なものに変更すれば良
い。ただし、能率的に成形を行うには、フィーダー８を
各粉末の種類毎に準備しておくのが好ましい。

【００２３】以上は実施例である。本発明方法を実施す
る装置として、サーボモーターで駆動されるクランク機
構やねじナット機構を備えたものを示したが、本発明方
法はこのような駆動源や装置の構造により限定されな
い。ただし、実施例のようにサーボモーターを使用する
ものでは、パンチの位置や圧縮力に付いて細かな制御を
行い易く、本発明方法がより良く実施され得る。また、
成形空間の延長は、パンチに対しダイプレート６を移動
することによって行うこともできる。

【００２４】

【発明の効果】成形品として、粉末密度が均一で、軸方
向の中間部においても強度が高い長尺の圧粉体を得られ
る。また、軸方向で部分的に特性を異ならせた圧粉体を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】概略で示す正面図。

【図２】制御装置のブロック図。

【図３】作動の順序を示す図。

【図４】作動の順序を示す図。

【図５】従来例を説明するための正面図。

【図６】従来例を説明するための正面図。

【符号の説明】

２ダイ３第１パ
ンチ４第２パンチａ圧粉体４８成形空間４８（ａ，ｂ…）延長さ
れた成形空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平尊之山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地フアナツク株式会社商品開発研究所内 (72)発明者村中正樹山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番地フアナツク株式会社商品開発研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形空間に充填された粉末をパンチで圧
縮し成形する方法であって、一サイクルの成形工程に粉
末充填ステップと圧縮ステップを、圧縮ステップ後に成
形空間を軸方向へ延長しながら、交互に繰り返し、前回
の圧縮ステップで形成された成形部分に今回の圧縮ステ
ップにより形成される成形部分を圧縮方向に順次連結し
ていくことを特徴とした粉末を圧縮して得る長尺物の成
形方法。