JPH10244398A - 粉末成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の外形をバランスよく構成できる多段粉
末成形機を得ること。 【解決手段】 ダイス２１と，下降して粉末８０を加圧
する上パンチ１１と，上昇して加圧する複数の下パンチ
２２１〜２２３と，上パンチを昇降させる上部昇降手段
１０と，下パンチをそれぞれ昇降させる複数の油圧又は
空気圧式の昇降手段を有する下部昇降手段２０とを有し
ており，下部昇降手段は，シリンダーと，シリンダーロ
ッドに対して直角の方向に延設され下パンチを上部に取
り付けるパンチプレート２４１〜２４３とを有する。シ
リンダーのセットは，ダイスの中心軸の周りに対称形に
配置された複数のシリンダー２３１〜２３６からなるセ
ットである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，段付き形状の成形品を加圧成形
する粉末成形機に関する。

【０００２】

【従来技術】粉末をプレスして所定の形状に成形する粉
末成形機において，面が平らでないいわゆる段付きの形
状に成形する場合，段付き部を成形する下パンチは複数
必要となる。そして，各下パンチを別個のシリンダーに
より個々に操作して段付き部を形成する。即ち，例えば
三段に段差のある成形品を加工する場合には，図１１に
示すように，ダイス９１の中に粉末を充填し，三つの下
パンチ９３１〜９３３と上パンチ９２により上下より粉
末を加圧する（特開平５−１４６８９６号公報参照）。

【０００３】そして，上パンチ９２は上部に固定された
上部シリンダー９２１に操作されて所定の加圧力により
下降する。一方，第１の下パンチ９３１は，第１パンチ
プレート９３４を介して第１油圧シリンダー９４１によ
り所定の加圧力で上昇し，第２の下パンチ９３２は，第
１油圧シリンダー９４１のピストン９４２に穿設された
貫通穴の中を通る中継部品９３５，９３６を介して第２
油圧シリンダー９４３により所定の加圧力で上昇する。
また，第３の下パンチ９３３は，第２油圧シリンダー９
４３のピストン９４４に穿設さられた貫通穴の中を通っ
て中継部品９３７〜９３９を介してプレス本体９１０に
固定されている。

【０００４】そして，ダイス９１は，上ブロック９１１
及びガイドシヤフト９１２を介して下ブロック９１３に
連結されており，プレス本体９１０の下部に固定されて
いる下部シリンダー９４５により，第１〜第３パンチ９
３１〜９３３とは独立に移動可能である。上記のよう
に，ダイス９１と下パンチ９３１〜９３３との間に相対
運動を生じさせるシリンダー９４１，９４３，９４５及
び上記中継部品等は，コアロッド９４９の周りに上下方
向に配置されている。

【０００５】そして，各油圧シリンダー９４１，９４
３，９４５は，以下に述べるように制御される。本装置
９の制御部は，図１２に示すように，制御用コンピュー
ター９５１，サーボアンプ９５２，油圧サーボ弁９５
３，油圧シリンダー９２１，９４１，９４３，９４５，
および上記油圧シリンダー９２１，９４１，９４３，９
４５のロッドの位置を検出するリニアセンサー９５５と
を有する。同図において，符号９５６は油圧源であり，
油圧サーボ弁９５３，油圧シリンダー９２１，９４１，
９４３，９４５に油圧を供給する。

【０００６】そして，成形品の形状に対応して制御用コ
ンピューター９５１から発せられる指令値ｘｏとリニア
センサー９５５から出力される油圧シリンダー９２１，
９４１，９４３，９４５のロッドの位置信号ｘ１とを比
較し，サーボアンプ９５２を介して油圧サーボ弁９５３
を操作し，油圧シリンダー９２１，９４１，９４３，９
４５を駆動し，所定の形状に成形する。

【０００７】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の多
段粉末成形機９には，次のような問題点がある。その第
一点は，精度の高い成形品，特に大型の高精度の成形品
を得ようとすると，装置が大型になり，設置上の制約が
大きくなることである。すなわち，大型の成形品を精度
よく成形するためには，応答特性を良好にし油圧シリン
ダーのパワーを大きくする必要があり，これを成形段数
に対応した数だけ設けるため全体が大型になる。

【０００８】特に，大型のものでは装置の高さが高くな
るという点が問題である。例えば，クラッチハブ，カム
シャフトプーリ，タービンハブ等を成形する場合には，
２００トン程度のプレスの加圧力が必要であるが，成形
機が約６．５〜７．０ｍの高さとなる。そのため，通常
の製造工場に粉末成形機を設置する場合には，約２．０
〜２．５ｍ程度の地下ピットを設けて地上の高さを抑制
し，装置がセットされている。そのため，工場のレイア
ウトの変更などに対して柔軟性がなく，柔軟に製造ライ
ンを構築する妨げとなっている。

【０００９】第２の問題点は，充分な成形精度が得にく
いことである。即ち，図１１，図１２に示す構成と制御
方式により成形を実施した場合に，上下のパンチ９２，
９３１〜９３３の加圧動作により粉末が固まっていく過
程の中で，油圧シリンダー９２１，９４１，９４３，９
４５の受ける負荷が短時間の内に大幅に増加するように
なり，制御用コンピューター９５１の指令に対するパン
チ９２，９３１〜９３３の動作の遅れが大きくなる。換
言すれば，指令に対する応答速度が変化し精度が悪化す
るということである。

【００１０】その結果，パンチ９２，９３１〜９３３が
最終目標位置まで到達する時間が予定より長くかかった
り，また一定の速度で動作させながら成形したいといっ
た成形条件に対して，その条件通りに成形できないとい
う事態が発生する。また，成形精度を妨げる他の要因と
して，作動油の温度変化による成形精度の低下の問題が
ある。例えば連続運転をした場合に，作動油の温度（粘
度）が変化し，油圧シリンダーの操作位置が当初より変
化して，誤差を生じさせる。

【００１１】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであり，装置の外形形状を特定の方向にが大
型化することなくバランスよく構成することができると
共に成形精度を高めることのできる多段粉末成形機を提
供しようとするものである。

【００１２】

【課題の解決手段】本発明は，粉末を段差のある形状に
圧縮成形する粉末成形機であって，成形する粉末を収容
するダイスと，ダイスの粉末収容部に向かって下降し加
圧する上パンチと，ダイスの粉末収容部において上昇し
加圧する複数の下パンチと，上記上パンチを昇降させる
油圧又は空気圧式の上部昇降手段と，上記下パンチを昇
降させる複数の油圧又は空気圧式のシリンダーを有する
下部昇降手段とを有しており，上記下部昇降手段は，上
下方向に進退するロッドを有するシリンダーと，上記シ
リンダーロッドに対して直角の方向に延設され上記下パ
ンチを上部に取り付けると共に上記シリンダーに駆動さ
れて昇降するパンチプレートとを有しており，単一の下
パンチを駆動するためのシリンダーのセットは，ダイス
の中心軸に設けられた単数のシリンダーからなるセット
またはダイスの中心軸の周りに対称形に配置された複数
のシリンダーからなるセットであることを特徴とする粉
末成形機にある。

【００１３】本発明において特に注目すべきことは，下
部昇降手段が，上方向に作動するシリンダーと，上記シ
リンダーロッドに対して直角の方向に延設され下パンチ
を上部に取り付けたパンチプレートとを有し，下パンチ
を駆動するためのシリンダーのセット（但し一個のシリ
ンダーからなるものをセットの概念に含む）は，ダイス
の中心軸に設けられた単数のシリンダーからなるセット
とダイスの中心軸の周りに対称形に配置した複数のシリ
ンダーからなるセットのいずれかであり，下パンチの数
だけのシリンダーセットがあることである。

【００１４】そもそも，下パンチは複数あるから，下パ
ンチを駆動するためのシリンダーのセットは複数必要で
ある。本発明において注目すべき第１点は，下パンチを
取り付けるパンチプレートがシリンダーロッドと直角方
向に延設されていることである。そのため，パンチを駆
動するシリンダーは上記パンチプレートに横方向（パン
チプレートの延設方向）に並べて取り付けることができ
る。そして，その横方向の取付位置は，パンチプレート
の横幅だけの自由度がある。

【００１５】従って，各下パンチを駆動する複数のシリ
ンダーのセット（１個のシリンダーの場合もセットの概
念に含む）を横方向に配置することができる。一方，図
１１に示した従来の粉末成形機においては，横方向に延
びる本発明で言うパンチプレートがなく，下パンチの数
だけのシリンダーをほぼ縦方向に一線に並べている。そ
のため，従来装置では，装置が縦横のバランスに欠けて
縦長になり，前記のように地下ピットを設ける必要があ
るなど，工場のレイアウトの変更などに対して柔軟性が
なく，柔軟に製造ラインを構築する妨げとなっていた。

【００１６】しかしながら本発明では，横方向に延設さ
れたパンチプレートにより，シリンダーを横方向に配置
することができるため，装置が縦長とならず縦横の長さ
をバランスよく設定することが可能となる。なお，下パ
ンチを駆動するためのシリンダーのセットは，ダイスの
中心軸に設けられた単数のシリンダーからなるセットで
あるか，ダイスの中心軸の周りに対称形に配置した複数
のシリンダーからなるセットのいずれかである。

【００１７】そして，ダイスの中心軸に設けたシリンダ
ーは，その縦方向の配置数と共に装置を縦方向のばす要
因となり，横方向に配置したシリンダーはその配置数と
共に装置を横方向にのばす要因となる。また，シリンダ
ーをダイスの中心軸に設ける場合には，図１１から容易
に分かるように，一個のシリンダーによってパンチを昇
降することができる。しかしながら，シリンダーをダイ
スの中心軸の周りに配置する場合には，パンチプーレー
トに作用する力が中心軸に関してアンバランスにならな
いように，シリンダーは軸の周りに対称に複数（少なく
とも左右に２個）配置する必要がある。

【００１８】そして，単一の下パンチを駆動するための
シリンダーセットがダイスの中心軸の周りにシリンダー
が対称形に複数配置されているパンチの下部昇降手段に
おいては，請求項２記載のように，シリンダーに固定さ
れた駆動ブロックと，前記パンチプレートと上記駆動ブ
ロックとの間に介設するダンパー部材とを設け，上記ダ
ンパー部材を，前記ダイスの中心軸と同一の軸心を有す
るコアロッドと，上記コアロッドの周りにリング状に形
成されたダンパーシリンダーとにより構成することが好
ましい。そして，このダンパーシリンダーは，上記駆動
ブロックにおいて上記コアロッドの周囲に凹設され作動
流体を充填してなる圧力室と，この圧力室から突設され
上記パンチプレートに頭部を固定してなるロッドと，こ
のロッドの脚部に延設され上記圧力室に上下の圧力が平
衡した状態で収容されたピストンとにより構成する。

【００１９】これによって，パンチプレートが傾くこと
なく，水平状態で昇降させることが可能となる。即ち，
ダイスの中心軸にしてパンチプレートの左右にシリンダ
ーを直接取り付けたばあいには，シリンダーの特性や作
動流体の圧力の差により，パンチプレートが傾斜するこ
とにがあるが，上記のようにパンチプレートと駆動ブロ
ックとの間にダンパー部材を介設させてパンチプレート
を駆動することにより，パンチプレートを水平に保持す
ることができる。

【００２０】即ち，上記ダンパー部材を，前記ダイスの
中心軸と同一の軸心を有するコアロッドと，上記コアロ
ッドの周りにリング状に形成された以下に述べるダンパ
ーシリンダーとにより構成し，ダンパーシリンダーは，
上記駆動ブロックにおいて上記コアロッドの周囲に凹設
され作動流体を充填してなる圧力室と，この圧力室から
突設され上記パンチプレートに頭部を固定してなるリン
グ状のロッドと，このロッドの脚部に延設され上記圧力
室に上下の圧力が平衡した状態で収容されたピストンと
により構成する。

【００２１】その結果，流体は，圧力室の中でどの壁面
に対しても一定の圧力で作用するから，その結果，リン
グ状の上記ロッドは，一定の均一な力でパンチプレート
を押し上げることになる。そして，上記圧力室の圧力は
複数のシリンダーの推力の合計値によるものであり，シ
リンダーの推力のアンバランスは解消される。また，ロ
ッドのリング形状は，中心軸のまわりに円形に形作られ
ているから，パンチプレートを水平に押し上げることが
できる。

【００２２】そして，同様に，上部昇降手段は，請求項
３に記載のように，上下方向に進退するロッドを有する
上部シリンダーと，上記上部シリンダーのロッドに対し
て直角の方向に延設され上記上パンチを下部に取り付け
ると共に上記上部シリンダーに駆動されて昇降する上部
パンチプレートとにより構成することが好ましい。そし
て，単一の上パンチを駆動するための上部シリンダーの
セットは，ダイスの中心軸に設けられた単数のシリンダ
ーからなるセットまたはダイスの中心軸の周りに対称形
に配置された複数のシリンダーからなるセットとする。

【００２３】上記のように，横方向に延びるパンチプレ
ートを介してパンチを駆動することにより，前記の下パ
ンチの場合と同様に，複数の上パンチを設けた場合にも
横方向にシリンダーを配置し，装置の縦方向の長さが大
きくなるのを抑制することができる。

【００２４】そして，上パンチを駆動するための上部シ
リンダーがダイスの中心軸の周りに対称形に複数配置さ
れている上部昇降手段においては，請求項４に記載のよ
うに，上記上部シリンダーに固定された上部駆動ブロッ
クと，前記上部パンチプレートと上記上部駆動ブロック
との間に介設された上部ダンパー部材とを設けることが
好ましい。

【００２５】そして，上記ダンパー部材は，前記ダイス
の中心軸と同一の軸心を有する上部コアロッドと，上記
上部コアロッドの周りにリング状に形成されたダンパー
シリンダーとを備えるように構成し，このダンパーシリ
ンダーを，上記上部駆動ブロックにおいて上記上記コア
ロッドの周囲に凹設され作動流体を充填してなる圧力室
と，この圧力室から突設され上記上部パンチプレートに
頭部を固定してなるロッドと，このロッドの脚部に延設
され上記圧力室に上下の圧力が平衡した状態で収容され
たピストンとにより構成する。

【００２６】その結果，前記のように，リング状の上記
ロッドは，圧力室の流体の作用による一定の均一なバラ
ンスした力によりパンチプレートを押し上げることがで
き，横方向にシリンダーを配置しても水平にかつ精度よ
くパンチを昇降させ成形精度を良好にすることができ
る。そして，上パンチを複数設けるばあいには，請求項
５に記載のように，１個の上パンチを駆動するための上
部シリンダーのセットは，ダイスの中心軸に単数設けら
れた単一のシリンダーからなるセットと，ダイスの中心
軸の周りに対称形に複数配置された複数のシリンダーか
らなるセットとにより構成することが好ましい。

【００２７】単数のシリンダーからなるセットを設ける
ことによりパンチを駆動することにより，シリンダーの
数を少なくすることができるからである。そして，請求
項６記載のように，上記ダンパーシリンダーの構造を，
作動流体の圧力を操作することによりピストンの昇降が
可能であるようにすることにより，パンチの昇降を上記
ピストン（ロッド）の昇降によっても行うことが可能と
なる。すなわち，上シリンダーまたは下シリンダーによ
るパンチの昇降に加えて，ダンパーシリンダーによるパ
ンチプレートの昇降により，パンチを昇降させることも
可能となる。

【００２８】また，請求項７に記載のように，制御手段
により以下に述べるように油圧シリンダーを制御するこ
とにより，図１２に示した従来の装置よりも高精度で成
形することが可能となる。即ち，上下の昇降手段のシリ
ンダーを油圧シリンダーとすると共に，上記油圧シリン
ダーを制御する制御手段を設け，制御手段には，上記油
圧シリンダーを駆動する電気操作式の油圧サーボ弁と，
上記油圧サーボ弁を操作するサーボアンプと，上記サー
ボアンプに制御指令を発するコントローラと，上記油圧
シリンダーの操作量を検知する位置センサーと，上記サ
ーボ弁の入力油圧及び出力油圧の圧力を検知する圧力セ
ンサーとを備える。

【００２９】そして，上記コントローラは，上記位置セ
ンサー及び圧力センサーの出力信号に基づいて，上記油
圧シリンダーの負荷状態及び上記サーボ弁の入出力間の
弁差圧の値に対応して上記サーボアンプに対する指令値
を補正するようにする。即ち，コントローラは，位置セ
ンサーの信号によりシリンダーの移動量又は位置を検出
し，この検出された実際値が目標値となるように制御す
るが，このとき目標値と実際値との偏差ΔＬだけに基づ
いて直接的に上記サーボアンプに対する指令値を発する
ことはしない。

【００３０】例えば，コントローラからサーボアンプに
対する指令値は，サーボ弁の出力側の油圧から油圧シリ
ンダーの負荷状態を知り，シリンダーの応答特性の変化
分を補正した指令を発する。またサーボ弁の入出力間の
弁差圧を知って，この弁差圧を補正するように上記指令
値の値を修正する。その結果，上記のような補正を行わ
ない図１２に示した従来装置に比べて成形精度を向上さ
せることができる。

【００３１】更に，請求項８に記載のように，作動油の
油温を検知する温度センサーを設け，作動油の油温に基
づいてサーボアンプに対する指令値を補正することが好
ましい。油温の変化により粘度等の作動油の特性が変わ
り，これによってサーボ弁及び油圧シリンダーの特性が
変化するから，この特性の変化を織り込んだ指令値をサ
ーボアンプに発することにより，成形精度を更に向上さ
せることができるからである。

【００３２】

【発明の実施の形態】

実施形態例 本例は，図１，図４，図５に示すように，粉末８０を段
差のある形状に圧縮成形する粉末成形機１であって，成
形する粉末８０を収容するダイス２１（固定ダイス２１
１，段取りダイス２１２，図４，図５）と，ダイス２１
の粉末収容部に向かって下降し加圧する上パンチ１１
（第１上パンチ１１１，第２上パンチ１１２，図４）
と，ダイス２１の粉末収容部において上昇し加圧する複
数の下パンチ２２１〜２２３と，上パンチ１１を昇降さ
せる油圧式の上部昇降手段１０と，下パンチ２１１〜２
２３をそれぞれ昇降させる複数の油圧式のシリンダー２
３１〜２３６を備えた下部昇降手段２０とを有してい
る。

【００３３】下部昇降手段２０は，上下方向に進退する
ロッドを有するシリンダー２３１〜２３６と，上記シリ
ンダー２３１〜２３６のロッドに対して直角の方向に延
設され下パンチ２１１〜２２３を上部に取り付けると共
にシリンダー２３１〜２３６に駆動されて昇降するパン
チプレート２４１〜２４３とを有している。１個の下パ
ンチ２１１〜２２３を駆動するためのシリンダー２３１
〜２３６のセットＳ１〜Ｓ３は，ダイス２１１，２１２
の中心軸の周りに対称形に配置された複数のシリンダー
からなるセットＳ１（２３１と２３２），Ｓ２（２３３
と２３４），Ｓ３（２３５と２３６）である。

【００３４】そして，下部昇降手段２０は，図５に示す
ように，シリンダー２３１〜２３６に固定された駆動ブ
ロック２５１〜２５３と，パンチプレート２４１〜２４
３と上記駆動ブロック２５１〜２５３との間に介設され
たダンパー部材２６１〜２６３とを有している。上記ダ
ンパー部材２６１〜２６３は，図６に示すように，ダイ
ス２１の中心軸と同一の軸心を有するコアロッド２２４
と，コアロッド２２４及び下パンチ２２１〜２２３の周
りにリング状に形成されたダンパーシリンダー２６４〜
２６６とを備えている。

【００３５】このダンパーシリンダー２６４〜２６６
は，図６に示すように，駆動ブロック２６１〜２６３に
おいてコアロッド２２４及び下パンチ２２１〜２２３の
周囲に凹設され作動流体を充填してなる圧力室２６７〜
２６９と，この圧力室２６７〜２６９から突設されパン
チプレート２４１〜２４３に頭部を固定してなるリング
状のロッド２７１〜２７３と，このロッド２７１〜２７
３の脚部に延設され圧力室２６７〜２７９に上下の圧力
が平衡した状態で収容されたピストン２７４〜２７６と
を有している。

【００３６】一方，上部昇降手段１０は，図４に示すよ
うに，上パンチ１１は２個（第１上パンチ１１１，第２
上パンチ１１２）設けられており，上下方向に進退する
ロッドを有する上部シリンダー１３１〜１３３と，上部
シリンダー１３１〜１３３のロッドに対して直角の方向
に延設され上パンチ１１１又は１１２を下部に取り付け
ると共に上部シリンダー１３１〜１３３に駆動されて昇
降する上部パンチプレート１４１，１４２とを有してい
る。

【００３７】また，上パンチ１１を駆動するための上部
シリンダーのセットＳ４，Ｓ５は，ダイス２１の中心軸
に単数設けられた単一のシリンダー１３３からなる第２
上パンチ１１２を駆動するセットＳ５と，ダイス２１の
中心軸の周りに対称形に２個配置されたシリンダー１３
１，１３２からなる第１パンチ１１１を駆動するセット
Ｓ４とからなる。

【００３８】そして，図７に示すように，第１上パンチ
１１１を駆動するための上部シリンダーセットＳ４は，
上部シリンダー１３１，１３２に固定された上部駆動ブ
ロック１５と，上部パンチプレート１４１と上部駆動ブ
ロック１５との間に介設された上部ダンパー部材１６と
を有している。上記ダンパー部材１６は，前記ダイス２
１１，２１２の中心軸と同一の軸心を有する上部コアロ
ッドとしての第２パンチ１１２と，第２パンチ１１２の
周りにリング状に形成されたダンパーシリンダー１６１
とからなる。

【００３９】このダンパーシリンダー１６１は，図８に
示すように，上部駆動ブロック１５において上記第２パ
ンチ１１２の周囲に凹設され作動流体を充填してなる圧
力室１６２と，圧力室１６２から下方に突設され上部パ
ンチプレート１４１に頭部を固定してなるリング状のロ
ッド１６３と，このロッド１６３の脚部に延設され圧力
室１６２に上下の圧力が平衡した状態で収容されたピス
トン１６４とを有している。また，上部のダンパーシリ
ンダー１６１は，油圧を操作することによりピストン１
６４及びロッド１６３の昇降が可能である。

【００４０】そして，上下の昇降手段１０，２０のシリ
ンダー１６１，１６２，２３１〜２３６は油圧シリンダ
ーであると共に，上記油圧シリンダーを制御する制御手
段３０（図９）が設けられている。制御手段３０は，上
記油圧シリンダーを駆動する電気操作式の油圧サーボ弁
３１と，油圧サーボ弁３１を操作するサーボアンプ３２
と，サーボアンプ３２に制御指令を発するコントローラ
（マイクロプロセッサ）３３と，油圧シリンダーの操作
量を検知する位置センサー（リニアセンサー）３４１〜
３４９（図１）と，サーボ弁３１の入力油圧及び出力油
圧の圧力を検知する圧力センサー３５１，３５２とを有
している。

【００４１】また，コントローラ３３は，位置センサー
３４１〜３４９及び圧力センサー３５１，３５２の出力
信号ｐ１，ｐ２に基づいて，油圧シリンダーの負荷状態
及びサーボ弁３１の入出力間の弁差圧Δｐを算出し，油
圧シリンダーの負荷状態及びサーボ弁３１の入出力間の
弁差圧Δｐに対応してサーボアンプ３２に対する指令値
を補正して油圧シリンダーを制御する。また，制御手段
３０は，作動油の油温を検知する温度センサー３６１を
備えており，コントローラ３３は，作動油の油温に基づ
いてサーボアンプ３２に対する指令値を補正する。

【００４２】以下，それぞれについて説明を補足する。
図１，図４に示すように，支柱４２に固定された上固定
ブロック４１には，その中心部に形成された孔内に第２
上シリンダー１３３が固定されている。また，上固定ブ
ロック４１において第２上シリンダー１３３を中心にし
た対称な位置には，一対の第１上シリンダー１３１，１
３２のピストンロッド１３４，１３５の一端が固定され
ている。

【００４３】また，上固定ブロック４１の下方には，中
間ブロック４６に下端を固定したガイドロッド４６１，
４６２が立設されており，ガイドロッド４６１，４６２
に摺動可能に支承された第２上パンチプレート１４２が
配設されている。そして，第２上パンチプレート１４２
の上面中心部には，第２上シリンダー１３３に液密的に
摺動可能に嵌挿されたピストン１３９に一端を固定され
たロッド１３６の他端が固定されている。また，第２上
パンチプレート１４２の下面中心部には，コアロツド２
２４及び第３下パンチ２２３に対向して下方に延びる第
２上パンチ１１２が固定されている。

【００４４】また，第２上プレート１４２と中間ブロッ
ク４６との間には，ガイドロッド４６１，４６２に摺動
可能に支承された第１上プレート１４１が配置されてお
り，第１上プレート１４１の中心部には，第２上パンチ
１１２が軸方向に移動自在に挿入される軸孔が穿設され
ている。そして，第１上プレート１４１の下面には，円
筒形状の第１上パンチ１１１が第１，第２下パンチ２２
１，２２２に対向して突設されており，第１上パンチ１
１１には上記第２上パンチ１１２を摺動可能に嵌挿する
内孔が穿設されている。

【００４５】なお，第１，第２上プレート１４１，１４
２の横端部には，軸方向の位置を検知する位置センサー
（リニアセンサー）３４１，３４２が取付られており，
その出力信号は，前記コントローラ３３に送られる。ま
た，第１，第２プレート１４１，１４２の間には，上駆
動ブロック１５が配設されており，上駆動ブロック１５
の上面には第１，第２上シリンダー１３１，１３２が固
定されており，第１，第２上シリンダー１３１，１３２
には，液密的にピストン１３７，１３８（図７）が移動
可能なように収容されている。そして，ピストン１３
７，１３８を端部に取り付けるロッド１３４，１３５の
他端部は上固定ブロック４１に固定されている。

【００４６】また，図４に示すように，第２上プレート
１４１と上駆動ブロック１５の間には，油圧操作信号に
より両部材１４１，１５を互いに固定させ，又は開放す
るベアロック６０が介設されている。上記ベアロック６
０は，第２上プレート１４２に固定されて下方に延び上
駆動ブロック１５を貫通するロッド６１と，上駆動ブロ
ック１５にロッド６１の外周を包囲するように固定され
るスリーブ６２とからなる。

【００４７】図１０に模式的に示すように，スリーブ６
２の内周には，油圧源に接続された油道６２１が形成さ
れており，圧油が供給されない場合には，同図（ａ）に
示すようにスリーブ６２の内周はロッド６１の外周に圧
接し，いわゆる締まりばめ状態となり，ロッド６１をロ
ック状態とし，第２上プレート１４２と上駆動ブロック
１５を一体的に移動させる。そして，スリーブ６２の油
道６２１に油圧が印加されると，スリーブ６２は同図
（ｂ）に示すように半径方向に拡大され，スリーブ６２
とロッド６１との係合状態を解除し，第２プレート１４
２と上駆動ブロック１５とが相対移動可能となる。

【００４８】また，上駆動ブロック１５の中心部には，
図７，図８に示すように，上第２パンチ１１２が軸方向
に移動可能に嵌挿される内孔を有する上ダンパーシリン
ダー１６１が配設されている。ダンパーシリンダー１６
１の圧力室１６２には，ピストン１６４が液密的に摺動
可能に嵌挿されており，ピストン１６４と一体のロッド
１６３の下端部は第１プレート１４１に固定されてい
る。

【００４９】そして，上固定ブロック４１の下面には，
図７に示すように，第１，第２上シリンダー１３１，１
３２のロッド１３４，１３５を結ぶ直線上の対称な位置
にあって，上シリンダー１３１，１３２よりも外径方向
に延びるストッパシリンダ５５１，５５２が固定されて
いる。ストッパシリンダ５５１，５５２は，液密的に摺
動自在に嵌挿されたピストン５５５，５５６と，内径方
向に延びるロッド５５３，５５４とを有しており，ロッ
ド５５３，５５４の先端には，第１，第２上シリンダー
１３１，１３２と係脱可能なストッパー５５７，５５８
が固定されている。

【００５０】上部昇降手段１０は，初期状態では，図４
に示す状態にあり，ベアロック６０は，図１０（ａ）に
示す縛りばめの状態である（油圧供給なし）。また，第
１，第２上シリンダー１３１，１３２のピストン１３
７，１３８の上方の油圧室に油圧が供給され，ベアロッ
ク６０の縛りばめ状態を介して，第１，第２上プレート
１４１，１４２及び上駆動ブロック１５を保持する。な
お，上ダンパーシリンダー１６１の上下の油圧室には，
その受圧面積の差によってピストン１６４（ロッド１６
３）に軸方向の偏荷重が生じないよう，バランスする油
圧が供給されている。

【００５１】この状態から，第３上シリンダー１３３の
上部油圧室に油圧が供給されると，図７に示すように，
第１，第２上プレート１４１，１４２及び上駆動ブロッ
ク１５は一体的に下降する。このとき，第１，第２上シ
リンダー１３１，１３２の上油圧室の作動油は，図示し
ないリリーフ弁を開弁することにより排出される。そし
て，第１，第２上プレート１４１，１４２及び上駆動ブ
ロック１５が所定の位置まで下降したことを，リニアセ
ンサー３４１，３４２（図４）により検知すると，スト
ッパシリンダ５５１，５５２に油圧が供給され，ストッ
パー５５７，５５８が径方向の中心側に伸張し，第１，
第２シリンダー１６１，１６２の上部に圧接して，静止
する。

【００５２】そして，ベアロック６０のスリーブ６２の
油道６２１に圧油が供給され，ロッド６１とスリーブ６
２のロック状態が，解除される。次いで，第３シリンダ
ー１３３及び上ダンパーシリンダー１６１に圧油を供給
し，第２上パンチ１１２及び第１上パンチ１１１を別個
に下降させ，これによって粉末８０を圧接する。なお，
このとき，第３シリンダー１３３の上部油圧室に対する
圧油の供給による反力が図示上向きに働き，固定ブロッ
ク４１を反り返らせるように作用するが，ストッパー５
５７，５５８が第１，第２シリンダー１３１，１３２に
係合しているため，上駆動ブロック１５の上方への移動
が阻止される。

【００５３】一方，下部昇降手段２０と関連の部材にお
いては，図５に示すように，中間ブロック４６の中心部
の外側に固定ダイス２１１を，その内側に段取りダイス
１１２を置き，ダイスの内側に成形用の粉末８０を収容
する。そして，下パンチは，第１〜第３下パンチ２２１
〜２２３からなり，一番外側の第１下パンチ２２１は，
下固定ブロック４９に固定された第１，第２下シリンダ
ー２３１，２３２により駆動される。すなわち，第１，
第２下シリンダー２３１，２３２により駆動される第１
駆動ブロック２５１から第１ダンパーシリンダー２６４
を介して第１パンチプレート２４１に変位が伝えられ，
第１パンチプレート２４１に固定された第１下パンチ２
２１が駆動される。

【００５４】同様に，第２下パンチ２２２は，第３，第
４シリンダー２３３，２３４と，第３，第４シリンダー
２３３，２３４により駆動される第２駆動ブロック２５
２と，第２ダンパーシリンダー２６５と，第２パンチプ
レート２４２とを介して昇降駆動される。また，第３下
パンチ２２３は，第５，第６シリンダー２３５，２３６
と，第５，第６シリンダー２３５，２３６により駆動さ
れる第３駆動ブロック２５３と，第３ダンパーシリンダ
ー２６６と，第３パンチプレート２４３とを介して昇降
駆動される。

【００５５】そして，図６に示すダンパーシリンダー２
６４〜２６６の上下の圧力室には，その受圧面積の差に
よりにピストン２７４〜２７６（ロッド２７１〜２７
３）に軸方向の偏荷重が生じないよう，受圧面の力をバ
ランスさせる油圧が供給されている。また，コアロッド
２２４は，図５に示すように，下固定ブロック４９に取
り付けられたセンターシリンダー２３７により駆動され
る。即ち，コアロッド２２４は，下駆動ブロック２５４
に固定されており，下駆動ブロック２５４はセンターシ
リンダー２３７により駆動されて昇降する。

【００５６】なお，同図において，符号４２３，４２４
は，駆動ブロック２５１〜２５４及び下パンチプレート
２４１〜２４３を摺動可能に支承する下ガイドロッドで
ある。そして，各下パンチプレート２４１〜２４３及び
下駆動ブロック２５４の左右には，下パンチプレート２
４１〜２４３及び下駆動ブロック２５４の位置を検知す
る位置センサー（リニアセンサー）３４３〜３４９が取
り付けられており，その出力信号は前記コントローラ３
３に入力される。

【００５７】なお，図示を省略していますが，駆動ブロ
ック２５１〜２５３の自重を支えるために，各駆動ブロ
ック２５１〜２５３には前記ベアロック（図１０）のス
リーブが設けられており，ベアロックのロッドは，第
１，第２駆動ブロック２５１，２５２については中間ブ
ロック４６に，第３ブロック２５３は下固定ブロック４
９に固定されている。

【００５８】そして，コントローラ３３は，以下に述べ
るように装置を制御する。図９に示すように，シリンダ
ー（パンチプレート）の移動量を前記位置センサー３４
１〜３４９により検知し，その出力信号ｓはコントロー
ラ３３に送られる。そして，出力信号ｓはコントローラ
３３内において指令値ｓｏと比較され，差値Δｓ（＝ｓ
ｏ−ｓ）に対応した第１指令値ｃ１が第１演算装置３３
１から発せられ，後述する第１，第２補正指令値ｃ２，
ｃ３と共にサーボアンプ３２に送られる。

【００５９】また，圧力センサー３５２によりシリンダ
ーの入力油圧（サーボ弁３１の出力）ｐ２，即ちシリン
ダーの負荷の大きさが検知され，これに基づいて第１補
正指令値ｃ２が第１補正演算装置３３２から発せられ
る。そして，サーボ弁３１の入出力部の圧力差Δｐ（＝
ｐ１−ｐ２）に基づく圧力誤差の補正指令値ｃ４が第２
補正演算装置３３３から，圧力制御アンプ３１１に対し
て送られ，圧力制御弁３１２を介してサーボ弁３１を操
作する。符号３１３は圧力制御弁３１２の油圧源であ
る。

【００６０】また，サーボ弁３１の作動油の温度は，温
度センサー３６１により測定され，温度によって変化す
る作動油の特性の変化を補正する。即ち，温度センサー
３６１の出力温度Ｔ１を基準温度Ｔｏと比較し，第３補
正演算装置３３４から第２補正指令値ｃ３が発せられ
る。そして，同図が示すように，サーボアンプ３２には
上記補正指令ｃ２，ｃ３を含んだ指令ｃｏが指令され
る。

【００６１】その結果，本例の装置１においては，シリ
ンダーの負荷変動による誤差，作動油の温度変化による
誤差，およびサーボ弁３１の誤差を補償することが可能
となり，精度の高い成形が可能となる。また，本例で
は，図１に示すように，複数のシリンダー２３１〜２３
７を横方向に一線に配置することができるから，装置１
を縦方向及び横方向にバランスよく構成することができ
る。

【００６２】本例の粉末成形機１をより具体的なものに
適用した例では，例えばクラッチハブ等を成形するため
の２００トンの加圧力を有するものの場合には，従来の
装置においては，縦約７ｍ，横約２ｍであったものが，
本例では縦約４．５ｍ，横約２ｍとなり，バランスのよ
い構成とすることができた。

【００６３】

【発明の効果】上記のように，本発明によれば，装置の
外形形状を特定の方向にが大型化することなくバランス
よく構成することができると共に成形精度を高めること
のできる多段粉末成形機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例の粉末成形機の正面断面図。

【図２】実施形態例の粉末成形機の平面図。

【図３】実施形態例の粉末成形機の上部昇降手段近傍の
正面図。

【図４】実施形態例の粉末成形機の上部昇降手段近傍の
正面断面図。

【図５】実施形態例の粉末成形機の下部昇降手段近傍の
正面断面図。

【図６】図５の第１ダンパーシリンダー近傍の拡大断面
図。

【図７】図４の要部拡大図。

【図８】図７の上部ダンパーシリンダー近傍の拡大図。

【図９】実施形態例の制御手段のブロック図。

【図１０】実施形態例のベアロックの模式的断面図
（（ａ）は通常の油圧非作動時，（ｂ）は油圧作動
時）。

【図１１】従来の粉末成形機の断面図。

【図１２】従来の粉末成形機の制御ブロック図。

【符号の説明】

１０．．．上部昇降手段， １１．．．上パンチ， ２０．．．下部昇降手段， ２２１〜２２３．．．下パンチ， ２１．．．ダイス ２３１〜２３６．．．シリンダー， ２４１〜２４３．．．下部パンチプレート， ８０．．．粉末，

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末を段差のある形状に圧縮成形する粉
   末成形機であって，成形する粉末を収容するダイスと，
   ダイスの粉末収容部に向かって下降し加圧する上パンチ
   と，ダイスの粉末収容部において上昇し加圧する複数の
   下パンチと，上記上パンチを昇降させる油圧又は空気圧
   式の上部昇降手段と，上記下パンチを昇降させる複数の
   油圧又は空気圧式のシリンダーを有する下部昇降手段と
   を有しており，上記下部昇降手段は，上下方向に進退す
   るロッドを有するシリンダーと，上記シリンダーロッド
   に対して直角の方向に延設され上記下パンチを上部に取
   り付けると共に上記シリンダーに駆動されて昇降するパ
   ンチプレートとを有しており，１個の下パンチを駆動す
   るためのシリンダーのセットは，ダイスの中心軸に設け
   られた単数のシリンダーからなるセットまたはダイスの
   中心軸の周りに対称形に配置された複数のシリンダーか
   らなるセットであることを特徴とする粉末成形機。
2. 【請求項２】 請求項１において，前記単一の下パンチ
   を駆動するためのシリンダーセットがダイスの中心軸の
   周りに対称形に複数配置されている下部昇降手段におい
   ては，前記シリンダーに固定された駆動ブロックと，前
   記パンチプレートと上記駆動ブロックとの間に介設され
   たダンパー部材とを有しており，上記ダンパー部材は，
   前記ダイスの中心軸と同一の軸心を有するコアロッド
   と，上記コアロッドの周りにリング状に形成されたダン
   パーシリンダーとを備えており，このダンパーシリンダ
   ーは，上記駆動ブロックにおいて上記コアロッドの周囲
   に凹設され作動流体を充填してなる圧力室と，この圧力
   室から突設され上記パンチプレートに頭部を固定してな
   るリング状のロッドと，このロッドの脚部に延設され上
   記圧力室に上下の圧力が平衡した状態で収容されたピス
   トンとを有していることを特徴とする粉末成形機。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において，前記
   上部昇降手段は，上下方向に進退するロッドを有する上
   部シリンダーと，上記上部シリンダーのロッドに対して
   直角の方向に延設され上記上パンチを下部に取り付ける
   と共に上記上部シリンダーに駆動されて昇降する上部パ
   ンチプレートとを有しており，１個の上パンチを駆動す
   るための上記上部シリンダーのセットは，ダイスの中心
   軸に設けられた単数のシリンダーからなるセットまたは
   ダイスの中心軸の周りに対称形に配置された複数のシリ
   ンダーからなるセットであることを特徴とする粉末成形
   機。
4. 【請求項４】 請求項３において，前記上パンチを駆動
   するための上部シリンダーがダイスの中心軸の周りに対
   称形に複数配置されている上部昇降手段においては，上
   記上部シリンダーに固定された上部駆動ブロックと，前
   記上部パンチプレートと上記上部駆動ブロックとの間に
   介設された上部ダンパー部材とを有しており，上記上記
   ダンパー部材は，前記ダイスの中心軸と同一の軸心を有
   する上部コアロッドと，上記上部コアロッドの周りにリ
   ング状に形成されたダンパーシリンダーとからなり，こ
   のダンパーシリンダーは，上記上部駆動ブロックにおい
   て上記上記コアロッドの周囲に凹設され作動流体を充填
   してなる圧力室と，この圧力室から突設され上記上部パ
   ンチプレートに頭部を固定してなるリング状のロッド
   と，このロッドの脚部に延設され上記圧力室に上下の圧
   力が平衡した状態で収容されたピストンとを有している
   ことを特徴とする粉末成形機。
5. 【請求項５】 請求項４において，前記上パンチは複数
   設けられており，１個の上パンチを駆動するための上部
   シリンダーのセットは，ダイスの中心軸に単数設けられ
   た単一のシリンダーからなるセットと，ダイスの中心軸
   の周りに対称形に複数配置された複数のシリンダーから
   なるセットとからなることを特徴とする粉末成形機。
6. 【請求項６】 請求項２から請求項５のいずれか１項に
   おいて，前記ダンパーシリンダーは，作動流体の圧力を
   操作することによりピストン及びロッドの昇降が可能で
   あることを特徴とする粉末成形機。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれか１項に
   おいて，前記上下の昇降手段のシリンダーは油圧シリン
   ダーであると共に，上記油圧シリンダーを制御する制御
   手段が設けられており，上記制御手段は，上記油圧シリ
   ンダーを駆動する電気操作式の油圧サーボ弁と，上記油
   圧サーボ弁を操作するサーボアンプと，上記サーボアン
   プに制御指令を発するコントローラと，上記油圧シリン
   ダーの操作量を検知する位置センサーと，上記サーボ弁
   の入力油圧及び出力油圧の圧力を検知する圧力センサー
   とを有しており，上記コントローラは，上記位置センサ
   ー及び圧力センサーの出力信号に基づいて，上記油圧シ
   リンダーの負荷状態及び上記サーボ弁の入出力間の弁差
   圧の値に対応して上記サーボアンプに対する指令値を補
   正することを特徴とする粉末成形機。
8. 【請求項８】 請求項７において，前記制御手段は，作
   動油の油温を検知する温度センサーを備えており，前記
   コントローラは，作動油の油温に基づいて前記サーボア
   ンプに対する指令値を補正することを特徴とする粉末成
   形機。