JPS63256296A

JPS63256296A - 粉末成形用ｎｃメカニカルプレス

Info

Publication number: JPS63256296A
Application number: JP9035187A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Aritoshi; 有年　弘幸; Masamichi Ozaki; 尾崎　正道; Masazane Tawara; 俵　将真; Narimitsu Ishiwata; 石綿　成光
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-10-24

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粉末、金属粉末、その他各種粉末
を適宜形状に圧縮成形する粉末成形用ＮＣメカニカルプ
レスに係り、特にプレスサイクルの自動補正と、押し出
し時の割れを防止した粉末成形用ＮＣメカニカルプレス
に関するものである。

〔従来の技術〕

粉末を圧縮成形する場合、パンチの軸線方向に著しく凹
凸があるなど複雑な形状を有する成形体は、多軸パンチ
プレスで圧縮成形を行なっていた。一般に成形体の寸法
は圧縮量に、密度は加圧力に１割れ現象は神し出し動作
に深い関連がある。

従来の多軸パンチプレスでは各パンチ毎に圧Ｍ４を充填
量、押し出し量を調整するためのすットが設置されてい
た。圧縮量は粉末を圧縮成形するときのパンチの移動ス
トロークであり。

成形体の寸法及びその精度に深い関連がある。

充填量は圧縮動作前の下パンチとダイスで形成される空
間に入る粉末の量である。パンチの加圧力はこの充填量
と圧縮量で決定され、成形体の密度に深い関連がある。

押し出し址は圧縮成形後の下パンチの上昇ストロークで
ある。

前記ナラ１〜各々の調整は試し打ちを繰返しながら、手
作業によって行なわれ、成形体の寸法や重量が設定条件
を満足するまで継続される。

この調整の後１本運転に移るが１本運転中においても、
成形体の品質を一定に保つため、作業者は一定時間毎に
成形品をサンプリングし。

その重量や寸法の計測を行ない、必要に応じて適宜補正
を行なっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の粉末成形用機械プレスでは、次に示す問題点があ
る。

各パンチの圧縮量、充填深さ、押し出し量の調整は手作
業によるため、再現性を得ることが難しく、未熟練者の
場合には多大の時間を要するため、生産性低下の原因と
なっていた。

本発明の目的は、生産性の向上、精密成形、割れ不良の
低減等を達成するため、各パンチ軸を独立に駆動し、各
パンチの成形荷重をロードセルで検出し、各パンチ位置
をパンチホルダに取り付けたリニアエンコーダで検出し
、駆動系をクローズドシステムとしたＮＣメカニカルプ
レスを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため１本発明は次に示す構成とし
た。即ち、サーボモータ、減速機及びリンク機構を有す
る上パンチ駆動機構と、サーボモータ、減速機、リンク
機構及び下主パンチと実質上同一方向同一距離だけ動く
主パンチ駆動部材を有する下主パンチ駆動機構と、サー
ボモータ、減速機及びボールネジを有する下副パンチ駆
動機構と、各パンチの駆動側部材に設置したロードセル
及びロードセルアンプからなる加圧力検出手段と、各パ
ンチの駆動側部材に連結したリニアエンコーダ及び増幅
変換器からなるパンチ位置検出手段と、前記加圧力検出
手段からの信号を受信するコンピュータと、前記パンチ
位置検出手段からの信号を受信し、ＮＣ及びシーケンサ
からなる制御装置面を有し、前記下副パンチ駆動機構は
前記下主パンチ駆動機構に取付けた構成とした。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例によるＮＣメカニカルプレス
の正面図であり、第２図は第１図の断面図である。第３
図は本発明の一実施例によるシステム構成図であり、第
４図は第３図のシステムの動作を行なうフローチャート
の一例であり、第５図は第４図の補正量演算の方法の一
例を示すグラフである６第１図および第２図において、下主パンチ１３は下主パ
ンチホルダ１２上に固定され、この下主パンチホルダ１
２はタイプレート１１上に固定されている。前記タイプ
レート１１は２本のロンド１０と両端をそれぞれ締結さ
れている。この２本のロンド１０は直線軸受１４を介し
てロードセルボックスフレーム７の両端に上下動自在に
装着され、かつロードセルボックスフレーム７の両端に
設置されているロードセル９上に、積載されている。Ｎ
Ｃメカニカルプレスのフレーム１５上に減速機２が固定
され、この減速機の入力軸側にはモータ１が、出力軸側
には軸３が連結され、この軸３にはリンク４、軸５、リ
ンク６が連結されている。リンク６はビン４６を介して
ロードセルボックスフレーム７に連結されている。ロー
ドセルボックスフレーム７は両端を直線案内８を介して
ＮＣメカニカルプレスのフレーム１６に固定されている
。

ロードセルボックスフレーム７の後部には減速ｆｉ１８
が固定され、この減速機１８の入力軸側にはモータ１７
が、出力軸側にはタイミングプーリ１９が連結されてい
る６０−ドセル２６を保持しているロードセルボックス
２５内にナツト２４がセットされており、このナラ１−
２４にはボールネジ２３が上下方向可動に取付けられて
いる。このボールネジ２３はベアリング２２で回転自在
にロードセルボックスフレーム７に取付けられ、下端に
はタイミングプーリ２１が固定され、このタイミングプ
ーリ２１はタイミングベルト２０を介してタイミングプ
ーリ１９と連結されている。ロードセルボックス２５は
直線案内２９を介して上下動のみできるようロードセル
ボックスフレーム７に取付けられている。下副パンチ２
８は王制パンチホルダ２７上部に固定され、この下請パ
ンチホルダ２７はロードセル２６上に積載されている。

ＮＣメカニカルプレスのフレーム４８に減速機３４が固
定され、この減速機の入力軸側にはモータ３３が、出力
軸側には軸３５が連結され、この軸３５にはリンク３６
．３７が連結されている。リンク３７はピン４７を介し
てロードセルボックス３８に連結されている。このロー
ドセルホックス３８は直線案内４２を介して上下方向の
み動くようブラケット４９に連結されている。このブラ
ケット４９はＮＣメカニカルプレスのフレーム１６に固
定されている。上バンチ４１は上パンチホルダ４０に固
定され、この、【−パンチホルダ４０はロードセル３９
に固定され、このロードセル３９はロードセルボックス
３８内に設置されている。上パンチホルダ４０は直線軸
受４３を介してブラケット４９に固定されている。下主
バンチ１３．下副パンチ２８及びトパンチ４１の集合部
にはダイス４５がセットされている。

第３図は主に制御系を表わすシステム構成図であり、ア
クチュエータ及びセンサ部分７２は各パンチ毎に３系統
必要であるが、本図においては１系統のみ示しである。

第３図において、ロードセル５４はロードセルボックス
５３で保持され、このロードセル５４上にはパンチホル
ダ５２を介してパンチ５１が取付けられている。ロード
セルボックス５３はリンク５５を介してサーボモータ５
６の出力軸に連結されており、このサーボモータ５６は
同軸上にタコジェネレータ５７が固定されており、各々
サーボドライブ回路を介して制御装置５９と電気的に接
続されている。リニアエンコーダ６５は、この可動部分
がパンチホルダ５２の動きに応じて動くようにパンチホ
ルダ５２に固定されており、さらに増幅変換器６６を介
して制御装置５９と電気的に接続されている。ロードセ
ル５４の出力はロードセルアンプ６８を介してコンピュ
ータ６３と電気的に接続されており、制御盤５９の出力
の一つがロードセルアンプ６８へ入るよう電気的に接続
されている。上限リミットスイッチ６９．原点前リミッ
トスイッチ７０及び下限リミットスイッチ７１は各々制
御装置と電気的に接続されており。

パンチ５１．パンチホルダ５２及びロードセルボックス
５３の動きに応じて所定の位置で作動するよう設置され
ている。制御装置５９は、ＣＲＴ６０．ＮＣ６１及びシ
ーケンサ６２で構成されており、さらにコンピュータ６
３と電気的に接続されている。ＣＲＴ６４はコンピュー
タ６３と電気的に接続されている。

次に上記構成の動作を説明する。

先ず機械系の始業点検を実施し、不具合の無いことを確
認した後、給粉装置（図示せず）に圧縮成形を行なう原
料の粉末を入れる。制御系の電源を入れ、リセット処理
を行ない、ＣＲＴ６４に表示される運転や備ＯＫの表示
を確認する。この時例えば、上バンチ４１系では上限リ
ミットスイッチを、下主パンチ１３及び不馴パンチ２８
系では下限リミットスイッチを作動させて無いなど初期
状態にない場合には、そのことを示す表示がＣＲＴ６４
上に現われ、Ｍ転はできない。このような場合は表示さ
れたその不具合箇所を初期状態になるよう整調した後運
転を行なう。

ＣＲＴ６４に運転準備ＯＫの表示がでたならば、圧縮成
形したい成形体名称と数量をコンピュータ６３を用いて
人力し、入力した成形体名称と数量をＣ’ＲＴ　６４上
で確認する。続いて運転実行の入力をコンピュータ６３
を用いて行なう。

運転実行の入力が行なわれるとコンピュータ６３は１サ
イクル分の制御データを制御装置５９内のＮＣ６１に送
り、ＮＣ６１は受は取った制御データをメモリに格納す
る。ＮＣ６１は格納した制御データを読み出しその運転
順序に基づきモータ１をサーボドライブ回路５８を介し
て回転させる。サーボモータにはタコジェネレータが同
軸上に連結されており、指令回転速度と実際回転速度の
差がサーボドライブ回路にフィードバックされ回転速度
の制御を行なう。

モータｌの回転は減速機２、軸３．リンク４゜軸５．リ
ンク６及びピン４６を介してロードセルボックスフレー
ム７に伝わる。ロードセルボックス７は直線案内８で上
下方向のみ動くようＮＣメカニカルプレスフレーム１６
に固定されており、モータ１はロードセルボックス７が
上昇する向きに回るので、このロードセルボックス７は
上昇する。ロードセルボックスフレーム７内にあるロー
ドセル９と、その上にあるロッド１０．タイプレート１
１．下主パンチホルダＩ２および下主バンチ１３はロー
ドセルボックスフレーム７と同時に上昇する。このとき
ロッド１０はロードセル９上に固定はされず離れないよ
うｖＬ載されているが、直線軸受１４を介してロードセ
ルボックスフレーム７に連結されているので、水平方向
には動くことなく、上下方向のみロードセル９の動きに
応じて動く、下副パンチ２８は下副パンチホルダ２７．
ロードセル２６、ロードセルボックス２５、ナツト２４
、ボールネジ２３、ベアリング２２を介してロードセル
ボックスフレーム７に装着されており、このときはモー
タ１７は回転しないので、ロードセルボックスフレーム
７と同時に上昇する。

即ち、下主パンチ１３と下副パンチ２８は同時に上昇す
る。パンチホルダの動きは、これに固定され連動するリ
ニアエンコーダ６５で電気信号に変換されさらに増幅変
換器６６でＮＣ６１が読み込める信号に変換されてＮＣ
６Ｌに送られＮＣ６１にて監視する。下主バンチ１３及
び下副パンチ２８は、成形体の種類で決まる所定の位置
、までダイス４５内を上昇する。所定の位置の確認はリ
ニアエンコーダ６５、増幅変換器６６を介してＮＣ６１
で行なう。

下主パンチ１３及び下副パンチ２８が所定の位置へ到達
したならば、ＮＣ６１はその信号をシーケンサ６２に送
り、シーケンサ６２はその信号を受は取り、給粉装置（
図示せず）を作動させる。ダイス４５に所定時間給粉を
行なった後、シーケンサ６２はＮＣ６１へ給粉終了の信
号を送る。

ＮＣ６１は給粉終了の信号を受は取り、サーボドライブ
回路を介して信号をモータ３３へ送る。モータ３３の出
力軸は減速機３４、輔゛−３５。

リンク３６，３７．ピン４７、ロードセルボックス３８
、ロードセル３９、上バンチホルダ４０及び上バンチ４
１に連結されており、モータ３３の回転によって下パン
チ４１は下降する。

このときｑ−ドセルボックス３８は直線案内４２を介し
てブラケット４９へ、上パンチホルダ４０は直線軸受４
３を介してブラケット４９へ連結されているので水平方
向には動くことなく、上下方向のみ動く、パンチホルダ
の動きはこれに固定されて連動するリニアエンコーダ６
５で電気信号に変換されさらに増幅変換器６６でＮＣ６
１が読み込める信号に変換されＮＣに送られて、ＮＣ：
６１にて監視する。ＮＣ６１はメモリに格納されている
データに基づき上パンチ４１を下降させ、成形体によっ
ては下主バンチ１３及び下副パンチ２８を上昇させ圧縮
成形を行なう。各パンチが所定の位置まで移動した時、
ＮＣ６１はシーケンサ６２を介して、コンピュータ６３
に加圧力読取り要求信号を出力し、上パンチの加圧力は
ロードセル３９で。

下主パンチの加圧力はロードセル９で、下副パンチの加
圧力はロードセル２６で検出し、それぞれの信号をロー
ドセルアンプ６８を通してコンピュータ６３は読取りを
行なう。

この後、上パンチを上昇させ、下副パンチは停止したま
ま即ちモータ１７は停止したまま。

モータ１を作動させ下主パンチ１３を」二昇させ成形体
をダイス４５より押し出す。本発明では下副パンチ２８
が、下副パンチホルダ２７、ロードセル２６．ロードセ
ルボックス２５、ナツト２４．ボールネジ２３、ベアリ
ング２２を介してロードセルボックスフレーム７に固定
されており、下副パンチ２８を駆動するためのモータ１
７を止め、モータ１を動かしロードセルボックスフレー
ム７を介して下主パンチ１３を動かしているので、下主
パンチ１３と下副バンチ２８は全く同時に同距離動く。

各パンチの動きを止めた時点で計測した各パンチの加圧
力が、コンピュータ６３内に登録しである設定圧力範囲
であるならば、ＣＲＴ６４に良品の表示を出す。第５図
はパンチ１頓についての圧縮量、パンチ加圧力、補正量
についての関係を示している。第５図を用いて１軸だけ
について説明する。成形体の種類で決まる圧縮量り、の
ノＥ縮成形を行なった場合、パンチの加圧力がｌ）、〜
Ｐ２の範囲であれば設定圧力範囲であり成形体は良品で
ある。

パンチの加圧力がＰ１〜Ｐ、の範囲外である場合、成形
体は不良品となる。この場合の補正量の演算は例えば次
のように行なう。

第５図において、各圧縮量に対して設定圧力範囲は直線
Ｋｕと直線Ｋｌの範囲である。パンチ加圧力が直線Ｋｌ
の右下の場合は、加圧力が低すぎるのであり、充填量を
増す補正を行なう。

例えば、圧Ｊｔａ　ｉ　Ｌ、に対しパンチ加圧力がＰＪ
であった場合は、補正直線Ｑの基準加圧力Ｐ。と実際加
圧力ＰＪの線分の長さに対応する補正量Ｘ、を求め、充
填量をｘｌふやす補正を行なう。

パンチの加圧力が直線Ｋｕの左上の場合は、加圧力が高
すぎるのであり、充填量を減らす補正を行なう６例えば
、圧縮量Ｌ０　に対しパンチ加圧力がＰ４であった場合
は、補正直線Ｑの基準加圧力Ｐ。と実際加圧力Ｐ、の線
分の長さに対応する補正量ｘ４を求め、充填量をｘ４減
らす補正を行なう。これらの補正は充填量だけではなく
、圧縮量、押し出し量についても、第３図に示す。

コンピュータ６３で行ない、次のプレスサイクルより実
行するよう、ＮＣ６１に制御データとして送る。ＮＣ６
Ｌは受は取った制御データをメモリに格納し、次のプレ
スサイクルより。

メモリに格納した制御データを読み取り運転を行なう。

このようにして各種の補正量演算と補正処理が行なわれ
ると、コンピュータ６３はＣＲ′ｒ６４に不良品の表示
を行なう。コンピュータ６３より入力される終了信号が
ある場合はＮＣメカニカルプレスは運転を終了し、終了
信号がない場合は、前回のプレスサイクルの成形体が良
品の場合はそのまま、不良品の場合は前記補正量演算、
補正量処理を行なった後１次のプレスサイクルに移る。

このように補正処理を行なっているので、所望の寸法、
密度の成形体が初期調整を長時間行なうことなくきわめ
て短時間の補正処理で得られる。また例えば、プレスサ
イクル中空気中の湿度の変化などで粉末の性状が変わっ
た場合でも、上記の自動補正を行なうので、所望の寸法
。

密度の成形体となるよう迅速に対応、処理できる。

〔発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば次に示す効果が得
られる。

ａ、設定した圧縮量に達した時点で加圧動作を終了し、
その時のパンチ加圧力の偏差をフィードバックし充填量
の補正を行なうので、空気中の湿度の変化等による原料
粉末の性状の変化があっても、寸法、密度、重量等のバ
ラツキを抑制し、均一な成形体を得ることができる。

ｂ、成形体の種類変更に伴う各パンチの圧縮量。

充填量、押出し量の変更は、コンピュータで成形体の種
類を指定するだけでコンピュータが記憶しているデータ
を読みだしＮＣとシーケンサに制御データを転送するの
で、容易にかつ正確に設定できる。従って、作業者の熟
練の度合いに関係なく、短時間で処理できるため、生産
性が向上する。

ｃ５下副パンチの駆動部が下主パンチのロードセルボッ
クスフレー１１上に取付けられているため、成形体押出
し時、下副パンチと下主パンチの相対的な動きは生じな
いので、成形体の割れ不良を大幅に低減できる。

ｄ、リニアエンコーダ及びロードセルにより測定された
データに基づいて、成形体全数に亙る寸法や加圧力のチ
ェック及び自動選別が可能であり、高度の品質管理が容
易にできる。

ｅ、コンピュータを用いて、各パンチの移動速度や加圧
速度は任意に設定できるので、従来のプレスサイクルが
固定の粉末成形プレスでは成形が国運であった原料粉末
や成形形状を持つ成形体でも容易に一定品質のものを成
形できる。即ち、汎用性の拡大及び品質の同上を計るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるＮＣメカニカルプレス
の正面図であり、第２図は第１図の断面図である。第３
図は本発明の一実施例によるシステム構成図であり、第
４図は第３図のシステムの動作を行なうフローチャート
の一例であり、第５図は第４図の補正量演算の方法の一
例を示すグラフである。 ■・・・モータ、２・・・減速機、３．５・・・軸。４．６・・・リンク、７・・・ロードセルボックスフレ
ーム、８・・・直線案内、９・・・ロードセル。１０・・・ロッド、１１・・・タイブレート、１２・・
Ｆ上パンチホルダ、１３・・・下主パンチ、１４・・−
直線軸受、１５．１６・・・フレーム、１７・・・モー
タ、１８・・・減速機、１９．２１・・・タイミングプ
ーリ。２ｏ・・・タイミングベルト、２２・・・ベアリング、
２３・・・ボールネジ、２４・・・ナツト、２５・・・
ロードセルボックス、２６・・・ロードセル、２７・・
・下請パンチホルダ、２８・・・下副パンチ、２９・・
・直線案内、３０・・・直線軸受、３１・・・リニアエ
ンコーダ、３２・・・リニアエンコーダ、３３・・・モ
ータ。３４・・・減速機、３５・・・軸、３６．３７・・・リ
ンク、３８・・・ロードセルボックス、３９・・・ロー
ドセル、４０・・・上パンチホルダ、４１・・・上パン
チ、４２・・・直線案内、４３・・・直線軸受、４４・
・・リニアエンコーダ、４５・・・ダイス、４６．４７
・・・ピン、４８・・・フレーム、４９・・・ブラケッ
ト、５１・・・パンチ、５２・・・パンチホルダ、５３
・・・ロードセルボックス、５４・・・ロードセル、５
５・・・リンク、５６・・・サーボモータ、５７・・・
タコジェネレータ、５８・・・サーボドライブ回路。５９・・・制御装置、６０・・・ＣＲＴ、６１・・・Ｎ
Ｃ１６２・・・シーケンサ、６３・・・コンピュータ、
６４・・・ＣＲＴ、６５・・・リニアエンコーダ、６６
・・・増幅変換器、６８・・・ロードセルアンプ、６９
・・・上限リミットスイッチ、７０・・・原点前リミッ
トスイッチ、７１・・・下限リミットスイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

サーボモータ、減速機及びリンク機構を有する上パンチ
駆動機構と、サーボモータ、減速機、リンク機構及び下
主パンチと実質上同一方向同一距離だけ動く下主パンチ
駆動部材を有する下主パンチ駆動機構と、サーボモータ
、減速機及び精密ガイドを有する下副パンチ駆動機構と
、各パンチの駆動側部材に設置したロードセル及びロー
ドセルアンプからなる加圧力検出手段と、各パンチの駆
動側部材に連結したリニアエンコーダ及び増幅変換器か
らなるパンチ位置検出手段と、前記加圧力検出手段から
の信号を受信するコンピュータと、前記パンチ位置検出
手段からの信号を受信し、ＮＣ及びシーケンサからなる
制御装置を有し、前記下副パンチ駆動機構は前記下主パ
ンチ駆動機構に取付け、設定した圧縮量に達した時点で
加圧動作を終了し、その時のパンチの加圧力を基準値に
対する偏差値に基づいて充填量の補正を行なうことを特
徴とする粉末成形用ＮＣメカニカルプレス。