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JP3029151B2 - 電動式粉末成形機 - Google Patents
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JP3029151B2 - 電動式粉末成形機 - Google Patents

電動式粉末成形機

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JP3029151B2
JP3029151B2 JP3247029A JP24702991A JP3029151B2 JP 3029151 B2 JP3029151 B2 JP 3029151B2 JP 3247029 A JP3247029 A JP 3247029A JP 24702991 A JP24702991 A JP 24702991A JP 3029151 B2 JP3029151 B2 JP 3029151B2
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英明 鶴
善治 稲葉
尊之 平
正樹 村中
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    • B30B1/18Presses, 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 screw means
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    • B30B11/007Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a plurality of pressing members working in different directions
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    • B30BPRESSES IN GENERAL
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    • B30B15/0094Press load monitoring means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、各種金属やセラミッ
クなどの粉末をダイとパンチが構成する成形空間で圧縮
して成形するプレスタイプの電動式粉末成形機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の粉末成形機は、一般のプレス機と
同様であって、成形に際して移動するパンチの駆動を、
一定の作動を繰り返す単純な油圧機構や単なる電動モー
ターによる駆動機構で行っているため、寸法精度や圧縮
力を常時一定に維持して成形するのは困難であった。ま
た、主として圧縮力を重点に設計されており、成形に際
して実際は必要なその他の種々な条件についての細かな
調整は無視されている。さらに、パンチのストロークや
圧縮力を調整するには多くの場合、複雑な機構のダイセ
ットを調整することとなり、作業が繁雑で手間を要し、
成形条件の変化に即応することができない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】パンチによる圧縮力、
位置および速度をそれぞれ正確にまた成形時の条件に即
応して調整でき、さらに、サイクルタイムに無駄がない
電動式粉末成形機の提供を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】成形部にダイとパンチを
備える。サーボモーターで駆動され回転運動を直線運動
に変換し、かつ、力の増幅が行えるリンク機構に上記の
パンチを直結する。サーボモーターの駆動を制御する制
御装置を設ける。ダイをパンチに対し同一軸上で位置調
節可能とする
【0005】
【作用】サーボモーターは、リンク機構を介してパンチ
を移動する。制御装置は、入力データに基づきサーボモ
ーターを介してパンチの移動を圧縮力、位置、および速
度について、細かく制御し、また、ダイについて、その
移動及び位置を細かく制御する。リンク機構は、サーボ
モーターの出力を倍力してパンチに伝達するとともに、
パンチのストロークにおいて中間部の移動速度を大きく
する。
【0006】
【実施例】図1は第1実施例を示し、縦型の粉末成形機
1(以下、単に成形機1という)である。この成形機1
は成形部2、リンク駆動用サーボモーター3、リンク機
構4および制御装置5を備える。成形機1の機枠ベース
6上に2本の垂直なガイドバー7が平行に立設され、そ
の頂部が上部機枠8で結合されると共に、このガイドバ
ー7にダイプレート9と加圧ラム10が水平に、かつ、
摺動可能に装着されている。
【0007】加圧ラム10は上部機枠8にクランクによ
る倍力構造を備えたリンク機構4を介して連結され、上
部機枠8に取付けられたリンク駆動用サーボモーター3
で上下移動される。ダイプレート9は機枠ベース6に設
けられた運動方向が上下であるねじ・ナット機構11に
支持されて上下方向に位置が調整可能とされている。ね
じ・ナット機構11は機枠ベース6上のダイプレート調
整用サーボモーター12によって駆動される。このモー
ター12はブレーキ13を備える。
【0008】ダイプレート9には中央部に上下方向に貫
通した孔が設けられ、これにダイ14が交換可能に装着
されている。また、ダイプレート9の上面には、フイー
ダー15が配置され、エアアクチュエータによって上面
を図のホームポジションと上記ダイ14の位置を往復摺
動するように配置されている。フィーダー15には、図
示されていないが、上方のホッパーから成形用の粉体が
常時供給されるようになっている。
【0009】一方、加圧ラム10の下面には第1パンチ
16が、また、機枠ベース6上には第2パンチ17が固
定され、これらのパンチ面が上記のダイ14中で対向す
るようになっている。すなわち、成形機1には縦方向に
一本の軸線aが設定され、上記の第1、第2のパンチ1
6,17およびダイ14はこれを軸線とした同一軸線上
に配置されている。さらに、リンク機構4の駆動側軸1
8、従動側軸19もこの軸線a上に配置されている。な
お、第1、第2パンチ16,17の基部にはそれぞれ圧
縮力センサー20,21が取付けられていて、第1,第
2パンチ16,17に作用する負荷を検出するようにな
っている。
【0010】圧縮力センサー20,21の検出出力はコ
ンピューター内蔵数値制御装置(CNC)22に伝達さ
れ、また、CNC22はサーボアンプ23を介して、上
記のリンク駆動用サーボモーター3、ダイプレート調整
用サーボモーター12、およびフィーダー15を制御す
る。CNC22は通常のもので、図2のように、演算装
置(CPU)を中心として、固定記憶部(ROM)、書
き替え記憶部(RAM)、入力回路(DI)、出力回路
(DO)、サーボインターフェース(SSU)、これに
接続されたサーボ回路24、キーボード25および表示
画面(CRT)を備え、サーボ回路25にサーボアンプ
23が接続されている。圧縮力センサー20,21の検
出出力はCNC22の入力回路(DO)へ常時伝達さ
れ、また、フィーダー15のエアアクチュエーターには
出力回路(DO)からオン・オフ信号が伝達される。
【0011】成形機1の作動は次のように行われる。な
お、初期状態において、リンク機構4はリンク駆動用サ
ーボモーター3によって収縮され、加圧ラム10は最上
昇位置にある。ダイプレート9はダイプレート調整用サ
ーボモーター12によって最下降した位置にあり、ダイ
プレート上面と第2パンチ17の上面が面一となってい
る(図3)。フィーダー15はダイ14の位置から退避
したホームポジションにある。CNC22のROMには
成形機1の作動に関するシステムプログラムが格納さ
れ、RAMには成形に関する加工プログラムが格納され
ているものとする。 (1) 成形機が備えた操作盤の起動ボタンを押し、画
面(CRT)に表示された加工に関する各種のデータ入
力個所にキーボード25から次のデータを入力・設定
し、RAMに記憶させる。
【0012】 ダイプレート押上げ量(給粉距離) ……V 第1パンチのストローク距離 ……St 圧縮力 ……Ps これらのデータは成形品の大きさ、成形品の粉体密度と
関連する。 第1パンチの移動速度 ……Sp このデータは、サイクルスピードおよび給粉スピードに
関連する。なお、他にも成形しようとする粉末の特性な
どを入力する。画面(CRT)には、設定条件に基づく
成形空間26の形状と圧縮された状態の粉体、すなわ
ち、成形品の形状が画面(CRT)に表示される。 (2) 画面に圧縮力と成形寸法のどちらを優先した成
形にするかが表示され、同時にこれを選択するソフトキ
ーが表示されるので、いずれかを選択する。圧縮力を優
先した成形は成形寸法より、成形品の粉体密度を優先す
る成形であり、設計した強度が重要視される部材の成形
に適し、成形寸法を優先した成形は、強度のばらつきよ
り、成形寸法を優先するもので、納まり条件の厳しい部
材の成形に適している。 (3) 圧縮力優先を選定の場合は、圧縮力Psを設定
値としたトルクリミット制御とするか、圧縮力センサー
20,21からの検出出力値が設定値Psに相当するも
のになるまで圧縮するフィードバック制御とするかをソ
フトキーで選択する。トルクリミット制御とした場合、
圧縮力センサー20,21からの検出出力は必要がな
く、フィードバック制御の場合にはリンク駆動サーボモ
ーター3のトルクリミット制御を必要としないので、C
NC22のCPUはどちらが選ばれたかによって、いず
れかの制御方式を選択する。その機構は特開昭62−2
07618号に記載されたトルクリミット制御とフィー
ドバック制御の切り換え機構と同様である。 (4) 操作盤の圧縮成形開始ボタンを押す。 (5) CNC22はリンク駆動用サーボモーター3,
ダイプレート調整用サーボモーター12が初期位置(上
記の位置)にあることおよびフィーダー15が退避位置
にある(リミットを踏んでいる)ことを確認する。 (6) RAMから給粉距離Vを読み、ダイプレート調
整用サーボモーター12を駆動し、ダイプレート9を距
離Vだけ持ち上げる。ブレーキ13が作動しダイプレー
ト9の位置が維持される。これにより深さVの成形空間
26が形成される。なお、CNC22の内部における信
号の処理は従来と同様であり、格別な点はないので省略
し、作動のみを記載する。 (7) エアアクチュエーターが駆動されて、フィーダ
ー15が一往復し、上記の成形空間26に成形する粉体
が充填される(図4)。 (8) 圧縮力優先か、成形寸法優先か判定して、その
結果によりRAMから第1パンチのストローク値Stま
たは圧縮力Psを読み込み、リンク駆動用サーボモータ
ー3を駆動し、第1パンチ16を下降させる。この時の
移動速度Spは、リンク駆動用サーボモーター3に関し
ての速度で、リンク機構4としてクランクやトグル構造
を用いている場合、第1パンチ17の実際の移動は、移
動の上端と下端で遅く、中間で早くなる。なお、リンク
機構4の作動は往復動である。
【0013】このとき、成形寸法優先が選択されている
場合は、第1パンチ16のパンチ面(下端)が設定した
位置Stで下方移動が停止し、ついで、上方に移動して
ホームポジションに戻る。圧縮力優先が選択されている
場合には、第1パンチ16の下降中、入力回路(DI)
に伝達される圧力センサー20,21の検出出力値がC
NC22によって監視され、この値が設定した圧力値P
sになったところで、第1パンチ16の下降を停止す
る。ついで、第1パンチ16が上方のホームポジション
に戻される。なお、圧縮力Psは所定時間(t)だけ維
持されることがある。この間、第1パンチ16の下降に
よって、成形空間26の粉体が圧縮されて成形される
(図5)。 (9) 第1パンチ16がホームポジションに戻ると、
ブレーキ13の作動が解除されてダイ調整用サーボモー
ター12が逆方向に駆動されて、ダイプレート9が下降
され、もとのホームポジションに戻される(図6)。こ
れにより成形品がダイプレート9の上面に浮かび上が
り、他の場所に取り出され、収納される。 (10) このようにして、成形作動の一サイクルが終
了し、以後同様のサイクルが継続される。
【0014】以上のように、成形機1における第1パン
チ16のストローク値Stや圧縮成形時の圧縮力値Ps
あるいは第1パンチ16の移動速度をキーボードから入
力することによって任意に定め、リンク駆動用サーボモ
ーター3によって実行させることができるから、成形条
件をきめ細かに設定した粉末成形を行うことができる。
また、倍力構造のリンク機構4を採用するので、第1パ
ンチ16の移動を中間部において素早く行え、成形サイ
クルのスピードを向上することができる。圧縮力センサ
ー20,21はいずれか一方でも良い。しかし、第1パ
ンチ16と第2パンチ17側で検出出力値に時間的なズ
レや値としてのズレの生じることがあるので、正確を期
すには双方に配置するのが好ましい。さらに、実施例の
構造では成形品の抜きだし速度をダイプレート9を移動
するサーボモーター12によって調整できるから、成形
する粉体の組成や圧縮力に対しその成形品を抜き出す時
の速度が適切でないために生じる割れや変形などの事故
を防止できる。また、ダイ14を移動することで成形空
間の容積を変更して成形品の寸法を調節することができ
るので、圧縮時に大きな力のかかる第1パンチ16ある
いは第2パンチ17のいずれかに調節機構を設けてこれ
らパンチ間の距離を調節できるようにする必要がないの
で、このような調節機構に強い負荷が係ることによる故
障の心配が少ない。
【0015】以上、第1、第2パンチ16,17の移動
方向が垂直である縦型の成形機1について説明してきた
が、上記の移動方向が垂直方向に対して角度をもった斜
行型や移動方向が水平な横型としても構成することがで
きる。ただし、これらの場合にはフィーダー15による
給粉構造に工夫を要する。フィーダー15による給粉
は、すでに形成されている成形空間26の位置にフィー
ダー15が移動して給粉する場合と、フィーダー15が
ダイ24の位置に移動してから第2パンチ17を下げ、
成形空間26を形成する際の吸引によって給粉する場合
とがある。フィーダー15の駆動源はエアに限らず、油
圧やモーター駆動であっても良い。
【0016】
【発明の効果】パンチの位置を定めるサーボモーターと
制御装置を備えることにより、パンチがリンク機構で駆
動されるものであっても成形品の容積(パンチ移動方向
の寸法)を変えることができ、かつ、正確に成形でき
る。サーボモーターと制御装置を備えることによって成
形時の圧縮力をほぼ任意に設定できる。リンク機構によ
って、成形のサイクルタイムが短縮されると共に圧縮時
に大きな力を得られ、リンク駆動用サーボモーターの出
力が効率良く利用される。成形空間の容積をダイの移動
で調整することができ、圧縮時に大きな力がかかる第1
パンチあるいは第2パンチに、両パンチ間の距離を変更
するための調節機構を設けていないので、耐久性の高い
粉末成形型機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】機構を示す正面図(第1実施例)。
【図2】CNCの概略を示すブロック図。
【図3】機構の要部を示す正面図。
【図4】機構の要部を示す正面図。
【図5】機構の要部を示す正面図。
【図6】機構の要部を示す正面図。
【符号の説明】
1 粉末成型機 2 成形部 3 リンク駆動用サーボモーター 4 リンク機構 5 制御装置 6 機枠ベース 7 ガイドバー 8 上部機枠 9 ダイプレート 10 加圧ラム 11 ねじ・ナット機構 12 ダイプレート調整用サーボモーター 13 ブレーキ 14 ダイ 15 フィーダー 16 第1パンチ 17 第2パンチ 18 駆動側軸 19 従動側軸 20,21 圧縮力センサー 22 CNC 23 サーボアンプ 24 サーボ回路 25 キーボード 26 成形空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 善治 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580 番地 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (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 ファナッ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 ファナック株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 平1−104500(JP,A) 特開 平3−155499(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B30B 11/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形部にダイとパンチを備え、サーボモ
    ーターで駆動され回転運動を直線運動に変換し、かつ、
    力の増幅が行えるリンク機構にパンチを結合し、サーボ
    モーターの駆動を制御する制御装置を設け、ダイがパン
    チに対し同一軸上で位置調節可能としてあることを特徴
    とした電動式粉末成形機。
JP3247029A 1991-08-31 1991-08-31 電動式粉末成形機 Expired - Fee Related JP3029151B2 (ja)

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