JPH01154708A - 粉末加圧成形装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はロータリー式の粉末加圧成形装置に関する。

（従来の技術） セラミックス焼結製品や金属焼結製品の製造工程におい
ては、材料粉末を加圧して所定形状の成形体を成形する
プレス装置のひとつとして、量産用に適したロータリー
式の加圧成形装置が使用されている。

この加圧成形装置は、第１図および第２図で示す構成を
なしている。すなわち、図中１はアーム２に支持された
室軸である。３はダイテーブル、４はダイテーブル３の
上方に設けられた上ロータリー、５はダイテーブル３の
下方に設けられた下ロータリーで、これらは軸受６とリ
ング７を介して室軸１に回転自在に支障されている。ダ
イテーブル３には複数のダイ孔８が円周方向に等間隔を
存して並べて形成しである。上ロータリー４にはダイテ
ーブル３の各ダイ孔８に対向して複数のパンチ孔９が円
周方向に並べて形成され、これら各パンチ孔９には夫々
上パンチ１０が上下動自在に挿入支持されている。下ロ
ータリー５にはダイテーブル３の各ダイ孔８に対向して
複数のパンチ孔１１が円周方向に並べて形成され、これ
ら各パンチ孔１１には夫々上パンチ１２が上下動自在に
挿入支持しである。なお、ダイテーブル３と上ロータリ
ー４とは一体に形成され、この一体物と下ロータリー５
は連結ボルト１３で連結されて全体が一体に回転するよ
うになっている。これらの各部品を回転させるためには
、下ロータリー５の外周部にウオームホイール１４を形
成し、このウオームホイール１４には図示しない電動機
により回転されるウオーム１５が螺合した構成としてい
る。

また、ダイテーブル３の上方における一箇所には材料供
給用のフィーダ１６が向けである。このフィーダ１６は
ダイテーブル３の上面に一部を覆うように下部を開放し
たケース形をなすもので、図示しない部材によりダイテ
ーブル３に対して静止するように固定して設けである。

フィーダ１６にはホース１７を介して材料供給用のホッ
パ１８が接続されている。さらに、上ロータリ４の上方
において例えば室軸１を挟んでフィーダ１６と反対側の
箇所にはローラ軸１９が室軸１に対して直角な方向に配
置してあり、このローラ軸１９は端部に形成したリング
部を室軸１に嵌合してリング２０により支持されている
。ローラ軸１９には偏心カム２１が回転可能に支承され
、この偏心カム２１には上加圧ローラ２２がｗＡ着しで
ある。偏心カム２１はローラ軸１９の回りを回動するこ
とにより上加圧ローラ２２の上下方向の位置を微調整す
るものである。上加圧ローラ２２は中央部に上パンチ１
０と接触する凸条部２２ａが形成しである。下ロータリ
５の下方において上加圧ローラ２２と対向する箇所には
ローラ軸２３が室軸１に対して直角な方向に配置してあ
り、このローラ軸２３は室軸１に嵌合したリング２４に
より支持されている。ローラ軸２３には偏心カム２５が
回転可能に支承され、この偏心カム２５には上加圧ロー
ラ２６が嵌着しである。偏心カム２５はＯ−ラ軸２３の
回りを回動することにより上加圧ローラ２６の上下方向
の位置を微調整するものである。

加圧ローラ２６は中央部に下バンチ１２と接触する凸条
部２６ａが形成しである。なお、上加圧ローラ用の偏心
カム２１と上加圧ローラ用の偏心カム２５は夫々例えば
図示しない歯車機構により回転される。さらにまた、図
中２７は上パンチ１０用のガイドレールで、ダイテーブ
ル３の上方にその円周方向に沿って設けられている。２
８は下バンチ１２用のガイドレールで、ダイテーブル３
の下方で円周方向に沿って設けられている。

このように構成した加圧成形装置では、電動機によりウ
オーム１５を回転させてウオームホイール１４を回転さ
せると下ロータリー５が室軸１の回りを回転し、さらに
下ロータリー５と一緒にダイテーブル３と上ロータリー
４が一体に室軸１の回りを回転する。これによりダイテ
ーブル３の各ダイ孔８と、各ロータリー４．５の各上バ
ンチ１０と各下バンチ１２が相互に対向して一緒に回転
移動し、これらの部品が室軸１の回りを１回転する過程
でダイテーブル３のダイ孔８に供給された材料を各パン
チ１０．１２が加圧して成形体を成形する。すなわち、
粉末（金属粉末、セラミックス粉末）Ａをホッパ１８か
らホース１７を通してフィーダ１６の内部に投入すると
、フィーダ１６とダイテーブル３の上面と合わせて形成
された部屋内部に溜められる。上ロータリー４のパンチ
孔９に支持された上バンチ１０がフィーダ１６の上方に
達すると、ガイドレール２７に案内され上昇してダイテ
ープ３のダイ孔８から抜は出ており、下ロータリー５の
パンチ孔１１に支持された下バンチ１２がフィーダ１６
の下方に達すると、ガイドレール２８に案内されて上昇
されダイ孔８の下部に挿入されている。ダイテーブル３
のダイ孔８がフィーダ１６の内部に入ると、フィーダ１
６の内部に溜った粉末Ａがダイ孔８の内部に充填される
。つまり、ダイテーブル３が回転し、且つフィーダ１６
は静止しているので、この両者の動きの相違から粉末Ａ
はフィーダ１６により塞き止められてダイテーブル３の
上面からダイ孔８の内部に掻き落とされる。次いで、上
パンチ１０はフィーダ１６から上下加圧ローラ２０，２
６に対応した箇所に移動する過程でガイドレール２７に
より下降されてダイ孔８の上部に挿入される。下バンチ
１２はダイ孔８に挿入した状態でダイ孔８とともに移動
する。そして、上パンチ１ｏが下加圧ローラ２２に接近
すると、その上端が下加圧ローラ２２の外周面下部に接
触する。さらに、上ロータリー４により上パンチ１が前
進移動すると、下加圧ローラ２２の外周面に案内されて
下降する。

つまり、上パンチ１０の上端が下加圧ローラ２２の外周
面に接触してその最下点まで移動することにより、上バ
ンチ１０が下降する。この上パンチ１０の最下降位置は
上端が下加圧ローラ２２の最下点に達した時点である。

上パンチ１０は下降することによりダイテーブル３のダ
イ孔８の内部に充填した粉末Ａを上方から加圧する。そ
の機上バンチ１０が前進移動するとガイドレール２７に
より上昇されるとともに、上端が下加圧ローラ２２から
離れる。なお、上バンチ１０が上端を下加圧ロー５２２
の外周面に接触させながら移動することにより加圧ロー
ラ２２が回転される。一方、下バンチ１２が下加圧ロー
ラ２６に接近すると、その下端が下加圧ローラ２６の外
周面上部に接触する。さらに、下ロータリー５により下
バンチ２２が前進移動すると、下加圧Ｏ−ラ２６の外周
面に案内されて上昇する。つまり、下バンチ１２の下端
が下加圧ロー５２６の外周面に接触してその最上点まで
移動することにより、下バンチ１２が上昇する。この下
バンチ１２の最上昇位置は下端が下加圧ローラ２２の最
上点に達した時点である。

下バンチ１２は上昇することによりダイテーブル３のダ
イ孔８の内部に充填した材料粉末Ａを下方から加圧する
。その機上バンチ１２が前進移動するとガイドレール２
８により上昇されるとともに、下端が下加圧ローラ２６
から離れる。なお、下パンチ１２が下端を下加圧ローラ
２６の外周面に接触させながら移動することにより加圧
ローラ２６が回転される。このようにしてダイテーブル
３のダイ孔８に充填されて粉末Ａは上下パンチ１０゜１
２に加圧され所定形状に成形体に成形される。

その後、ダイテーブル３のダイ孔８が加圧ローラと対応
した位置からフィーダ１６まで移動する間に、上パンチ
１０がガイドレール２７により上昇されダイ孔８から扱
は出るとともに、下パンチ１２がガイドレール２８によ
り上昇されダイ孔８から成形体を上方に押出す。このよ
うにして成形体が連続して成形される。

しかして、このロータリー式加圧成形装置においては、
フィーダ１６からダイテーブル３のダイ孔８に粉末Ａを
供給する方法は、ダイテーブル３の回転によりフィーダ
１６が粉末をダイ孔８に掻き落とす自然充填方式である
。これは加圧成形装置の加工能率を上げるためにダイテ
ーブル３０回転速度を１２〜２　Ｏｒ、ｐ、−と大変速
くしているので、ダイ孔８への粉末供給を機械により強
制的に行なうことが作業速度の点から困難であるからで
ある。このように粉末を自然供給方式により供給する場
合には次のような現象が生じ易い。すなわち、フィーダ
１６に供給された粉末Ａはダイテーブル３の回転に伴い
フィーダ１６が粉末Ａを転がす状態になるので、粉末は
だんご状になり易い。

そして、第４図で示すように粉末Ａのだんごがダイテー
ブル３のダイ孔８の内部に入り込むと、粉末だんごの間
の隙間が埋まらないうちにダイ孔８の内部が粉末だんご
で埋まってしまう。この状態ではダイ孔８の内部に粉末
Ａが隙間な（高い密度で充填されていない。しかし、粉
末の供給は自然供給方式であるから粉末をダイ孔８に強
制的に高い密度をもって充填的することができない。こ
のようにダイ孔８に隙間のある低い密度で充填した状態
において上下パンチ１０．１２で粉末を加圧しても成形
密度の低い強度が小さい不良な成形体が成形されること
になることが多い。

そして、加圧成形装置は成形体を＾速で連続して成形す
るために、大量に不良品を成形することがあり、また不
良品が少数であっても多量の成形体の中に混入してしま
うと、後で不良品のみを捜して除去することが困難であ
る。

そこで、従来は、下加圧ローラ２２または下加圧ローラ
２６にロードセルを設け、上パンチ１０または下パンチ
１２がダイ孔８に充填されている粉末Ａを加圧すること
により、粉末Ａに加わる荷重を測定して成形された成形
体の密度を判断し、成形体の良否を判別していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この方式には次のような問題がある。

すなわち、ダイ孔８および上パンチ１０と粉末Ａとの間
の摩擦力の大きさにより粉末へに加わる荷重の値が変化
する。このため、上パンチによる荷重値のみによっては
、成形体の成形密度、つまりダイ孔８への粉末充填填′
ｆｉ度の状態を正確に判断できず、結果的に成形体の良
否の判別をしにくいという問題が生じている。

本発明は前記叙情に基づいてなされたもので、成形体の
良否を正確且つ容易に判別することができるロータリー
式の粉末加圧成形装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）本発明の発明者
はロータリ式粉末加圧成形装置における成形体の良否の
判別を正確に行なうことについて研究を瓜ねできた。ま
ず、発明者は成形体の成形密度すなわちダイ孔の粉末充
填状態を他の要素（例えばダイ孔およびパンチと粉末と
の摩擦）により阻害されることなく正確に判別できる手
段を開発するという観点から、ダイ孔での粉末充填状態
と加圧時におけるパンチの移動距離との関係に着目した
。すなわち、ダイ孔に粉末が充分充填されている場合に
は、加圧時にパンチに移動距離が大きく且つダイ孔での
粉末の充填が不充分である場合には、パンチの移動距離
が小さいということになる。そして、さらにパンチの移
動距離を容易に測定できる手段として、パンチの移動距
離と加圧ローラの回動量との関係に着目した。

すなわち、パンチの移動距離が大きい場合には、加圧ロ
ーラの回動量が大きく、且つパンチの移動距離が小さい
場合には、且つローラの回動角度が小さいということで
ある。これにより加圧ローラの回動量の大きさを測定す
ることにより、成形体の良否を正確且つ容易に判別でき
ることを見出した。

本発明の粉末加圧成形装置は、周方向に複数のダイ孔を
並べて形成したダイテーブル、このダイテーブルの上方
に設けられてダイテーブルの各ダイ孔に対向する複数の
上パンチを支持する上ロータリー、前記ダイテーブルの
下方に設けられダイチルプルの各ダイ孔に対向する複数
の下パンチを支持した下ロータリーを夫々一体に回転さ
せ、且つこれらの部品が１回転する過程で前記ダイテー
ブルの各ダイ孔に粉末材料を供給した後で、前記上ロー
タリーの上方に設けた下加圧ローラと前記下ロータリー
の下方に設けた下加圧ローラとで前記上パンチと前記下
パンチを下降および上昇させて前記ダイテーブルのダイ
孔の内部に挿入し、前記ダイ孔の内部に供給されている
前記粉末材料を加圧成形する装置において、前記下加圧
ローラまたは下加圧ローラの少なくとも一方にその軸回
りにその回動量を示す目盛を設け、且つこの加圧ローラ
の回転に伴う前記目盛の動きを読取るセンサを設けたこ
とを特徴とするものである。

本発明の粉末加圧成形装置について説明する。

本発明の加圧成形装置は加圧ローラの部分を除く他の部
分は従来の装置の構成と同じである。本発明で対象とす
る加圧ローラは下加圧ローラおよび下加圧ローラの両方
を含むことができるが、実際的には下加圧ローラがダイ
孔の粉末を加圧して成形を行なうので下加圧ローラを対
象とすることが好ま゛しい。

第１図において、加圧ローラ２２における室軸１側の端
部の外周面にその８週方向の全体にねたり回動量を示す
目盛り目盛り３０が形成しである。

この目盛り３０はメートル表示であり、最少目盛は１■
刻みとなっている。室軸１を支える上部アーム２には、
前記加圧ローラ２２に形成された目盛３０の真上に位置
して目盛読取り用センサー３１が取付けである。このセ
ンサー３１は、例えば目盛３０に光を照射し、その反射
光を受けることにより、目盛３０の映像とその動きを判
読するものである。このセンサーｉｔで得た信号は検出
器３２に出力される。検出器３２はセンサー３１からの
信号を演算し成形体の成形密度として表示する。

しかして、加圧成形を行なう時には、第３図で示すよう
に上ロータリー４のパンチ孔９に支持されて移動される
上パンチ１０は上加圧ローラ２２の外周面に接触しこの
ローラ２２案内されて下降し、下降しながら同じく加圧
ローラ位置まで移動してきたダイテーブル３のダイ孔８
に充填されている粉末Ａを上方から加圧し、その後ガイ
ドレール２７に案内されて上昇して上加圧ロー５２２か
ら離れる。そして、上加圧ローラ２２は上パンチ１０の
接触により上パンチ１０に移動距離（上下動往復距離）
に応じた距離を持って回動する。ここで、上パンチ１０
は上加圧ロー５２２に達するまでにガイドレール３７に
よりある程度下降されてダイテーブル３のダイ孔８の上
部に挿入している。フィーダ１６によりダイ孔８に所定
量の粉末Ａが適切な密度で充填されている場合には、上
パンチ１０は所定量の距離を持って上加圧ローラ２２に
より下降される。そして、粉末Ａは適切な荷重で加圧さ
れ適切な成形密度の成形体が成形される。この場合、上
加圧ロー５２２は上パンチ１０の移動距離に応じた所定
の回動量Ｓを持つて回動する。しかし、ダイ孔８にだん
ご状の粉末Ａが充填され充分な密度と量で充填されなか
った場合には、上パンチ１０は上加圧ローラ２２に達す
る前にガイドレール２７により下降されてダイ孔８の内
部に挿入している度合いが粉末が適切な」と８５度で充
填された場合に比して大きい。このため、上バンチ１０
が上加圧ローラ２２により下酵される移動距離は、ダイ
孔８に適切に充填されている場合に比して小さい。この
ため、上加圧ローラ２２の回動ＩＩＳも小さい。この場
合に成形された成形体は成形密度が所定の値より小さい
不良品である。

そして、上加圧ロー５２２の回動に応じて目盛３０も移
動するので、この目盛３０の動きをセンサー３１で読取
り、センサー３１からの信号を検出器３２で演算して上
バンチ１０の移動距離を検出し、さらに成形体の密度を
検出して表示する。

これにより検出器３２の表示を観察していれば成形体の
密度を知ることができ、成形密度の不足している不良品
である成形体を成形終了時に装置から取り除くけばよい
。

（実施例） 本発明の詳細な説明する。

焼結助剤を１０重量部添加した窒化けい素粉末を材料と
し、圧力４トン、パンチ数９個のロータリー式加圧成形
装置を使用し、回転速度１６ｒｐｍの条件で直径２．０
ａｍ、高さ２．０■の成形体を成形した。この成形に際
して、従来のＯ−ドセルを利用して粉末に加わる荷重を
検出して、また本発明の方法により上パンチの移動距離
を検出した。そして、この検出結果と実際成形された成
形体の密度の変化とを比較した。第５図は成形体密度を
、第６図は本発明による上パンチの移動距離の検出結果
を、第７図は比較例におけるアンプ出力の結果を夫々示
す絵図である。この結果を比較すると、成形体の密度が
成形時間４時間から低下して不良品が発生している。本
発明例では上パンチの移動距離が成形時間４時間で小さ
くなって、成形体の密度の低下に対応して不良品の発生
を明確に検出できる。これに対して比較例の場合には４
時間経過後にも回答信号に変化が無く、不良品の検出が
困難であることがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の粉末加圧成形装置によれば
、成形体の不良品を正確且つ容易に判別することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の粉末加圧成形装置を示す正面図、第２
図は加圧成形装置の平面を概略的に示す図、第３図は加
圧ローラと上パンチの動作を示す説明図、第４図はダイ
孔の内部を示す説明図、第５図は成形体の成形密度を示
す線図、第６図は本発明装置において上パンチの移動距
離を検出した結果を示す絵図、第７図は比較例としてロ
ードセルを使用して粉末に加わる荷重を検出した結果を
示す線図である。 ３・・・ダイテーブル、４．５・・・ロータリー、８・
・・ダイ孔、ｉｏ、ｉｉ・・・パンチ、２２．２６・・
・加圧ローラ、Ａ・・・粉末。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 ２７．２Ｂ 第２図 第３図 １４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周方向に複数のダイ孔を並べて形成したダイテーブル、
   このダイテーブルの上方に設けられてダイテーブルの各
   ダイ孔に対向する複数の上パンチを支持する上ロータリ
   ー、前記ダイテーブルの下方に設けられダイテーブルの
   各ダイ孔に対向する複数の下パンチを支持した下ロータ
   リーを夫々一体に回転させ、且つこれらの部品が１回転
   する過程で前記ダイテーブルの各ダイ孔に粉末材料を供
   給した後で、前記上ロータリーの上方に設けた上加圧ロ
   ーラと前記下ロータリーの下方に設けた下加圧ローラと
   で前記上パンチと前記下パンチを下降および上昇させて
   前記ダイテーブルのダイ孔の内部に挿入し、前記ダイ孔
   の内部に供給されている前記粉末材料を加圧成形する装
   置において、前記上加圧ローラまたは下加圧ローラの少
   なくとも一方にその軸回りにその回転量を示す目盛を設
   け、且つこの加圧ローラの回転に伴う前記目盛の動きを
   読取るセンサを設けたことを特徴とする粉末加圧成形装
   置。