JPH0780694A - 粉末成形品の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉末形成品のアンダーカット位置にかかわら
ずに安定した品質を得ることができる粉末形成品を提供
すること。 【構成】 圧縮成形時における上パンチと下パンチとの
荷重を上パンチ用荷重センサ１と下パンチ用荷重センサ
２とによって検出し、次回の成形時には両パンチの荷重
差がなくなるように材料粉末充填時における上ダイスと
下ダイスとの位置を調整して粉末充填量を調整するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末形成品のアンダー
カット位置や材料粉末の充填量の多少のばらつきにかか
わらずに安定した品質を得ることができる粉末形成品の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉末形成品に対してアンダーカッ
トを形成する場合には、概略次に示したような工程で行
なわれている。

【０００３】まず、図３（Ａ）に示すように、上ダイス
１０および下ダイス１２の両接触面を合わせ、さらに下
パンチ１６を下ダイス１２の内孔に挿入させて型空間を
形成し、カムダイス１４を型空間内に挿入させた状態で
材料粉末２０を型空間内に充填させる。

【０００４】次に、同図（Ｂ）に示すように、型空間内
に充填された材料粉末２０を圧縮すべく上パンチ１８を
上方から上ダイス１０内に挿入移動させる。この移動に
伴って材料粉末２０は圧縮されるわけであるが、上ダイ
ス１０および下ダイス１２はこの上パンチ１８の移動に
したがってその位置が下にずらされる。

【０００５】以上のようにして材料粉末２０の圧縮が終
了すると、図４（Ａ）に示すようにまずカムダイス１４
が型空間内から引き抜かれ、次に下パンチ１６が固定で
あるために、上ダイス１０、下ダイス１２および上パン
チ１８が図示のように上に移動される。

【０００６】そして、同図（Ｂ）に示すように上ダイス
１０のみがさらに上に移動されて、下ダイス１２と分離
される。

【０００７】上ダイス１０が成形品２０Ａから抜けた
ら、図５に示すように上ダイス１０を上に移動させつつ
下ダイス１２を下に移動させて成形品２０Ａを取り出
す。なお、図４（Ｂ）と図５の工程は同時に行なわれる
場合もある。

【０００８】このように、アンダーカット部を有する成
形品を形成する場合には、一般的に上パンチ１８と下パ
ンチ１６とが圧縮時に受ける荷重は不均一となるため
に、金型の破損防止の意味でカムダイス１４や上下パン
チ１８，１６などに荷重センサを設けて、加圧時や圧抜
き時に異常荷重が生じた場合にはエラー信号を出すよう
にしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の製造装置にあっては、単に金型に対する過負
荷を検出するようにしているだけであって、金型の割れ
などによる大きな不具合は防止できるものの、材料粉末
の充填量ばらつきによるカジリや密度不良までは防止す
ることができなかった。

【００１０】図６は、従来の方法で成形品を製造した場
合の上パンチ１８が受ける荷重と成形数との関係を示
し、図７は、同場合における下パンチ１６が受ける荷重
と成形数との関係を示している図である。この図を見れ
ば判る通り、上下両パンチ１８，１６が受ける荷重は一
定ではなく、かなり変動していることがわかる。この変
動に伴って、カムダイス１４が受ける応力も図８に示し
てあるように当然に変動している。この図６から図８の
データを詳細に検討し、カムダイスの曲げ応力と上下パ
ンチの荷重差との関係を表す図９のような相関図が得ら
れた。つまり、この図からわかることは、カムダイスに
かかる曲げ応力は上下パンチの荷重差に依存するという
ことである。

【００１１】したがって、この荷重差を少なくできれ
ば、カムダイス１４のカジリの発生やカムダイス１４を
境とする成形品の密度不良を防止することができるよう
になる。

【００１２】本発明は、以上のような従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、粉末形成品のアンダーカット
位置や材料粉末の充填量の多少のばらつきにかかわらず
に安定した品質を得ることができる粉末形成品の製造装
置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、材料粉末が充填される型空間の側壁を形成
する上ダイスおよび下ダイスと、前記型空間の上下面壁
を形成し前記型空間内に充填される材料粉末を前記型空
間の両開口側から圧縮すべく対向配置された上パンチお
よび下パンチと、前記上ダイスと下ダイスとを当該上パ
ンチおよび下パンチの移動方向に移動させる駆動手段
と、材料粉末の圧縮時、前記上パンチと下パンチとのそ
れぞれにかかる荷重を検出する荷重検出センサと、前記
上ダイスと下ダイスとの前記下パンチに対する相対位置
を検出する位置検出センサと、前回の材料粉末の圧縮時
における前記荷重検出センサの検出結果に基づいて、前
記上パンチおよび下パンチの荷重差を演算する荷重差演
算手段と、当該荷重差演算手段によって演算された荷重
差に応じて前記上ダイスと下ダイスとの前記下パンチに
対する最適の相対位置を演算し、粉末充填時における上
ダイスと下ダイスとが当該最適の相対位置に設定される
ように前記位置検出センサからの信号に基づいて前記駆
動手段を駆動させる制御手段とを有することを特徴とす
るものである。

【００１４】

【作用】このように構成した本発明は次のように作用す
る。

【００１５】荷重検出センサは、材料粉末の圧縮時にお
ける上パンチと下パンチとのそれぞれにかかる荷重を検
出する。

【００１６】荷重差演算手段は、前回の材料粉末の圧縮
時における前記荷重検出センサの検出結果に基づいて、
前記上パンチおよび下パンチの荷重差を演算する。

【００１７】制御手段は、荷重差演算手段によって演算
された荷重差に応じて前記上ダイスと下ダイスとの前記
下パンチに対する最適の相対位置を演算し、粉末充填時
における上ダイスと下ダイスとが当該最適の相対位置に
設定されるように、上ダイスと下ダイスとの前記下パン
チに対する相対位置を検出する位置検出センサからの信
号に基づいて上ダイスと下ダイスとを当該上パンチおよ
び下パンチの移動方向に移動させる駆動手段を駆動す
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明にかかる粉末形成品の製造装置
における制御系の概略構成を示す図である。

【００１９】荷重検出センサである上パンチ用荷重セン
サ１と下パンチ用荷重センサ２は、上パンチ１８あるい
は下パンチ１６の加圧面に直接取り付けられるか、上パ
ンチ１８あるいは下パンチ１６を上下させる油圧機構に
取り付けられる。この荷重センサとしては、圧力セン
サ，歪み計などを使用することができる。

【００２０】位置検出センサとしてのサーボ弁リニアセ
ンサ３は、下パンチ１６と上ダイス１０および下ダイス
１２との相対位置を検出するセンサである。したがっ
て、このセンサで検出される相対位置は図３（Ａ）に示
すように、下パンチ１６の加圧面から上ダイス１０によ
って形成される型空間の上開口面までの距離に相当する
ものとなる。

【００２１】駆動手段である油圧サーボ機構５は、上ダ
イス１０および下ダイス１２をそれぞれ油圧力で上下方
向に駆動するものである。

【００２２】ＣＰＵ８は、荷重差演算手段および制御手
段として機能するものであり、次に示すフローチャート
にしたがって上ダイス１０および下ダイス１２の位置を
制御するものである。

【００２３】図２に示すフローチャートは、上下パンチ
の荷重差に応じて金属粉末の充填量を調整する処理を示
したものである。

【００２４】まず、図３（Ｂ）に示したような状態で金
属粉末２０の加圧を行なっている時の上パンチ１８の受
ける荷重Ｐ１を上パンチ用検出センサ１によって、ま
た、同状態における下パンチ１６の受ける荷重Ｐ２を下
パンチ用検出センサ２によってそれぞれ検出し（Ｓ
１）、ＣＰＵ８はこれらのセンサからの検出信号を入力
して上下両パンチの荷重差ΔＰを演算する（Ｓ２）。つ
ぎにＣＰＵ８は、この演算された荷重差ΔＰが設定範囲
Ｒ内で有るか否かを判断する（Ｓ３）。

【００２５】荷重差ΔＰが設定範囲Ｒ内であれば、この
ままの状態で次回の成形を行なっても支障はないので、
引き続き現状のままでの成形処理（成形品の製造）が行
なわれる（Ｓ７）。

【００２６】一方、荷重差ΔＰが設定範囲Ｒ内でなけれ
ば、上パンチ１８または下パンチ１６のいずれの荷重が
大きいのかが判断され（Ｓ４）、上パンチ１８側の荷重
が大きければ、次回の成形時には荷重が大きくならない
ようにする必要があるので、充填量を減少させるために
粉末充填時に位置される上下両ダイス１０，１２の原位
置を前回のそれよりも下げる処理が行なわれる。具体的
には、今回の粉末充填時における上下両ダイス１０，１
２の原位置はサーボ弁リニアセンサ３によって認識され
ており、また、この原位置を変更距離と荷重差の増減の
関係は予めＣＰＵ８にインプットしてあるので、検出さ
れた荷重差を解消するためにはその原位置をどちらの方
向（上下方向）にどの程度の距離動かせば良いかはＣＰ
Ｕ８が即座に演算できる。このようにして得られたＣＰ
Ｕ８の演算結果に基づいて次回の成形時にける上下両ダ
イス１０，１２の原位置を下降させる。次回からはこれ
が新たな原位置とされる（Ｓ５）。これとは逆に下パン
チ１６側の荷重差が大きければ、上記と同様の演算がさ
れ、充填量を増加させるために上下両ダイス１０，１２
の原位置を前回のそれよりも上げる処理が行なわれる
（Ｓ６）。

【００２７】以上の処理を行なうことによって次回から
の荷重差が設定範囲Ｒ内に収まるようになる。

【００２８】なお、この荷重差の解消には上下両パンチ
１８，１６のストロークを変更する方法も考えられる
が、成形品の寸法に悪影響を与えるために、現実的では
ない。また、以上の実施例においては金属粉末の充填量
を調整することで荷重差の解消をするものについて述べ
たが、この荷重差が充填量の調整ではもはや解消できな
い程大きい場合には、警報を出したり、作業を中止する
などの処理を追加するようにしても良い。このようにす
ればより現実的な装置となる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、上下
パンチの荷重差に応じて材料粉末の充填量を調整するよ
うにしたので、カムダイスのカジリを防止することがで
きる。また、カムダイスを中心とする上下方向において
均一な加圧をすることができるので、密度不良に起因す
るかたさ不良，寸法不良，成形割れなどを防止でき、成
形品の品質を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の制御系のブロック図である。

【図２】 図１に示した装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図３】 （Ａ），（Ｂ）は従来の成形方法の手順を示
す図である。

【図４】 （Ａ），（Ｂ）は図３（Ｂ）の手順に引き続
き行なわれる従来の成形方法の手順を示す図である。

【図５】 図４（Ｂ）の手順に引き続き行なわれる従来
の成形方法の手順を示す図である。

【図６】 上パンチの荷重と成形数との関係を示した図
である。

【図７】 下パンチの荷重と成形数との関係を示した図
である。

【図８】 カムダイスの曲げ応力と成形数との関係を示
した図である。

【図９】 上下パンチの荷重差とカムダイスの曲げ応力
との関係を示した図である。

【符号の説明】

１…上パンチ用荷重センサ ２…下パン
チ用荷重センサ ３…サーボ弁リニアセンサ ５…油圧サ
ーボ機構 ８…ＣＰＵ １０…上ダ
イス １２…下ダイス １４…カム
ダイス １６…下パンチ １８…上パ
ンチ ２０…材料粉末 ２０Ａ…成
形品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料粉末(20)が充填される型空間の側壁
   を形成する上ダイス(10)および下ダイス(12)と、 前記型空間の上下面壁を形成し前記型空間内に充填され
   る材料粉末を前記型空間の両開口側から圧縮すべく対向
   配置された上パンチ(18)および下パンチ(16)と、 前記上ダイスと下ダイスとを当該上パンチおよび下パン
   チの移動方向に移動させる駆動手段(5) と、 材料粉末の圧縮時、前記上パンチと下パンチとのそれぞ
   れにかかる荷重を検出する荷重検出センサ(1,2) と、 前記上ダイスと下ダイスとの前記下パンチに対する相対
   位置を検出する位置検出センサ(3) と、 前回の材料粉末の圧縮時における前記荷重検出センサの
   検出結果に基づいて、前記上パンチおよび下パンチの荷
   重差を演算する荷重差演算手段(8) と、 当該荷重差演算手段によって演算された荷重差に応じて
   前記上ダイスと下ダイスとの前記下パンチに対する最適
   の相対位置を演算し、粉末充填時における上ダイスと下
   ダイスとが当該最適の相対位置に設定されるように前記
   位置検出センサからの信号に基づいて前記駆動手段を駆
   動させる制御手段(8) とを有することを特徴とする粉末
   成形品の製造装置。