JP2003305596A - 環状粉末成形体の成形方法及びその成形装置 - Google Patents
環状粉末成形体の成形方法及びその成形装置Info
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Abstract
と共に質量のばらつきも少ない環状粉末成形体を成形す
ることができる環状粉末成形体の成形方法及びその成形
装置を提供すること。 【解決手段】 3軸サーボ成形装置7は,環状キャビテ
ィ2における外周部,内周部及び底部を,それぞれ上パ
ンチ4,下パンチ5及びコア6により形成する。上パン
チ4,下パンチ5及びコア6は,それぞれを駆動する各
サーボモータ711,721,731を有している。ま
た,3軸サーボ成形装置7は,各サーボモータ711,
721,731を制御する制御装置により,上パンチ
4,下パンチ5及びコア6を制御することにより,粉末
10の充填時及び加圧成形時における環状キャビティ2
の空間形状を変動させるよう構成してある。
Description
するための環状粉末成形体の成形方法及びその製造装置
に関する。
っては,環状粉末成形体の形状に対応した環状キャビテ
ィに粉末を充填し,その後,この環状キャビティ内の粉
末を上パンチにより加圧成形して,上記環状粉末成形体
を成形している。上記環状キャビティは,外周部を形成
するダイスと内周部を形成するコアと底部を形成する下
パンチとによって形成している。そして,上記環状キャ
ビティへの粉末の充填は,この環状キャビティに粉末を
落下させることにより行っており,上記粉末の加圧成形
は,上記下パンチに対向して上記上パンチを下降させる
ことにより行っている。
ィへの粉末の充填は,上記ダイス,下パンチ及びコアを
固定した状態で行っており,一方,上記粉末の加圧成形
は,上記ダイス,下パンチ及びコアを固定した状態で行
っている。しかしながら,上記環状キャビティにおける
開口面積は,上記環状粉末成形体と同等の外形を有する
中実状粉末成形体を成形するためのキャビティにおける
開口面積に比べて小さい。そのため,上記環状キャビテ
ィに粉末を落下させることは一般に困難であり,上記粉
末の充填に長時間を要してしまう。また,上記粉末が上
記環状キャビティ内に十分に落下しなかった場合には,
上記環状キャビティ内に上記粉末の未充填の空間である
空隙が形成されてしまう。
は,上記環状キャビティ内の上部側に位置する粉末が特
に強く加圧されて,成形された環状粉末成形体は,上部
側の密度が他の部分の密度に比べて高くなってしまう。
そのため,全体の密度に偏りがある環状粉末成形体が成
形されてしまう。また,上記環状キャビティに空隙が形
成された状態で上記加圧成形を行うと,成形後の環状粉
末成形体の質量にばらつきが生じてしまう。
されたもので,短いサイクルタイムで,密度の偏りが少
ないと共に質量のばらつきも少ない環状粉末成形体を成
形することができる環状粉末成形体の成形方法及びその
成形装置を提供しようとするものである。
イスと内周部を形成するコアと底部を形成する下パンチ
とによって形成する環状キャビティに粉末を充填し,該
粉末を上記下パンチとこれに対向配設した上パンチとに
より加圧成形して,環状粉末成形体を成形する装置にお
いて,上記上パンチ,上記下パンチ及び上記コアは,そ
れぞれを駆動する各サーボモータを有し,上記各サーボ
モータを制御する制御装置により,上記上パンチ,上記
下パンチ及び上記コアを制御することにより,上記粉末
の充填時及び加圧成形時における上記環状キャビティの
空間形状を変動させるよう構成したことを特徴とする環
状粉末成形体の成形装置にある(請求項1)。
サーボモータを制御することにより,上記上パンチ,下
パンチ及びコアを高速かつ柔軟に移動させることを可能
にし,これらを上記粉末の充填時及び加圧成形時に移動
させて,上記環状キャビティの空間形状を変動させるこ
とを可能にしたものである。すなわち,本発明は,上記
粉末の充填及び上記粉末の加圧成形を行うときに,上記
環状キャビティの空間形状を変動させて,短い時間で,
密度の偏りが少ないと共に質量のばらつきも少ない環状
粉末成形体を成形しようとするものである。
空間形状を変動させる具体例としては,例えば以下のも
のがある。すなわち,上記環状キャビティに上記粉末を
充填するに際しては,上記環状キャビティの容積を大き
くした充填用キャビティを形成し,これに上記粉末を充
填する。そして,その後,上記下パンチ又はコアの少な
くとも一方を移動させて,上記粉末を充填した環状キャ
ビティを形成すると共に,余剰の粉末をこの環状キャビ
ティの外に排出する。
環状キャビティの空間形状を変動させることにより,こ
の環状キャビティへの粉末の充填が容易になる。そのた
め,この充填にかかる時間を短縮することができると共
に,上記環状キャビティにおいて上記粉末の未充填の空
間である空隙がほとんど形成されることがない。
ャビティの空間形状を変動させる具体例としては,例え
ば以下のものがある。すなわち,上記粉末を加圧成形す
るに際しては,上記上パンチを下降させて上記粉末を加
圧成形すると共に上記コアを下降させて,上記環状キャ
ビティの内周部を移動させる。
上記環状キャビティの空間形状を変動させることによ
り,上記環状キャビティの全体にできるだけ均等に加圧
力が加わり,密度の偏りが少ない環状粉末成形体を成形
することができる。また,上記加圧成形は,上記空隙が
ほとんどない状態の環状キャビティに対して行うことが
できるため,質量のばらつきが少ない環状粉末成形体を
成形することができる。それ故,本発明の成形装置によ
り,短いサイクルタイムで,密度の偏りが少ないと共に
質量のばらつきも少ない環状粉末成形体を繰り返し成形
することができる。
内周部を形成するコアと底部を形成する下パンチとによ
って形成する環状キャビティに粉末を充填し,該粉末を
上記下パンチとこれに対向配設した上パンチとにより加
圧成形して,環状粉末成形体を成形する方法において,
下側に開口部を有し内部に粉末を保持して移動する器状
の擦切治具を,上記コア及び上記下パンチの上方に移動
させた後,上記ダイスに対して上記コア及び上記下パン
チを下降させて,上記環状キャビティよりも大きな容積
を有する充填用キャビティを形成すると共にこれに上記
擦切治具の内部の粉末を充填し,その後,上記ダイスに
対して上記コアを上昇させる又は上記コア及び上記下パ
ンチを上昇させて,上記粉末が充填された上記環状キャ
ビティを形成すると共に余剰な粉末を該環状キャビティ
の外に押し出す粉末充填工程と,上記上パンチを下降さ
せて上記粉末を加圧すると共に上記コアを下降させて環
状粉末成形体を成形する成形工程と,上記下パンチを上
昇させると同時に上記コアを上昇させて上記環状粉末成
形体を上記ダイスより抜き出し,その後,上記コアを下
降させて上記環状粉末成形体の中空穴より上記コアを抜
き出して,上記環状粉末成形体を取り出す取出工程とを
行うことを特徴とする環状粉末成形体の成形方法にある
(請求項4)。
いて,上記充填用キャビティを利用して,上記粉末が充
填された環状キャビティを形成するため,この環状キャ
ビティへの粉末の充填が容易になる。そのため,この充
填にかかる時間を短縮することができると共に,上記環
状キャビティにおいて上記粉末の未充填の空間である空
隙がほとんど形成されることがない。
ス,上記コア及び上記下パンチの上に上記粉末が存在す
る状態で,上記ダイスに対して上記コア及び上記下パン
チを下降させるため,上記粉末に吸引力が働いて,充填
用スペースへの粉末の充填を一層容易に行うことができ
る。
ンチの下降に上記コアも連動させて下降させるため,上
記環状キャビティの全体にできるだけ均等に加圧力が加
わり,密度の偏りが少ない環状粉末成形体を成形するこ
とができる。また,上記加圧成形は,上記空隙がほとん
どない状態の環状キャビティに対して行うことができる
ため,質量のばらつきが少ない環状粉末成形体を成形す
ることができる。
状粉末成形体を段階を経て取り出すため,この取出の際
に働く摩擦抵抗等を段階的に分散して,成形後の環状粉
末成形体に破損や割れ等が生じてしまうことを防止する
ことができる。それ故,本発明の成形方法により,破損
や割れ等の発生を防止し,密度の偏りが少ないと共に質
量のばらつきも少ない環状粉末成形体を成形することが
できる。しかも,本発明の成形方法によれば,短いサイ
クルタイムで繰り返し上記優れた環状粉末成形体を成形
することができる。
実施の形態につき説明する。上記第1の発明における上
記環状粉末成形体の成形装置又は上記第2の発明におけ
る上記環状粉末成形体の成形方法は,上記環状キャビテ
ィの溝幅(上記ダイスの外周部と上記コアの内周部との
間の幅)W1に対する上記環状キャビティの深さ(上記
ダイスの上端面から上記下パンチの上端面までの深さ)
H1の比率(H1/W1)が7倍以上である場合に特に
効果を発揮することができる(図1参照)。
は,上記第1の発明又は上記第2の発明における優れた
効果があまり得られない。また,上記比率(H1/W
1)を上記環状の粉末成形体について表すと,厚みtに
対する軸方向長さLの比率(L/t)が5倍以上である
環状の粉末成形体の場合に特に効果を発揮することがで
きる(図2参照)。
記環状の粉末成形体又は上記粉末成形体を成形するため
の粉末としては,アルニコ,フェライト,希土類コバル
トもしくは希土類鉄等の磁性粉末,セラミックス粉末も
しくは焼結用金属粉末等の各種の粉末,あるいは上記磁
性粉末もしくは上記各種の粉末に合成樹脂結合剤等を添
加した混合粉末等を用いることができる。
粉末成形体の成形装置は,上記環状粉末成形体の成形を
行った後に,該環状粉末成形体の質量を測定する質量計
を有しており,上記制御装置は,上記質量計により測定
した環状粉末成形体の質量に基づいて,上記加圧成形を
行う前の上記下パンチの位置を変化させることにより,
上記加圧成形を行う前の上記環状キャビティの容積を変
化させるよう構成することが好ましい(請求項2)。
た上記成形後の環状粉末成形体の質量を,上記粉末の充
填又は上記粉末の加圧成形に反映して,成形後の各環状
粉末成形体の間における質量のばらつきを一層抑制する
ことができる。また,上記環状粉末成形体の質量に基づ
いて環状キャビティの容積を変化させる具体例として
は,例えば,上記制御装置を,上記質量計により測定し
た環状粉末成形体の質量が所定の質量よりも小さけれ
ば,上記キャビティ形成時における上記ダイスの上端面
から上記下パンチの上端面までの深さを大きくし,上記
質量計により測定した環状粉末成形体の質量が上記所定
の質量よりも大きければ,上記キャビティ形成時におけ
る上記ダイスの上端面から上記下パンチの上端面までの
深さを小さくするよう構成することができる。
体の1つ1つに対して上記質量計のゼロ補正を行ってか
ら上記測定を行うよう構成することが好ましい(請求項
3)。この場合には,成形後の環状粉末成形体を測定す
る前に,例えば質量計の上に不要な粉末等のゴミが載っ
てしまった場合でも,上記ゼロ補正を行うことにより,
正確に環状粉末成形体の質量を測定することができる。
なお,上記ゼロ補正とは,測定を行う前の質量計が示す
値を質量ゼロとして,質量計のリセットを行うことをい
う。
を行った環状粉末成形体は,質量計によりその質量を測
定し,上記制御装置は,上記測定を行った質量に基づい
て,上記加圧成形を行う前の上記下パンチの位置を変化
させることにより,上記加圧成形を行う前の上記環状キ
ャビティの容積を変化させることが好ましい(請求項
5)。
た上記成形後の環状粉末成形体の質量を,上記粉末の充
填又は上記粉末の加圧成形に反映して,成形後の各環状
粉末成形体の間における質量のばらつきを一層抑制する
ことができる。また,上記環状粉末成形体の質量に基づ
いて環状キャビティの容積を変化させる具体例として
は,上記第1の発明における場合と同様である。
形体の1つ1つに対してゼロ補正を行ってから行うこと
が好ましい(請求項6)。この場合には,成形後の環状
粉末成形体を測定する前に,例えば質量計の上に不要な
粉末等のゴミが載ってしまった場合でも,上記ゼロ補正
を行うことにより,正確に環状粉末成形体の質量を測定
することができる。なお,上記ゼロ補正とは,上記第1
の発明における場合と同様のことをいう。
説明する。 (実施例1)本例の環状粉末成形体1の成形装置におい
ては,図1に示すごとく,外周部21を形成するダイス
3と内周部22を形成するコア6と底部23を形成する
下パンチ5とによって形成する環状キャビティ2に粉末
10を充填し,この粉末10を上記下パンチ5とこれに
対向配設した上パンチ4とにより加圧成形して環状粉末
成形体1(図2参照)を成形する。
コア6は,それぞれを駆動する各サーボモータ711,
721,731を有している。また,上記環状粉末成形
体1の成形装置は,上記各サーボモータ711,72
1,731を制御する制御装置(図示略)により,上記
上パンチ4,上記下パンチ5及び上記コア6を制御する
ことにより,上記粉末10の充填時及び加圧成形時にお
ける上記環状キャビティ2の空間形状を変動させるよう
構成してある。
は,図1に示すごとく,上記環状キャビティ2は,外形
Dが約40mm,溝幅(上記ダイス3の外周部21と上
記コア6の内周部22との間の幅)W1が約1.5m
m,深さ(上記ダイス3の上端面301から上記下パン
チ5の上端面501までの深さ)H1が約30mmであ
る。そして,図2に示すごとく,この環状キャビティ2
の大きさに対応して,外形Cが約40mm,厚みtが約
1.5mm,軸方向長さLが約18mmの環状粉末成形
体1を成形する。また,本例の粉末10は,希土類鉄の
磁性粉末に合成樹脂結合剤を添加した混合粉末である。
また,本例の環状キャビティ2は,円形の環状溝の形状
を有して形成されており,本例では,中空穴11を有す
る円筒形状の環状粉末成形体1を成形する。
末成形体1の成形装置として,上記ダイス3を固定した
テーブル70と,第1軸サーボモータ711により上記
上パンチ4を上記ダイス3に対して上側より移動可能に
した上パンチ移動機構71と,第2軸サーボモータ72
1により上記下パンチ5を上記ダイス3に対して下側よ
り移動可能にした下パンチ移動機構72と,第3軸サー
ボモータ731により上記コア6を上記ダイス3に対し
て下側より移動可能にしたコア移動機構73とを有する
3軸サーボ成形装置7を用いる。
及び上記コア6は,それぞれ各サーボモータ711,7
21,731により移動制御が可能である。また,上記
各サーボモータ711,721,731を制御すること
により,それぞれ上記上パンチ4,上記下パンチ5及び
上記コア6の位置,速度,加速度,推力等の制御を高速
に行うことができる。そして,上記各サーボモータ71
1,721,731を制御することにより,上記粉末1
0の充填時及び加圧成形時に,上記環状キャビティ2の
空間形状を変動させることが可能になっている。
に開口部741を有し内部に粉末10を保持して上記テ
ーブル70上を移動する器状の擦切治具74を有してお
り,この擦切治具74により,上記コア6及び下パンチ
5の上に粉末10を載置することができる。また,3軸
サーボ成形装置7は,上記粉末10を投入してこれを保
管するための投入タンク75を有しており,上記粉末1
0は,この投入タンク75より落下して上記擦切治具7
4内に供給されるようになっている。
ア6には,いずれも各サーボモータ711,721,7
31の回転力を受けて回転する各送りねじ(図示略)に
螺合する各ナット部(図示略)が固定してあり,上記上
パンチ移動機構71,下パンチ移動機構72及びコア移
動機構73は,いずれも上記各送りねじが回転した際
に,上記上パンチ4,下パンチ5及びコア6が各送りね
じの軸方向に移動可能であるよう構成されている。
ダイス3,上記上パンチ4,上記下パンチ5及び上記コ
ア6により環状粉末成形体1の成形型8を構成する。上
記ダイス3には,貫通穴31が設けてあり,この貫通穴
31により上記環状キャビティ2の外周部21を形成す
る。また,上記下パンチ5は,上記貫通穴31に挿入配
置しこの貫通穴31に対して摺動するようになってお
り,上記ダイス3に対して下降した際に,その上端面5
01が上記環状キャビティ2の底部23を形成するよう
になっている。
と同一の方向に向けて形成したコア穴51を有すると共
に,上記上パンチ4と略同一の断面形状を有する円環断
面形状を有している。また,上記コア6は,上記コア穴
51に挿入配置しこのコア穴51に対して摺動するよう
になっている。また,コア6は,その側面61が上記環
状キャビティ2の内周部22を形成すると共に,円柱断
面形状を有している。
貫通穴31と略同一の断面積を有する中実断面を有して
いる。また,上記上パンチ4は,その下端部401に上
記下パンチ5の断面形状と略同一の断面形状を有して下
方に突出した外周凸部41と,上記コア6と略同一の断
面形状を有して上記外周凸部41の内側に凹状に窪んだ
内周凹部42とを有している。
対向して推力を出力し合うよう構成されている。そし
て,上記粉末10の加圧成形を行う際には,上記下パン
チ5及びコア6は,上記上パンチ4の第1軸サーボモー
タ711をマスターモータ,上記コア6の第3軸サーボ
モータ731をスレーブモータとし,互いに反対の方向
に推力を出力する場合,マスターモータによる出力を優
先させるマスタースレーブ制御を行うようになってい
る。これにより,上記コア6の上昇方向への上昇推力よ
りも大きな上記上パンチ4の下降方向への下降推力によ
り,コア6を上パンチ4に追従させて下降させるコア連
動加圧を行うことができる。
て,上記環状粉末成形体1を成形する方法について詳説
する。すなわち,まず,粉末充填工程として,図4に示
すごとく,上記粉末10の充填を行うに当たっては,内
部に粉末10を保持して待機位置にある上記擦切治具7
4を上記コア6及び下パンチ5の上方に移動させる。こ
のとき,上記コア6及び下パンチ5は上記ダイス3に対
して上昇した位置にあり,上記コア6の上端面601,
下パンチ5の上端面501,及びダイス3の上端面30
1は,ほぼ同一の高さにある。また,上記擦切治具74
の移動により,上記コア6及び下パンチ5の上には上記
粉末10が載置される。
び上記下パンチ5を上記ダイス3に対して下降させる。
このとき,この下降に伴って,上記擦切治具74内の粉
末10は上記コア6及び下パンチ5による吸引力が働い
た状態で,上記コア6の上端面601及び下パンチ5の
上端面501に向けて落下する。
面501を上記環状キャビティ2を形成するときの位置
まで下降させると共に,上記コア6の上端面601も上
記下パンチ5の上端面501とほぼ同じ位置まで下降さ
せる。こうして,成形する環状粉末成形体1の外形と同
様の外形を有する中実状粉末成形体を成形する際の凹状
キャビティと同様の形状を有する充填用スペース20を
一旦形成すると共に,この充填用スペース20に上記粉
末10を充填する。また,上記擦切治具74内の粉末1
0が,上記充填に使用されると,上記投入タンク75よ
り続けて粉末10が落下して,擦切治具74内に供給さ
れる(図3参照)。
を成形するにもかかわらず,一旦は中実状の粉末成形体
を成形するときの形状を有する充填用スペース20に上
記粉末10を充填する。そのため,上記粉末10は,上
記環状キャビティ2によって形成される狭い開口面積を
有する環状の開口部202(図6参照)ではなく,上記
充填用スペース20によって形成される広い開口面積を
有する円形状の開口部201(図5参照)より落下する
ことができる。そのため,上記粉末10を上記充填用ス
ペース20に容易に充填させることができ,この充填用
スペース20において,上記粉末10の未充填の空間で
ある空隙がほとんど形成されることがない。
ペース20に粉末10の充填を行った後には,上記コア
6を上記ダイス3及び上記下パンチ5に対して上昇させ
る。このとき,上記下パンチ5の上方に位置する粉末1
0はその自重によりほとんどがそのままその位置に残留
し,上記コア6の上方に位置する粉末10は,ほとんど
が上記粉末10の充填された環状キャビティ2を形成す
る際に余剰となる余剰の粉末10として,上記充填用ス
ペース20の外に排出される。そのため,上記コア6の
上昇が完了して,コア6の上端面601が上記ダイス3
の上端面301とほぼ同じ高さに位置したときには,上
記空隙の形成がほとんどない状態を維持することができ
る。そのため,上記環状キャビティ2への粉末10の充
填率を向上させることができる。
下パンチ5及びコア6を,下パンチ5が上記環状キャビ
ティ2を形成するときの形成位置よりも深い位置に下降
させて,上記充填用キャビティ20を形成すると共にこ
れに上記粉末10を充填し,上記コア6を上昇させた
後,上記下パンチ5を上記形成位置まで上昇させて,上
記粉末10が充填された環状キャビティ2を形成するこ
ともできる。この場合には,コア6の上昇の際に外に持
ち出されてしまったおそれのある粉末10の不足分を補
充して,上記環状キャビティ2への粉末10の充填率を
一層向上させることができる。
74を,上記コア6及び下パンチ5の上方より再び上記
待機位置に移動させる。このとき,擦切治具74は,上
記環状キャビティ2の上方に存在する余剰の粉末10を
内部に保持して移動する。
は,上記環状キャビティ2の容積を大きくした充填用ス
ペース20を形成し,これに上記粉末10を充填する。
そして,その後,上記下パンチ5又はコア6の少なくと
も一方を上昇させて,上記粉末10を充填した環状キャ
ビティ2を形成すると共に,余剰の粉末10をこの環状
キャビティ2の外に排出する。このように,上記粉末1
0の充填の際に,上記環状キャビティ2の空間形状を変
動させることにより,この環状キャビティ2への粉末1
0の充填が容易になり,この充填にかかる時間を短縮す
ることができる。
く,上記ダイス3,下パンチ5及びコア6に対して上記
上パンチ4を下降させる。このとき,上記上パンチ4の
外周凸部41が上記環状キャビティ2内の粉末10を加
圧する。そして,上記上パンチ4の内周凹部42が上記
コア6の上端面601に当接するまで,上記上パンチ4
を下降させて,1段目の加圧を行う。この1段目の加圧
により,上記環状キャビティ2内の粉末10を一旦加圧
し,粉末10同士の間の隙間を減少させることができ
る。そして,上記環状キャビティ2内の粉末10の全体
による長さが短くなり,この粉末10の全体による輪郭
形状を整えることができる。
の全体による長さとは,環状キャビティ2の高さ方向又
は上下方向(重力方向)における長さをいい,成形する
環状粉末成形体1の軸方向における長さをいう。また,
上記1段目の加圧の際に,上記コア6は,上記上パンチ
4の方向に向けた上昇推力を出力している。
4の内周凹部42が上記コア6の上端面601に当接す
ると,上記コア6は,その上昇推力よりも大きな上記上
パンチ4の下降推力を受けて,上記上パンチ4に追従し
て下降する。このとき,上記第1軸サーボモータ711
と上記第3軸サーボモータ731とによるマスタースレ
ーブ制御により,コア6は,上昇推力を出力しながら
も,上記上端面601が上記上パンチ4の内周凹部42
に押されて下降する。そのため,上記コア6は,上記上
パンチ4の下降推力を受けて下降する際に,上記上パン
チ4と同じ速度でこの上パンチ4に追従して下降するこ
とができる。
キャビティ2内の粉末10を加圧すると共に上記コア6
を下降させるコア連動加圧を行う。そして,このコア連
動加圧のとき,上記環状キャビティ2内の粉末10が移
動していく方向に上記コア6も移動することになる。
上パンチ4と上記コア6とは同じ量だけ下降し,上記環
状キャビティ2内の粉末10の全体による長さがさらに
短縮した量と上記コア6が下降した量とがほぼ同じにな
る。そのため,上記コア連動加圧の際に,上記環状キャ
ビティ2内の粉末10とこの環状キャビティ2の内周部
22を形成するコア6との間に働く摩擦抵抗等の成形抵
抗を減少させることができる。そして,上記コア連動加
圧の際には,上記輪郭形状を整えた環状キャビティ2内
の粉末10の全体に対して,できるだけ均一に加圧をし
て環状粉末成形体1を成形することができる。それ故,
本例の環状粉末成形体1の成形方法により,密度の偏り
が一層少ないと共に輪郭形状が整った環状粉末成形体1
を成形することができる。
上記上パンチ4を下降させて上記粉末10を加圧成形す
ると共に上記コア6を上パンチ4に追従下降させて,上
記環状キャビティ2の内周部22を移動させる。すなわ
ち,このように,上記粉末10の加圧成形の際に,上記
環状キャビティ2の空間形状を変動させることにより,
上記環状キャビティ2の全体にできるだけ均等に加圧力
が加わり,密度の偏りが少ない環状粉末成形体1を成形
することができる。また,上記加圧成形は,上記空隙が
ほとんどない状態の環状キャビティ2に対して行うこと
ができるため,質量のばらつきが少ない環状粉末成形体
1を成形することができる。
く,上記環状粉末成形体1を成形した後には,上記下パ
ンチ5を上昇させると同時に上記コア6を上昇させて上
記環状粉末成形体1を上記ダイス3より抜き出す。この
とき,環状粉末成形体1の外周面12が離型される。次
いで,図11に示すごとく,上記コア6を下降させて上
記環状粉末成形体1の中空穴11より上記コア6を抜き
出して,上記環状粉末成形体1を取り出す。
記環状粉末成形体1は,その外周面12を離型した後に
中空穴11を離型するという段階を経て取り出すことが
できる。そのため,この取出の際に働く摩擦抵抗等を段
階的に分散して,環状粉末成形体1に破損や割れ等が生
じてしまうことを容易に防止することができる。
充填工程として,上記擦切治具74を上記待機位置より
再び上記下パンチ5及びコア6の上方に移動させる。こ
のとき,擦切治具74は,再び上記下パンチ5及びコア
6の上に上記粉末10を載置すると共に,上記取出後の
環状粉末成形体1を,上記下パンチ5及びコア6の上か
ら払い出すことができる。そして,その後は,再び上記
成形工程及び取出工程の各工程を同様に繰り返して,連
続して上記環状粉末成形体1を生産することができる。
ば,破損や割れ等の発生及び密度の偏りや質量のばらつ
きがほとんどない状態,すなわち不良品の発生がほとん
どない状態で,繰り返し上記環状粉末成形体1を成形す
ることができる。しかも,上記3軸サーボ成形装置7に
よれば,上記粉末充填工程,上記成形工程及び上記取出
工程の一連の工程を自動的に繰り返し行い,短いサイク
ルタイムで,品質の良い環状粉末成形体1を生産するこ
とができる。
く,上記実施例1に示した環状粉末成形体1の成形装置
である3軸サーボ成形装置7が,上記成形後の環状粉末
成形体1の質量を測定する質量計76を有している例で
ある。上記質量計76は,上記擦切治具74が待機する
待機位置とは反対側に設置してある。また,本例の3軸
サーボ成形装置7は,成形後の環状粉末成形体1を上記
質量計76に搬送すると共にこの質量計76から質量測
定後の環状粉末成形体1を払い出す搬送装置77を有し
ている。
装置77によって,上記質量計76から払い出した環状
粉末成形体1を受ける払出シュート78を有している。
また,上記搬送装置77は,上記擦切治具74によって
払い出された環状粉末成形体1を上記質量計76まで搬
送することができる第1搬送バー771と,上記質量測
定後の環状粉末成形体1を,質量計76から上記払出シ
ュート78に払い出す第2搬送バー772とを有してい
る。
質量計76により測定した環状粉末成形体1の質量に基
づいて,上記加圧成形を行う前の上記下パンチ5の位置
を変化させることにより,上記加圧成形を行う前の上記
環状キャビティ2の容積を変化させるよう構成してあ
る。具体的には,上記制御装置は,上記質量計76によ
り測定した環状粉末成形体1の質量が所定の質量よりも
小さければ,上記キャビティ形成時における上記ダイス
3の上端面301から上記下パンチ5の上端面501ま
での深さを大きくし,上記質量計76により測定した環
状粉末成形体1の質量が上記所定の質量よりも大きけれ
ば,上記キャビティ形成時における上記ダイス3の上端
面301から上記下パンチ5の上端面501までの深さ
を小さくするよう構成してある。
標とする上記環状粉末成形体1の質量値を目標質量値と
し,この目標質量値に上限と下限との許容範囲を設定し
て,これを目標質量範囲とする。そして,上記所定の質
量は,上記目標質量範囲であるとして,上記制御装置に
設定しておく。こうして,本例では,上記質量計76に
より測定を行った環状粉末成形体1の測定質量値を上記
制御装置にフィードバックし,この制御装置が,上記測
定質量値が上記目標質量範囲内にあるか否かを判定し
て,自動的に上記環状キャビティ2の容積を変化させ
る,成形する環状粉末成形体1の質量の自動補正を行
う。
体の1つ1つに対して,質量計76のゼロ補正を行って
から,すなわち測定を行う前の質量計76が示す値を質
量ゼロとして質量計76のリセットを行ってから,上記
質量の測定を行うよう構成してある。これにより,例え
ば,質量計76の上に,質量測定の外乱となる不要な粉
末10等のゴミが載ってしまった場合でも,正確に環状
粉末成形体1の質量を測定することができる。
サイクル毎に,上記粉末充填工程,上記成形工程及び上
記取出工程を行うと共に,上記質量計76により質量の
測定を行う質量測定工程を行う。そして,この質量測定
工程は,上記取出工程後の環状粉末成形体1について行
うと共に,次の環状粉末成形体1を成形している時間,
すなわち次の環状粉末成形体1について上記粉末充填工
程,成形工程及び取出工程を行っている時間を利用して
行う。
て,上記環状粉末成形体1を成形する方法について詳説
する。すなわち,まず,図14に示すごとく,環状粉末
成形体1の成形が終わり,上記擦切治具74によって,
下パンチ5及びコア6の上に粉末10を載置すると共に
成形後の環状粉末成形体1を払い出したときには,上記
搬送装置77は待避位置に待避している。
状粉末成形体1が所定の位置に払い出された後,上記搬
送装置77は下降して,上記第1搬送バー771を成形
後の環状粉末成形体1の中空穴11に配置すると共に,
上記第2搬送バー772を上記質量計76において質量
が測定された後の環状粉末成形体1の中空穴11に配置
する。
動させ,上記第1搬送バー771は,成形後の環状粉末
成形体1を,上記第2搬送バー772は質量測定後の環
状粉末成形体1を搬送する。そして,上記搬送装置77
は,上記成形後の環状粉末成形体1を上記質量計76の
手前の一旦停止位置まで搬送したら,搬送を一旦停止
し,上記質量計76のゼロ補正を行う。また,上記搬送
装置77が上記一旦停止位置まで移動する間に上記質量
測定後の環状粉末成形体1は質量計76から搬送され
て,上記払出シュート78へと払い出される。
76のゼロ補正がされた後には,上記搬送装置77は,
上記成形後の環状粉末成形体1を上記質量計76の上ま
で搬送する。その後,図17に示すごとく,搬送装置7
7は上昇して,図18,図19に示すごとく,元の待避
位置まで移動する。
量計76への搬送及び質量の測定が行われている一方
で,上記実施例1と同様にして次の環状粉末成形体1の
成形が行われる。すなわち,上記粉末充填工程では,次
の環状粉末成形体1を成形するために,上記下パンチ5
及びコア6を下降させて上記充填用スペース20を形成
すると共にこれに粉末10を充填する(図14,図15
参照)。次いで,上記コア6を上昇させて粉末10を充
填した環状キャビティ2を形成すると共に余剰の粉末1
0を排出する(図16参照)。次いで,上記成形工程で
は,上記1段目の加圧及び上記2段目の加圧としてのコ
ア連動加圧を行い,環状キャビティ2内の粉末10を加
圧成形して,環状粉末成形体1を成形する(図17参
照)。その後,成形後の環状粉末成形体1を取り出す
(図18,図19参照)。
末成形体1の質量の測定が終わったときには,この質量
のデータが上記制御装置に送信される。そして,制御装
置は,上記質量のデータによる測定質量値が,制御装置
に予め設定した上記目標設定範囲内にあるか否かを判定
する。この判定が,上記目標設定範囲内にあるときに
は,上記制御装置は,前回と同様に環状粉末成形体1を
成形する。
いときは,上記制御装置は,上記次の(前回の)環状粉
末成形体1のさらに次の環状粉末成形体1を成形する際
に,上記環状キャビティ2を形成する際の上記下パンチ
5の位置を所定量変化させ,この環状キャビティ2の容
積を変化させる。具体的には,上記測定質量値が上記目
標設定範囲内よりも小さければ,上記環状キャビティ2
を形成する際における上記ダイス3の上端面301から
上記下パンチ5の上端面501までの深さH1を,所定
量だけ大きくする(図1参照)。また,上記測定質量値
が上記目標設定範囲内よりも大きければ,上記深さH1
を,所定量だけ小さくする。
1の測定質量値を監視して,この値が上記目標設定範囲
内から外れてしまったときには,上記環状キャビティ2
の容積を変化させて,成形する環状粉末成形体1の質量
の自動補正を行うことができる(図13参照)。そのた
め,上記質量計76によって測定した上記成形後の環状
粉末成形体1の質量を,上記粉末10の加圧成形に反映
することができる。そのため,成形後の各環状粉末成形
体1の間における質量のばらつきを一層抑制して,品質
の良い環状粉末成形体1を繰り返し短時間で生産するこ
とができる。
量のばらつきが少ない環状粉末成形体1を成形している
にも拘わらず,上記測定質量値が上記目標設定範囲内か
ら外れてしまう要因としては,例えば,粉末10のロッ
ト等の違いによる状態のばらつきが考えられる。その他
の構成は上記実施例1と同様であり,上記実施例1と同
様の作用効果を得ることができる。
1に示した環状粉末成形体1の成形装置である3軸サー
ボ成形装置7により成形した環状粉末成形体1の優れた
作用効果を確認した。すなわち,上記実施例1において
成形した複数の環状粉末成形体1(発明品)について,
質量(g),密度(g/cm3)及び成形に要するサイ
クルタイム(s)を測定した。また,比較のために,コ
アを固定して粉末の充填及び加圧成形を行った環状粉末
成形体(比較品)についても,同様に測定した。
において,上記質量は,複数の環状粉末成形体1の間に
おける質量(g)のばらつきの範囲を示し,上記密度
は,各環状粉末成形体1の全体における密度(g/cm
3)の偏りの範囲を示し,上記サイクルタイムは,環状
粉末成形体1を1個成形するための時間(s)を示す。
同表に示すごとく,上記密度の偏りについては,上記発
明品が目標値である4.7(g/cm3)から±2%の
偏りがあったのに対し,上記比較品は±6%の偏りがあ
った。これより,発明品については,密度の偏りが少な
いことがわかった。
記発明品は13(g)から±2%のばらつきがあったの
に対し,上記比較品は13(g)から±4%のばらつき
があった。これより,発明品については,質量のばらつ
きが少ないことがわかった。また,上記発明品について
は,不良品がほとんど発生しなかったのに対し,上記比
較品については,不良品が30〜50%の割合で発生し
た。この不良品の発生率(不良率)の差は,上記密度の
偏り及び上記質量のばらつきの差を反映したものであ
る。
明品が8.5(s)であったのに対し,上記比較品が1
8(s)であった。これより,発明品については,サイ
クルタイムが短く,短時間で成形できることがわかっ
た。このサイクルタイムの差は,主に,発明品について
は上記粉末10の充填時間が短いのに対し,上記比較品
については上記充填時間が長かったために生じたもので
ある。以上より,上記実施例1に示した3軸サーボ成形
装置7によれば,短いサイクルタイムで,密度の偏りが
少ないと共に質量のばらつきも少ない環状粉末成形体1
を成形できることがわかる。
1に示した上記粉末10にネオジウム及び合成樹脂等を
含有する磁粉を用いて上記環状粉末成形体1を成形し,
その後,焼結,着磁等を行って磁石を製作した。そし
て,上記環状粉末成形体1を用いて製作した磁石を発明
品として,この発明品の表面磁束密度(mT)を測定し
た。また,比較のために,コアを固定して粉末の充填及
び加圧成形を行った環状粉末成形体(比較品)を用いて
製作した磁石についても,同様に測定した。
図は,横軸に環状粉末成形体1の軸方向における位置
(mm)をとり,縦軸に表面磁束密度(周方向の平均
値)(mT)をとったものである。同図に示すごとく,
発明品の方が上記比較品に比べて全般的に,上記表面磁
束密度が高いことがわかった。この結果は,上記発明品
は上記密度の偏りが少ないために,上記表面磁束密度に
好影響を与えているためによるものと考えられる。以上
より,上記3軸サーボ成形装置7により成形した環状粉
末成形体1を用いて磁石を製作すれば,上記表面磁束密
度が高い磁石を製作できることがわかる。
示す断面説明図。
図。
説明図。
チの上方に移動させた状態を示す断面説明図。
せて充填用スペースを形成すると共にこの充填用スペー
スに粉末を充填した状態を示す断面説明図。
填された環状キャビティを形成した状態を示す断面説明
図。
の粉末を移動させた状態を示す断面説明図。
り1段目の加圧を行った状態を示す断面説明図。
連動加圧を行い,環状粉末成形体を成形した状態を示す
断面説明図。
同時にコアを上昇させて環状粉末成形体をダイスより抜
き出した状態を示す断面説明図。
末成形体の中空穴よりコアを抜き出して,環状粉末成形
体を取り出した状態を示す断面説明図。
ボ成形装置を示す説明図。
の質量の自動補正を示す模式図。
チ及びコアの上に粉末を載置すると共に成形後の環状粉
末成形体を払い出した状態,及び搬送装置の待避状態を
示す説明図。
充填した状態,及び搬送装置を一旦停止位置まで移動さ
せた状態を示す説明図。
ビティを形成した状態,及び搬送装置により環状粉末成
形体を質量計まで搬送した状態を示す説明図。
態,及び搬送装置を上昇させた状態を示す説明図。
より抜き出した状態,及び搬送装置を待避位置に移動さ
せる状態を示す説明図。
した状態,及び搬送装置を待避位置に移動させた状態を
示す説明図。
における位置(mm)と表面磁束密度(周方向の平均
値)(mT)との関係を示すグラフ。
Claims (6)
- 【請求項1】 外周部を形成するダイスと内周部を形成
するコアと底部を形成する下パンチとによって形成する
環状キャビティに粉末を充填し,該粉末を上記下パンチ
とこれに対向配設した上パンチとにより加圧成形して,
環状粉末成形体を成形する装置において,上記上パン
チ,上記下パンチ及び上記コアは,それぞれを駆動する
各サーボモータを有し,上記各サーボモータを制御する
制御装置により,上記上パンチ,上記下パンチ及び上記
コアを制御することにより,上記粉末の充填時及び加圧
成形時における上記環状キャビティの空間形状を変動さ
せるよう構成したことを特徴とする環状粉末成形体の成
形装置。 - 【請求項2】 請求項1において,上記環状粉末成形体
の成形装置は,上記環状粉末成形体の成形を行った後
に,該環状粉末成形体の質量を測定する質量計を有して
おり,上記制御装置は,上記質量計により測定した環状
粉末成形体の質量に基づいて,上記加圧成形を行う前の
上記下パンチの位置を変化させることにより,上記加圧
成形を行う前の上記環状キャビティの容積を変化させる
よう構成してあることを特徴とする環状粉末成形体の成
形装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2において,上記制御装置
は,上記環状粉末成形体の1つ1つに対して上記質量計
のゼロ補正を行ってから上記測定を行うよう構成してあ
ることを特徴とする環状粉末成形体の成形装置。 - 【請求項4】 外周部を形成するダイスと内周部を形成
するコアと底部を形成する下パンチとによって形成する
環状キャビティに粉末を充填し,該粉末を上記下パンチ
とこれに対向配設した上パンチとにより加圧成形して,
環状粉末成形体を成形する方法において,下側に開口部
を有し内部に粉末を保持して移動する器状の擦切治具
を,上記コア及び上記下パンチの上方に移動させた後,
上記ダイスに対して上記コア及び上記下パンチを下降さ
せて,上記環状キャビティよりも大きな容積を有する充
填用キャビティを形成すると共にこれに上記擦切治具の
内部の粉末を充填し,その後,上記ダイスに対して上記
コアを上昇させる又は上記コア及び上記下パンチを上昇
させて,上記粉末が充填された上記環状キャビティを形
成すると共に余剰な粉末を該環状キャビティの外に押し
出す粉末充填工程と,上記上パンチを下降させて上記粉
末を加圧すると共に上記コアを下降させて環状粉末成形
体を成形する成形工程と,上記下パンチを上昇させると
同時に上記コアを上昇させて上記環状粉末成形体を上記
ダイスより抜き出し,その後,上記コアを下降させて上
記環状粉末成形体の中空穴より上記コアを抜き出して,
上記環状粉末成形体を取り出す取出工程とを行うことを
特徴とする環状粉末成形体の成形方法。 - 【請求項5】 請求項4において,上記成形を行った環
状粉末成形体は,質量計によりその質量を測定し,上記
制御装置は,上記測定を行った質量に基づいて,上記加
圧成形を行う前の上記下パンチの位置を変化させること
により,上記加圧成形を行う前の上記環状キャビティの
容積を変化させることを特徴とする環状粉末成形体の成
形方法。 - 【請求項6】 請求項4又は5において,上記質量の測
定は,上記環状粉末成形体の1つ1つに対してゼロ補正
を行ってから行うことを特徴とする環状粉末成形体の成
形方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002111137A JP2003305596A (ja) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | 環状粉末成形体の成形方法及びその成形装置 |
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