JP2004042126A

JP2004042126A - Powder molding method and equipment

Info

Publication number: JP2004042126A
Application number: JP2002205621A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yano; 矢野　勝彦; Katsumi Sasagawa; 笹川　克已; Yukinori Matsui; 松井　征規; Masao Sasaki; 佐々木　政雄; Heiji Yamada; 山田　平治; Masaru Kobayashi; 小林　勝; Akihito Hanabusa; 花房　聡人; Hideo Sato; 佐藤　秀雄
Original assignee: Tamagawa Machinery Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Tamagawa Machinery Co Ltd; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12
Also published as: EP1541327A4; BR0212507A; CN1649722A; US20060127268A1; AU2002323943A8; CN100522586C; WO2004007184A1; KR20050042773A; AU2002323943A1; EP1541327A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a green compact of a constant height by pressure molding, with an interval between upper and lower punches kept constant. <P>SOLUTION: After a packing process in which raw material powder P is packed in a cavity, a punch driving process is performed in which the raw material powder P packed in the cavity is pressure molded between the upper and lower punches. The punch driving process consists of a primary driving step in which either punch is driven until the thickness of the cavity formed between both punches exceeds the target molding thickness and a secondary driving step in which either punch is driven until the measured interval between both punches reaches a target molding thickness while the interval is controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原料粉末を加圧成形する粉末成形方法および粉末成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形して圧粉体を形成するための成形装置として、上パンチの駆動をクランク等の機構により行ういわゆる機械プレスがある。
【０００３】
例えば図８に示すような機械プレス（粉末成形装置）１１０で円筒圧粉体を成形する場合、圧粉体の下端面を成形する円筒状の下パンチ１１５が固定されたフレーム１１１に、圧粉体の外周面を成形するダイ１１２、内周面を成形する円柱状のコアロッド１１３および上端面を成形する円筒状の上パンチ１１４が上下動可能に保持された構成となっている。
【０００４】
なお図８は、上パンチ１１４が所定の距離だけ下降して原料粉末を加圧すると、ダイ１１２およびコアロッド１１３が上パンチ１１４と一体に下降を始め、原料粉末の加圧成形が終了すると、上パンチ１１４が上昇する一方ダイ１１２およびコアロッド１１３はさらに下降して圧粉体の抜き出しが行われるいわゆるウイズドロアル法による機械プレス１１０を示している。
【０００５】
上パンチ１１４の上下動は、図８に示すようなクランク機構１１６により行われ、上パンチ１１４が下死点まで下降したときに、上下パンチ１１４，１１５の間隔が、得ようとする圧粉体の厚さとなる成形が行われるように設定されている。つまり、このような機械プレス１１０では、固定された下パンチ１１５に対して、上パンチ１１４の動きが機械的に規制されて所定位置にまで下降するので、一定の厚さの圧粉体が得られ易いという特長がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各部材を保持するフレーム１１１の伸び、撓み、原料粉末の充てん量のばらつき等のために、上パンチ１１４が下死点まで下降しているにも拘わらず上下パンチ間隔が所定値とならずに、所定厚さの圧粉体が得られず圧粉体の厚さがばらつく場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明に上記の問題に鑑みてなされたもので、上下パンチの間隔を一定にして加圧成形を行い、一定の高さの圧粉体を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る粉末成形方法は、キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、このキャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、パンチ駆動工程が、両パンチ間に形成されるキャビティの厚さが成形目標厚さよりも若干大きい状態となるまでいずれか一方のパンチを駆動する一次駆動工程と、両パンチ間隔を測定しその値が成形目標厚さとなるまで制御しながらいずれか一方のパンチを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
あるいは、キャビティ内の原料粉末を成形するパンチ駆動工程が、いずれか一方のパンチを駆動して上下パンチを接近させる一次駆動工程と、一次駆動工程によって上下パンチ間隔が成形目標厚さよりも大きい場合に、上下パンチ間隔が成形目標厚さとなるまで制御しながら、上下パンチの少なくともいずれかを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
この粉末成形方法において、一次駆動工程では上下パンチのうちいずれか一方のパンチを固定して他方のパンチを駆動し、二次駆動工程では、一次駆動工程で固定した一方のパンチを駆動して他方のパンチを固定することができる。
あるいは、両工程で一方のパンチを駆動し、他方のパンチを固定することができる。
【００１１】
この発明によれば、両パンチ間隔を測定しながら原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形するので、フレームの伸びや撓みが生じたとしても上下パンチ間が所定間隔となり、一定の厚さの圧粉体を得ることが可能となる。
【００１２】
さらに、一次駆動工程において上下パンチ間隔を成形目標厚さよりも若干大きくなるように設定した場合には、必ず二次駆動工程において上下パンチ間隔を調整することになるので、確実に所望の厚さの圧粉体を成形することができる。
【００１３】
また、一次駆動工程でキャビティが成形目標厚さとなるように上下パンチを設定した場合には、一次駆動工程では装置の撓み等のために上下パンチ間隔が所望の値とならなかったとしても、二次駆動工程で上下パンチ間隔を小さくする調整を行うことができるので、圧粉体の厚さを確実に所定値以下とすることができる。
【００１４】
さらに、上記発明において、充てん工程を、ダイ上面に摺動可能に配置され下面が開放されたシューボックスをキャビティ上に前進させる前進工程に次いで、キャビティ上からシューボックスを退避させる退避工程を行う構成とし、退避工程途中で、下パンチをダイに対して相対的に上昇させてキャビティ内に充てんされた原料粉末の一部をダイ上に押し上げ、ダイ上に押し上げられた原料粉末の一部を退避するシューボックスにより掻き取らせ、退避工程終了時にはダイに対する下パンチの相対位置を退避工程前の位置に戻すことが好ましい。
【００１５】
つまり、キャビティに充てんされる原料粉末の密度がシューボックスの進退方向前後において異なるので、充てん工程に連動させて下パンチを上下に駆動しキャビティの深さを変えることにより、キャビティ内の原料粉末の体積をシューボックスの心胆方向前後で異ならせて、キャビティ内に充てんされる原料粉末の量を均一にすることができる。したがってキャビティ全体で原料粉末の充てん量が均一となるので、上下パンチ間隔を一定にしてプレスすることにより、全体が均一な密度・厚さの圧粉体を、安定して製造することが可能になる。
【００１６】
また、本発明に係る粉末成形装置は、キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形する粉末成形装置であって、上下パンチのいずれか一方を上下駆動する一次駆動装置と、上下パンチのいずれか一方の上下位置を微調整駆動する二次駆動装置と、両パンチ間隔を求めるための測定手段と、この測定手段の測定結果をフィードバックして、測定結果が目標値となるまで二次駆動装置を制御する制御部とを備えることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、両パンチ間隔を測定して、原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形することができるので、フレームの伸びや撓みが生じたとしても上下パンチ間が所定間隔となり、一定の厚さの圧粉体を得ることが可能となる。
【００１８】
この粉末成形装置において、上下パンチのうち一方が一次駆動装置に駆動され他方が二次駆動装置に駆動される構成を採用することができる。あるいは一次駆動装置および二次駆動装置によっていずれか一方のパンチのみが駆動される構成を採用することができる。
【００１９】
この装置において、二次駆動装置によって上パンチが駆動される構成とすれば、下パンチが固定されダイが上下動可能な構造の装置を形成しやすくなるので、ウィズドロアル法を行う粉末成形装置を容易に構成することができる。
また、二次駆動装置によって下パンチが駆動される構成とすれば、シューボックスによる充てん時に下パンチを駆動してキャビティ内の粉末充てん量を均一にする工程を、二次駆動装置を用いて行うことができ、装置の簡略化が実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の第１の実施形態による粉末成形装置１の要部を示し、符号１０は上パンチ、符号２０は下パンチ、符号３０はコアロッド、符号４０はダイ、符号５０はシューボックス、符号６０は両パンチ間距離Ｌを測定する測定手段（下死点補正用リニアスケール）、Ｐは原料粉末である。
【００２１】
ダイ４０には成形用穴４０ａが設けられており、この成形用穴４０ａの中心にコアロッド３０が配されている。成形用穴４０ａとコアロッド３０との間に形成される円筒状の空間は、下方から嵌合された円筒状の下パンチ２０および上方から嵌合される円筒状の上パンチ１０によって閉鎖され、キャビティＣとされる。このキャビティＣ内で原料粉末Ｐを加圧して、キャビティＣに沿う形状の圧粉体Ｚを成形する。
【００２２】
キャビティＣ内に原料粉末Ｐを充てんするシューボックス５０は、下面が開放された箱形に形成されていて、下面をダイ４０上面に接した状態で前後（図の左右方向）に往復摺動される。シューボックス５０は、図示しないホッパーから原料粉末Ｐを供給されており、図１に示す位置に前進してキャビティＣ上に位置することにより、内部に保持した原料粉末ＰをキャビティＣ内に落とし込み、充てんすることができる。
【００２３】
上パンチ１０は、フレーム７０を介して基盤１００に対して上下移動可能に保持された上パンチ保持部材１０Ａに固定され、上パンチ保持部材１０Ａと一体に上下動することができる円筒状の部材である。上パンチ１０が固定された上パンチ保持部材１０Ａは、例えば図８に示すようなクランク機構や、ナックルプレス、カム機構等の機構（一次駆動装置）により機械的に上下駆動され、下死点まで上パンチ１０を下降させることにより、キャビティＣ内に充てんされた原料粉末Ｐを加圧することができる。
【００２４】
下パンチ２０は、下パンチ保持部材２０Ａに固定された円筒状の部材であって、基盤１００に固定された流体圧シリンダ（二次駆動装置）８０のピストン８１によって、下パンチ保持部材２０Ａと一体に上下動することができる。この下パンチ２０（下パンチ保持部材２０Ａ）と基盤１００との間には、基盤１００に対する下パンチ２０の位置を検出するための充てん量補正用リニアスケール６１が取り付けられている。この充てん量補正用リニアスケール６１からの検出信号を受けた制御部９０が流体圧シリンダ８０の流量を制御することにより、ピストン８１すなわち下パンチ２０を任意位置へと移動させることができる。
【００２５】
下死点補正用リニアスケール（測定手段）６０は、上パンチ保持部材１０Ａと下パンチ保持部材２０Ａとの間に取り付けられ、上パンチ保持部材１０Ａと下パンチ保持部材２０Ａとの距離、すなわち上パンチ１０と下パンチ２０との間隔を測定した測定値を信号として出力する。この信号を入力された制御部９０には予め目標値が設定してあり、測定値がこの目標値となるように流体圧シリンダ８０の流量を制御することができる。目標値は、上パンチ１０と下パンチ２０との間で、キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなる値である。
【００２６】
また、制御部９０には、図示しないシューボックス位置検出センサから出力されシューボックス５０の位置を示すシューボックス位置検出信号も入力される。
【００２７】
つぎに、以上のように構成された粉末成形装置を用いた粉末成形方法について図５を参照して説明する。なお図５に示す作動線図において、横軸は上パンチ１０を機械駆動するクランクの角度、縦軸は上下パンチおよびシューボックスの位置を示し、縦軸の上方がシューボックス５０の前進側および両パンチの上方である。
まず加圧成形に際して、上パンチ１０、下パンチ２０およびダイ４０は、それぞれ初期位置に配置しておく。
〔充てん工程〕
シューボックス５０を前進させて（前進工程）、図１に示すようにキャビティＣ上に開口させ（図５（ａ））、原料粉末Ｐを充てんする。このとき、シューボックス５０は後方（図１の右方）から前方（図１の左方）へ前進して、図１に示す位置へ移動するので、始めにキャビティＣの後方側上に開口してから前方側上に開口する。したがって、キャビティＣは、後方側で長時間シューボックス５０が開口されて、原料粉末Ｐを供給されるので、後方側ほど原料粉末Ｐが高密度に充てんされている。
【００２８】
つぎに、図２に示すようにシューボックス５０を後退させてキャビティＣ上から退避させながら（退避工程）、この退避工程の初期において下パンチ２０をダイ４０に対して上昇させる（図５（ｂ））。つまり、シューボックス５０を後退させて、ダイ４０およびコアロッド３０上に乗せられた余分の原料粉末Ｐを、シューボックス５０の前側の壁部によって掻き取るのであるが、壁部がキャビティＣの前方側よりも後退してから下パンチ２０を上昇させることによって、キャビティＣの後方側に充てんされた原料粉末Ｐの一部をダイ４０上に押し上げると同時にシューボックス５０により掻き取らせ、キャビティＣの充てんされる原料粉末Ｐの量を前後部で補正する。これにより、キャビティＣ前方側では原料粉末Ｐの体積が大きく、キャビティＣ後方側では原料粉末Ｐの体積が小さくなる。
【００２９】
さらに、図３に示すように、シューボックス５０が完全にキャビティＣ上から退避した後で、上昇させた下パンチ２０をダイ４０に対して下降させて初期位置へと戻す（図５（ｃ））。これにより、ダイ４０上に押し上げられたキャビティＣ前方側の原料粉末ＰはキャビティＣ内（ダイ４０内）に戻され、キャビティＣ内の原料粉末Ｐは、その充てん高さが前方側で大きく後方側で小さくなるように充てんされる。
【００３０】
つまり、原料粉末はシューボックスから自然落下によりキャビティ内に落とし込まれるので、シューボックスが長時間開口しているキャビティ後方側ほどでは自重により高密度となっている。したがって全体に同じ高さで充てんされると、密度が高いキャビティ後方側ほど多量の原料粉末が充てんされてしまい、このような充てん状態の原料粉末Ｐを加圧成形した圧粉体の密度は不均一となってしまう。
これに対して本実施形態では、原料粉末の充てん高さを低密度の前方側で高く、高密度の後方側で低くすることにより、シューボックスの進退方向による充てん量の不均一をなくし、キャビティＣの全体に均一に原料粉末Ｐを充てんしている。
【００３１】
〔パンチ駆動工程〕
図４に、上下パンチを駆動して行う加圧成形の過程を示す。
（一次駆動工程）
まず図４（ａ）に示すように、下パンチ２０を固定した状態で、上パンチ１０を下死点（機械的移動限界位置）まで下降させ、キャビティＣ内の原料粉末Ｐを圧縮する。この装置では、上パンチ１０が図５（ｄ）に示す２点鎖線の位置（理想下死点）まで下降するように設計されているが、装置の撓み等のために実際には例えば図５（ｅ）に示す実線の位置までしか下降することができない。
【００３２】
この上パンチ１０の（設計上の）理想下死点は、初期位置に固定された下パンチ２０（図５（ｆ））との間に、圧粉体の成形目標厚さよりも例えば約１ｍｍ程度大きい厚さのキャビティＣを形成するように設定されている。つまり、もし装置の撓みや伸びが生じず上パンチ１０が理想下死点まで下降した場合でもキャビティＣの厚さは成形目標厚さよりも大きい状態となり、成形目標厚さよりも厚さが小さい圧粉体が成形されることはない。
【００３３】
（二次駆動工程）
つぎに図４（ｂ）に示すように、上パンチ１０を機械駆動するクランクを停止し上パンチ１０を下死点で固定した状態で、流体圧シリンダ８０を駆動して下パンチ２０を初期位置からキャビティＣの厚さが成形目標厚さとなるまで上昇させる（図５（ｇ））。このときの下パンチ２０の移動は、下死点補正用リニアスケール６０による測定値をフィードバックして行われる。
【００３４】
すなわち、充てん量補正用リニアスケール６１からの検出信号を受けた制御部９０が流体圧シリンダ８０の流量を制御すると共に、下死点補正用リニアスケール６０で両パンチの間隔を測定して、その値が成形目標厚さとなるまで、制御部９０により流体圧シリンダ８０を駆動制御して、下パンチ２０を上昇させる。
【００３５】
このとき、下パンチ２０が上昇することにより上パンチ１０が若干押し上げられることもある（図５（ｅ’）が、両パンチ間隔の測定値をフィードバックして下パンチ２０を上昇させるので、結局キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチ２０が駆動されて上パンチ１０の下降不足分が補正され、圧粉体の厚さを目標値とすることができる。
【００３６】
そして図４（ｃ）に示すように、上パンチ１０を上昇させる（図５（ｈ））とともに、コアロッド３０およびダイ４０を下パンチ２０に対して下降させて、成形された圧粉体Ｚをダイ４０から抜き出す。また、二次駆動工程において上昇させた下パンチ２０は初期位置に戻し（図５（ｉ）、次の圧粉体を成形する準備状態とする。
以上のようにして、全体に均一な密度で成形目標厚さに成形された圧粉体Ｚを得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、設計要求等に基づき種々変更可能である。図示のものでは一次駆動工程で上パンチ１０を機械駆動し、二次駆動工程で下パンチ２０を流体圧シリンダ８０により駆動したが、逆に下パンチを一次駆動工程で機械駆動して上パンチを二次駆動工程で駆動する構成としてもよい。また、上記実施形態では二次駆動装置として流体圧シリンダ８０を用いたが、電気サーボモータ等、種々の駆動装置を用いることもできる。
【００３８】
また、上記実施形態では一次駆動工程で形成されるキャビティＣの厚さを成形目標厚さよりも大きくなるようにしたが、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さとなるように上下パンチ位置を設定しておけば、装置の撓み等が生じてキャビティの厚さが成形目標厚さとなっていないときだけ二次駆動工程を行えばよいので、装置の制御を簡略化することができる。このような成形方法では、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さよりも小さくなってしまうと所望の厚さよりも小さい圧粉体が成形されてしまうが、例えば圧粉体の厚さが一定以下であれば精度として十分である場合などには有効である。
【００３９】
つぎに、本発明の第２の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。図６に示すＣＮＣプレス装置２０１は、原料粉末Ｐが充てんされるキャビティＣを有するダイ２０５、上パンチ２０８がそれぞれ上下駆動され、下パンチ２０９は常に固定された構成となっている。
【００４０】
ダイ２０５は、下方ラム２０４を介して下方ガイド２０２内を滑動する下方スライダ２０３に取り付けられ、ボールネジ機構等の駆動手段（図示せず）の駆動により上下に移動される。ダイ２０５の下方には、固定板２１３に固定された下パンチ２０９が、キャビティＣ内に下方から嵌合するように配置されている。
【００４１】
下パンチ２０９の上方には、キャビティＣ内に出入可能な上パンチ２０８が、下パンチ２０９に対向して同軸に配置されている。この上パンチ２０８は、上パンチプレート２２３が取り付けられた油圧ピストン２２２および油圧シリンダ２０１からなる上方ラム２０７を介して、上方スライダ２０６内を滑動する上方ガイド２１０に取り付けられている。上方スライダ２０６は、駆動モータＭ（一次駆動装置）によって回転されるクランク軸２１２に、リンク機構２１１を介して連結されている。駆動モータＭは、コンピュータ（制御部）２２０に記憶されているプログラムに沿って駆動、停止制御されるサーボモータである。
【００４２】
上方ラム２０７は、上方ガイド２１０に固定された油圧シリンダ２２１と、上パンチプレート２２３に取り付けられた油圧ピストン２２２とを有している。油圧シリンダ２２１には油圧供給口２２１ａが設けられ、ここに接続された油圧供給管２５を介して油圧ユニット２６（二次駆動装置）から油圧が供給される。油圧の制御は、油圧供給管２５に備えられコンピュータ２２０によって駆動される油圧サーボ弁２２４により行われる。
すなわち上方ラム２０７は、全体が駆動モータ（一次駆動装置）Ｍによって上下駆動されるとともに、油圧ピストン２２２が油圧ユニット（二次駆動装置）２２６によって上下に駆動される構成となっている。
【００４３】
さらにこのＣＮＣプレス装置２０１には、上パンチ２０８が固定された上パンチプレート２２３と、下パンチ２０９が固定された固定板２１３との間に、上パンチプレート２２３と固定板２１３との間隔を測定するためのリニアスケール（測定手段）２１４が設けられている。このリニアスケール２１４の測定値はコンピュータ２２０に入力されていて、この測定値を入力されたコンピュータ２２０はプログラムに応じて駆動モータＭの駆動信号および油圧サーボ弁２２４の駆動信号を出力する。
【００４４】
以上のように構成されたＣＮＣプレス装置２０１を用いた粉末成形方法について図７を参照して説明する。なお図７に示す作動線図において、横軸は上パンチ２０８を機械駆動するクランク軸２１２の回転角度、縦軸は上下パンチ２０８，２０９およびダイ２０５の上下方向を示している。
〔パンチ駆動工程〕
まず加圧成形に際して、上パンチ２０８、下パンチ２０９およびダイ２０５は、それぞれ初期位置に配置しておく。
【００４５】
（一次駆動工程）
まず、下パンチ２０９およびダイ２０５を固定（イ）した状態で、上方ラム２０７を下死点（機械的移動限界位置）Ｄまで下降させ、原料粉末Ｐを充てんされたキャビティＣを閉鎖する（ｉ）。
【００４６】
（二次駆動工程）
クランク角度が上方ラム２０７が下死点Ｄに達する１８０°となると、コンピュータ２２０のプログラムにより、上方ラム２０７を機械駆動する駆動モータＭが停止され、上方ラム２０７の下降による上パンチ２０８の下降を停止される（ｉｉ）。そして、上方ラム２０７の下降停止とともに油圧サーボ弁２２４を駆動して、リニアスケール２１４からの測定値が設定値（キャビティＣの厚さが成形目標厚さとなる値）となるまで油圧シリンダ２２１に油圧を供給し、油圧ピストン２２２すなわち上パンチ２０８を下降させる（ｉｉｉ）。さらに、油圧により上パンチ２０８を下降させるのと同時に、上パンチ２０８の下降ストロークの半分だけダイ２０５を下降させる（ロ）ことにより、キャビティＣ内の原料粉末Ｐは、上下両側から押圧され、均一な加圧力を受けて上下方向に均一な密度に圧縮されることとなる。
【００４７】
そして、リニアスケール２１４の測定値が設定値となると、コンピュータ２２０により油圧サーボ弁２２４が制御され油圧ピストン２２２が上昇して上パンチ２０８が上昇し、駆動モータＭの回転が再開されて上方ラム２０７とともに上パンチ２０８が上昇し（ｉｖ）、ダイ２０５が下降する（ハ）。これにより、成形目標厚さに成形された製品（圧粉体）Ｚ_０がダイ２０５（キャビティＣ）から抜き出され、下パンチ２０９上に載置される。
以上のようにして、成形目標厚さに成形された圧粉体Ｚ_０を得ることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、設計要求等に基づき種々変更可能である。図示のものでは、下パンチ２０９を固定し、一次駆動工程および二次駆動工程で上パンチ２０８を駆動したが、逆に下パンチを両駆動工程で駆動し上パンチを固定する構成としてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では一次駆動工程で形成されるキャビティの厚さを成形目標厚さよりも大きくなるようにしたが、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さとなるように上下パンチ位置を設定しておけば、装置の撓み等が生じてキャビティの厚さが成形目標厚さとなっていないときだけ二次駆動工程を行えばよいので、装置制御の簡略化および製造時間の短縮が実現できる。このような成形方法では、一次駆動工程でキャビティの厚さが成形目標厚さよりも小さくなってしまうと所望の厚さよりも小さい圧粉体が成形されてしまうが、例えば圧粉体の厚さが一定以下であれば精度として十分である場合などには有効である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両パンチ間隔を測定しながら原料粉末を成形目標厚さとなるまで加圧成形するので、原料粉末の充てん量がばらついたり、フレームの伸びや撓みが生じたとしても、目的の厚さの圧粉体を安定して得ることが可能となる。
【００５１】
さらに、キャビティ全体に原料粉末を均一量で充てんし、上下パンチ間隔を一定にしてプレスすることにより、全体が均一な厚さ・密度の圧粉体を安定して製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による粉末成形装置の要部を示し、充てん工程を説明する断面図である。
【図２】図１に示す粉末成形装置において、シューボックスの退避工程における下パンチ上昇工程を示す図である。
【図３】図２に示す状態から、下パンチを下降させ原料粉末の充てんが完了した状態の粉末成形装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による粉末成形方法を説明する図であって、上パンチを下死点まで下降させる機械駆動工程（ａ）、キャビティの厚さが成形目標厚さとなるまで下パンチを上昇させる調整工程（ｂ）、成形された圧粉体をダイから抜き出す工程（ｃ）を示す断面図である。
【図５】各工程における上下パンチおよびシューボックスの作動を示す作動線図である。
【図６】本発明の他の実施形態による粉末成形装置の要部を示す断面図である。
【図７】図６に示す粉末成形装置を用いた本発明の粉末成形方法を示す作業工程図である。
【図８】従来の粉末成形装置の概要を示す模式図である。
【図９】粉末成形装置における上パンチ駆動機構の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０，２０８　上パンチ
２０，２０９　下パンチ
４０，２０５　ダイ
５０　シューボックス
６０　下死点補正用リニアスケール（測定手段）
８０　流体圧シリンダ（二次駆動装置）
９０，２２０　制御部（コンピュータ）
２１４　リニアスケール（測定手段）
２２６　油圧ユニット（二次駆動装置）
Ｃ　キャビティ
Ｍ　駆動モータ（一次駆動装置）
Ｐ　原料粉末[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a powder molding method and a powder molding apparatus for pressure-molding a raw material powder.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a so-called machine that drives an upper punch by a mechanism such as a crank as a molding apparatus for forming a green compact by press-forming a raw material powder filled in a cavity between an upper punch and a lower punch. There is a press.
[0003]
For example, when a cylindrical green compact is formed by a mechanical press (powder forming apparatus) 110 as shown in FIG. 8, the green compact is mounted on a frame 111 to which a cylindrical lower punch 115 for forming the lower end surface of the green compact is fixed. A die 112 for forming the outer peripheral surface of the body, a cylindrical core rod 113 for forming the inner peripheral surface, and a cylindrical upper punch 114 for forming the upper end surface are held so as to be vertically movable.
[0004]
FIG. 8 shows that when the upper punch 114 descends by a predetermined distance to press the raw material powder, the die 112 and the core rod 113 start to move down integrally with the upper punch 114, and when the pressing of the raw material powder is completed, the upper The die 114 and the core rod 113 are further lowered while the punch 114 is raised, and the mechanical press 110 by the so-called withdrawal method in which the compact is extracted is shown.
[0005]
The vertical movement of the upper punch 114 is performed by a crank mechanism 116 as shown in FIG. 8, and when the upper punch 114 descends to the bottom dead center, the interval between the upper and lower punches 114 and 115 is set to obtain the green compact. The thickness is set so as to be formed. In other words, in such a mechanical press 110, the movement of the upper punch 114 is mechanically restricted with respect to the fixed lower punch 115 and descends to a predetermined position, so that a compact having a constant thickness can be obtained. There is a feature that it is easy to be.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the upper punch 114 is lowered to the bottom dead center due to elongation and bending of the frame 111 holding each member, variation in the filling amount of the raw material powder, etc. However, there is a problem that a green compact having a predetermined thickness cannot be obtained and the thickness of the green compact varies.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to perform pressure molding with a constant interval between upper and lower punches to obtain a green compact having a constant height.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the powder molding method according to the present invention comprises, after a filling step of filling the raw material powder in the cavity, pressurizing the raw material powder filled in the cavity between the upper punch and the lower punch. A powder molding method for performing a punch driving step of forming, wherein the punch driving step drives one of the punches until the thickness of a cavity formed between the two punches is slightly larger than a target thickness for molding. It is characterized by having a primary driving step and a secondary driving step of driving either one of the punches while measuring the interval between the two punches and controlling the measured value to reach the target forming thickness.
[0009]
Alternatively, when the punch driving step of molding the raw material powder in the cavity is a primary driving step in which one of the punches is driven to bring the upper and lower punches closer, and the upper and lower punch intervals are larger than the molding target thickness by the primary driving step. And a secondary driving step of driving at least one of the upper and lower punches while controlling the interval between the upper and lower punches to reach the molding target thickness.
[0010]
In this powder molding method, in the primary driving step, one of the upper and lower punches is fixed and the other punch is driven, and in the secondary driving step, the one punch fixed in the primary driving step is driven to drive the other punch. The punch can be fixed.
Alternatively, one punch can be driven in both steps and the other punch can be fixed.
[0011]
According to the present invention, the raw material powder is press-formed until the molding target thickness is obtained while measuring the interval between the two punches. Can be obtained.
[0012]
Furthermore, if the upper and lower punch intervals are set to be slightly larger than the molding target thickness in the primary driving step, the upper and lower punch intervals will always be adjusted in the secondary driving step, so that the desired thickness is surely ensured. A green compact can be formed.
[0013]
Also, when the upper and lower punches are set so that the cavity has the target molding thickness in the primary driving step, even if the vertical punching interval does not become a desired value due to the bending of the apparatus in the primary driving step, the secondary punching is performed. Since the adjustment for reducing the interval between the upper and lower punches can be performed in the next driving step, the thickness of the green compact can be reliably reduced to a predetermined value or less.
[0014]
Further, in the invention described above, the filling step includes a retracting step of retracting the shoe box from above the cavity, following the advancing step of moving the shoe box slidably disposed on the upper surface of the die and opening the lower surface above the cavity. During the evacuation process, the lower punch is raised relatively to the die to push up a part of the raw material powder filled in the cavity onto the die, and retract a part of the raw material powder pushed up on the die. It is preferable that the shoe box be scraped off and the relative position of the lower punch with respect to the die is returned to the position before the retracting step at the end of the retracting step.
[0015]
In other words, since the density of the raw material powder filled in the cavity differs before and after the shoe box reciprocation direction, the lower punch is driven up and down in conjunction with the filling process to change the depth of the cavity, thereby changing the raw material powder in the cavity. By making the volume different before and after the bile direction of the shoe box, the amount of the raw material powder filled in the cavity can be made uniform. Therefore, the filling amount of the raw material powder becomes uniform in the entire cavity, and by pressing the upper and lower punches at a constant interval, it is possible to stably produce a green compact with uniform density and thickness as a whole. Become.
[0016]
Further, the powder molding apparatus according to the present invention is a powder molding apparatus that press-forms the raw material powder filled in the cavity between an upper punch and a lower punch, and drives one of the upper and lower punches up and down. A primary driving device, a secondary driving device for finely adjusting one of the upper and lower punches to drive the vertical position, a measuring device for determining the interval between the two punches, and a measurement result of the measuring device being fed back to obtain a measurement result. A control unit that controls the secondary drive device until the target value is reached.
[0017]
According to the present invention, the interval between both punches is measured, and the raw material powder can be pressure-molded until it reaches the molding target thickness. It is possible to obtain a green compact having a constant thickness.
[0018]
In this powder molding apparatus, it is possible to adopt a configuration in which one of the upper and lower punches is driven by the primary driving device and the other is driven by the secondary driving device. Alternatively, a configuration in which only one of the punches is driven by the primary driving device and the secondary driving device can be adopted.
[0019]
In this apparatus, if the upper punch is driven by the secondary driving device, it becomes easy to form an apparatus having a structure in which the lower punch is fixed and the die can move up and down. Can be configured.
Further, if the lower punch is driven by the secondary driving device, the step of driving the lower punch when filling with the shoe box and making the amount of powder filling in the cavity uniform is performed using the secondary driving device. And simplification of the apparatus can be realized.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show the main part of a powder molding apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention, wherein reference numeral 10 denotes an upper punch, reference numeral 20 denotes a lower punch, reference numeral 30 denotes a core rod, reference numeral 40 denotes a die, reference numeral 50 Is a shoe box, 60 is a measuring means (linear scale for bottom dead center correction) for measuring the distance L between both punches, and P is a raw material powder.
[0021]
The die 40 is provided with a forming hole 40a, and the core rod 30 is disposed at the center of the forming hole 40a. A cylindrical space formed between the molding hole 40a and the core rod 30 is closed by a cylindrical lower punch 20 fitted from below and a cylindrical upper punch 10 fitted from above, and a cavity is formed. C. The raw material powder P is pressurized in the cavity C to form a green compact Z having a shape along the cavity C.
[0022]
The shoe box 50 for filling the raw material powder P in the cavity C is formed in a box shape having an open lower surface, and is slid back and forth (left and right directions in the drawing) with the lower surface in contact with the upper surface of the die 40. You. The shoe box 50 is supplied with the raw material powder P from a hopper (not shown), moves forward to the position shown in FIG. 1 and is positioned on the cavity C, and drops the raw material powder P held therein into the cavity C. Can be filled.
[0023]
The upper punch 10 is a cylindrical member that is fixed to an upper punch holding member 10A held vertically movably with respect to the base 100 via a frame 70 and that can move up and down integrally with the upper punch holding member 10A. is there. The upper punch holding member 10A to which the upper punch 10 is fixed is mechanically driven up and down by a mechanism (primary driving device) such as a crank mechanism, a knuckle press, and a cam mechanism as shown in FIG. By lowering the upper punch 10, the raw material powder P filled in the cavity C can be pressurized.
[0024]
The lower punch 20 is a cylindrical member fixed to the lower punch holding member 20A, and is integrated with the lower punch holding member 20A by a piston 81 of a fluid pressure cylinder (secondary driving device) 80 fixed to the base 100. Can be moved up and down. A filling amount correcting linear scale 61 for detecting the position of the lower punch 20 with respect to the base 100 is attached between the lower punch 20 (lower punch holding member 20A) and the base 100. By controlling the flow rate of the fluid pressure cylinder 80 by the control unit 90 that has received the detection signal from the filling amount correction linear scale 61, the piston 81, that is, the lower punch 20, can be moved to an arbitrary position.
[0025]
The lower dead center correcting linear scale (measuring means) 60 is attached between the upper punch holding member 10A and the lower punch holding member 20A, and the distance between the upper punch holding member 10A and the lower punch holding member 20A, that is, the upper punch holding member. A measured value obtained by measuring the interval between the lower punch 10 and the lower punch 20 is output as a signal. A target value is set in advance in the control unit 90 to which this signal is input, and the flow rate of the fluid pressure cylinder 80 can be controlled so that the measured value becomes the target value. The target value is a value at which the thickness of the cavity C between the upper punch 10 and the lower punch 20 becomes the molding target thickness.
[0026]
The control unit 90 also receives a shoe box position detection signal output from a shoe box position detection sensor (not shown) and indicating the position of the shoe box 50.
[0027]
Next, a powder molding method using the powder molding apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. In the operation diagram shown in FIG. 5, the abscissa indicates the angle of the crank for mechanically driving the upper punch 10, the ordinate indicates the positions of the upper and lower punches and the shoe box, and the upper part of the ordinate indicates the forward side of the shoe box 50 and both sides. Above the punch.
First, at the time of pressure molding, the upper punch 10, the lower punch 20, and the die 40 are respectively arranged at initial positions.
[Filling process]
The shoe box 50 is advanced (advance process), and is opened on the cavity C as shown in FIG. 1 (FIG. 5A), and the raw material powder P is filled. At this time, the shoe box 50 advances from the rear (the right side in FIG. 1) to the front (the left side in FIG. 1) and moves to the position shown in FIG. And then open on the front side. Therefore, since the shoe box 50 is opened for a long time on the rear side and the raw material powder P is supplied to the cavity C, the raw material powder P is more densely filled toward the rear side.
[0028]
Next, as shown in FIG. 2, the lower punch 20 is raised with respect to the die 40 at the beginning of the retracting process while retracting the shoe box 50 and retracting from the cavity C (retreating process) (FIG. 5B )). That is, the shoe box 50 is retracted, and the excess raw material powder P placed on the die 40 and the core rod 30 is scraped off by the front wall of the shoe box 50. By raising the lower punch 20 after retreating, a part of the raw material powder P filled on the rear side of the cavity C is pushed up onto the die 40 and is simultaneously scraped off by the shoe box 50 to fill the cavity C. The amount of the raw material powder P is corrected at the front and rear portions. Thus, the volume of the raw material powder P is large on the front side of the cavity C, and small on the rear side of the cavity C.
[0029]
Further, as shown in FIG. 3, after the shoe box 50 completely retreats from above the cavity C, the raised lower punch 20 is lowered with respect to the die 40 to return to the initial position (FIG. 5C). ). As a result, the raw material powder P on the front side of the cavity C pushed up onto the die 40 is returned into the cavity C (inside of the die 40), and the filling height of the raw material powder P in the cavity C is greatly increased on the front side. Filled to be smaller on the side.
[0030]
That is, since the raw material powder is dropped into the cavity by natural fall from the shoe box, the weight is higher due to its own weight near the rear of the cavity where the shoe box is open for a long time. Therefore, if the whole is filled at the same height, a larger amount of the raw material powder is filled toward the rear side of the cavity having a higher density, and the density of the green compact formed by pressing the raw material powder P in such a filled state is not sufficient. It becomes uniform.
On the other hand, in the present embodiment, the filling height of the raw material powder is increased on the low density front side and is reduced on the high density rear side, thereby eliminating unevenness in the filling amount due to the advance / retreat direction of the shoe box, The raw material powder P is uniformly filled in the entire C.
[0031]
[Punch driving process]
FIG. 4 shows a process of pressure forming performed by driving the upper and lower punches.
(Primary driving process)
First, as shown in FIG. 4A, with the lower punch 20 fixed, the upper punch 10 is lowered to the bottom dead center (mechanical movement limit position), and the raw material powder P in the cavity C is compressed. In this apparatus, the upper punch 10 is designed to descend to the position indicated by a two-dot chain line (ideal bottom dead center) shown in FIG. 5D. However, in actuality, for example, FIG. It can only descend to the position indicated by the solid line shown in FIG.
[0032]
The ideal bottom dead center (on design) of the upper punch 10 is, for example, about 1 mm smaller than the target thickness of the green compact between the lower punch 20 (FIG. 5F) fixed at the initial position. It is set so as to form a cavity C having a large thickness. That is, even if the upper punch 10 descends to the ideal bottom dead center without bending or elongation of the apparatus, the thickness of the cavity C is larger than the target molding thickness, and the compact having a thickness smaller than the target molding thickness is formed. No body is formed.
[0033]
(Secondary drive process)
Next, as shown in FIG. 4B, while the crank for mechanically driving the upper punch 10 is stopped and the upper punch 10 is fixed at the bottom dead center, the hydraulic cylinder 80 is driven to move the lower punch 20 to the initial position. Until the thickness of the cavity C reaches the molding target thickness (FIG. 5 (g)). At this time, the movement of the lower punch 20 is performed by feeding back the measured value of the linear scale 60 for correcting the bottom dead center.
[0034]
That is, the control unit 90 that has received the detection signal from the filling amount correction linear scale 61 controls the flow rate of the fluid pressure cylinder 80, and measures the interval between the two punches with the bottom dead center correction linear scale 60. The control unit 90 drives and controls the hydraulic cylinder 80 until the value reaches the target forming thickness, and raises the lower punch 20.
[0035]
At this time, the upper punch 10 may be slightly pushed up by raising the lower punch 20 (FIG. 5E '). However, since the measured value of the interval between both punches is fed back to raise the lower punch 20, the cavity is eventually raised. The lower punch 20 is driven until the thickness of C reaches the target forming thickness, and the lowering shortage of the upper punch 10 is corrected, so that the thickness of the green compact can be set as the target value.
[0036]
Then, as shown in FIG. 4C, the upper punch 10 is raised (FIG. 5H), and at the same time, the core rod 30 and the die 40 are lowered with respect to the lower punch 20, so that the formed green compact Z is removed. Pull out from die 40. Further, the lower punch 20 raised in the secondary driving step is returned to the initial position (FIG. 5 (i)), and is ready for molding the next green compact.
As described above, it is possible to obtain the green compact Z molded to a molding target thickness with a uniform density throughout.
[0037]
The various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention. In the drawing, the upper punch 10 is mechanically driven in the primary driving step, and the lower punch 20 is driven by the fluid pressure cylinder 80 in the secondary driving step. Conversely, the lower punch is mechanically driven in the primary driving step to drive the upper punch. It may be configured to be driven in the secondary driving step. In the above embodiment, the fluid pressure cylinder 80 is used as the secondary drive device, but various drive devices such as an electric servomotor can be used.
[0038]
Further, in the above embodiment, the thickness of the cavity C formed in the primary driving step is set to be larger than the molding target thickness. However, the upper and lower punch positions are set so that the thickness of the cavity becomes the molding target thickness in the primary driving step. Is set, the secondary drive step only needs to be performed when the thickness of the cavity is not equal to the molding target thickness due to bending of the apparatus or the like, so that control of the apparatus can be simplified. In such a molding method, when the thickness of the cavity becomes smaller than the molding target thickness in the primary driving step, a green compact smaller than a desired thickness is molded. If the accuracy is below a certain level, it is effective when the accuracy is sufficient.
[0039]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The CNC press 201 shown in FIG. 6 has a configuration in which a die 205 having a cavity C filled with a raw material powder P and an upper punch 208 are vertically driven, and a lower punch 209 is always fixed.
[0040]
The die 205 is attached to a lower slider 203 that slides in the lower guide 202 via a lower ram 204, and is moved up and down by driving of driving means (not shown) such as a ball screw mechanism. Below the die 205, a lower punch 209 fixed to the fixing plate 213 is arranged so as to fit into the cavity C from below.
[0041]
Above the lower punch 209, an upper punch 208 that can enter and exit the cavity C is coaxially arranged to face the lower punch 209. The upper punch 208 is attached to an upper guide 210 that slides in the upper slider 206 via an upper ram 207 including a hydraulic piston 222 and a hydraulic cylinder 201 to which an upper punch plate 223 is attached. The upper slider 206 is connected via a link mechanism 211 to a crankshaft 212 rotated by a drive motor M (primary drive). The drive motor M is a servomotor that is driven and stopped according to a program stored in a computer (control unit) 220.
[0042]
The upper ram 207 has a hydraulic cylinder 221 fixed to the upper guide 210 and a hydraulic piston 222 attached to the upper punch plate 223. The hydraulic cylinder 221 is provided with a hydraulic supply port 221a, and hydraulic pressure is supplied from a hydraulic unit 26 (secondary drive device) via a hydraulic supply pipe 25 connected to the hydraulic supply port 221a. The hydraulic pressure is controlled by a hydraulic servo valve 224 provided in the hydraulic supply pipe 25 and driven by the computer 220.
That is, the upper ram 207 is entirely driven up and down by a drive motor (primary drive) M, and the hydraulic piston 222 is driven up and down by a hydraulic unit (secondary drive) 226.
[0043]
Further, the CNC press device 201 measures the distance between the upper punch plate 223 and the fixed plate 213 between the upper punch plate 223 to which the upper punch 208 is fixed and the fixed plate 213 to which the lower punch 209 is fixed. A linear scale (measurement means) 214 for performing the measurement is provided. The measured value of the linear scale 214 is inputted to the computer 220, and the computer 220 which has received the measured value outputs a drive signal of the drive motor M and a drive signal of the hydraulic servo valve 224 according to the program.
[0044]
A powder molding method using the CNC press 201 configured as described above will be described with reference to FIG. In the operation diagram shown in FIG. 7, the horizontal axis indicates the rotation angle of the crankshaft 212 that mechanically drives the upper punch 208, and the vertical axis indicates the vertical direction of the upper and lower punches 208 and 209 and the die 205.
[Punch driving process]
First, at the time of pressure molding, the upper punch 208, the lower punch 209, and the die 205 are respectively arranged at initial positions.
[0045]
(Primary driving process)
First, with the lower punch 209 and the die 205 fixed (a), the upper ram 207 is lowered to the bottom dead center (mechanical movement limit position) D, and the cavity C filled with the raw material powder P is closed (i). ).
[0046]
(Secondary drive process)
When the crank angle reaches 180 ° at which the upper ram 207 reaches the bottom dead center D, the driving motor M for mechanically driving the upper ram 207 is stopped by the program of the computer 220, and the lowering of the upper ram 207 causes the lowering of the upper punch 208. Stopped (ii). The hydraulic servo valve 224 is driven when the lowering of the upper ram 207 is stopped, and the hydraulic cylinder 221 is operated until the measured value from the linear scale 214 reaches a set value (a value at which the thickness of the cavity C becomes a molding target thickness). To lower the hydraulic piston 222, that is, the upper punch 208 (iii). Further, by lowering the die 205 by half of the lowering stroke of the upper punch 208 at the same time as lowering the upper punch 208 by hydraulic pressure (b), the raw material powder P in the cavity C is pressed from both upper and lower sides to be uniform. Under the strong pressing force, the material is compressed to a uniform density in the vertical direction.
[0047]
When the measured value of the linear scale 214 reaches the set value, the computer 220 controls the hydraulic servo valve 224 to raise the hydraulic piston 222, raise the upper punch 208, restart the rotation of the drive motor M, and restart the upper ram 207. At the same time, the upper punch 208 is raised (iv), and the die 205 is lowered (c). As a result, the product (compact) Z formed to the target thickness ₀ Is pulled out of the die 205 (cavity C) and placed on the lower punch 209.
As described above, the green compact Z formed to the target thickness ₀ Can be obtained.
[0048]
The various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above embodiment are merely examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention. In the drawing, the lower punch 209 is fixed, and the upper punch 208 is driven in the primary driving step and the secondary driving step. However, the lower punch may be driven in both driving steps to fix the upper punch.
[0049]
Further, in the above embodiment, the thickness of the cavity formed in the primary driving step is set to be larger than the molding target thickness, but the upper and lower punch positions are set so that the thickness of the cavity becomes the molding target thickness in the primary driving step. If it is set, the secondary drive process may be performed only when the thickness of the cavity is not equal to the molding target thickness due to bending of the device or the like, so that simplification of device control and shortening of manufacturing time can be realized. . In such a molding method, if the thickness of the cavity becomes smaller than the molding target thickness in the primary driving step, a green compact smaller than the desired thickness is molded. If the accuracy is below a certain level, it is effective when the accuracy is sufficient.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the raw material powder is pressed and formed to the target molding thickness while measuring the interval between both punches, the filling amount of the raw material powder varies, and the elongation or bending of the frame occurs. Even if this is the case, it is possible to stably obtain a green compact having a desired thickness.
[0051]
Furthermore, the whole cavity is filled with the raw material powder in a uniform amount, and pressing is performed with a constant interval between the upper and lower punches, so that a green compact having a uniform thickness and density can be stably manufactured as a whole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a powder molding apparatus according to an embodiment of the present invention and illustrating a filling step.
FIG. 2 is a view showing a lower punch raising step in a shoe box retreating step in the powder molding apparatus shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a main part of the powder molding apparatus in a state where the lower punch has been lowered from the state shown in FIG. 2 and filling of the raw material powder has been completed.
FIG. 4 is a diagram illustrating a powder molding method according to an embodiment of the present invention, in which a mechanical drive step (a) of lowering an upper punch to a bottom dead center is performed until the thickness of a cavity reaches a molding target thickness. It is sectional drawing which shows the adjustment process (b) which raises a punch, and the process (c) which extracts the molded compact from a die.
FIG. 5 is an operation diagram showing operations of an upper and lower punch and a shoe box in each step.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a main part of a powder molding apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a work process diagram showing a powder molding method of the present invention using the powder molding device shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic view showing an outline of a conventional powder molding apparatus.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of an upper punch driving mechanism in the powder molding apparatus.
[Explanation of symbols]
10,208 Upper punch
20,209 Lower punch
40,205 die
50 shoe boxes
60 Bottom dead center correction linear scale (measurement means)
80 Fluid pressure cylinder (secondary drive)
90,220 control unit (computer)
214 linear scale (measurement means)
226 Hydraulic unit (secondary drive)
C cavity
M drive motor (primary drive)
P Raw material powder

Claims

キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、該キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、
前記パンチ駆動工程が、上下パンチ間に形成されるキャビティの厚さが成形目標厚さよりも若干大きい状態となるまでいずれか一方のパンチを駆動する一次駆動工程と、上下パンチ間隔を測定しその値が前記成形目標厚さとなるまで制御しながらいずれか一方のパンチを駆動する二次駆動工程とを有することを特徴とする粉末成形方法。After the filling step of filling the raw material powder in the cavity, a powder molding method performing a punch driving step of press-forming between the upper punch and the lower punch the raw material powder filled in the cavity,
The punch driving step, a primary driving step of driving one of the punches until the thickness of the cavity formed between the upper and lower punches is slightly larger than the target thickness, and measuring the upper and lower punch intervals and measuring the value. And a secondary driving step of driving one of the punches while controlling until the thickness reaches the target molding thickness.

キャビティ内に原料粉末を充てんする充てん工程後、該キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形するパンチ駆動工程を行う粉末成形方法であって、
前記パンチ駆動工程が、いずれか一方のパンチを駆動して上下パンチを接近させる一次駆動工程と、
前記一次駆動工程によって前記上下パンチ間隔が成形目標厚さよりも大きい場合に、前記上下パンチ間隔が成形目標厚さとなるまで制御しながら前記上下パンチの少なくともいずれかを駆動する二次工程とを有することを特徴とする粉末成形方法。After the filling step of filling the raw material powder in the cavity, a powder molding method performing a punch driving step of press-forming between the upper punch and the lower punch the raw material powder filled in the cavity,
The punch driving step, a primary driving step of driving one of the punches to bring the upper and lower punches closer,
And a secondary step of driving at least one of the upper and lower punches while controlling until the upper and lower punch intervals become the target thickness when the upper and lower punch intervals are larger than the target molding thickness by the primary driving step. A powder molding method characterized by the above-mentioned.

前記パンチ駆動工程において、前記上下パンチのうちいずれか一方のパンチを前記一次駆動工程および前記二次駆動工程で駆動し、
他方のパンチを前記一次駆動工程および前記二次駆動工程で固定することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末成形方法。In the punch driving step, one of the upper and lower punches is driven in the primary driving step and the secondary driving step,
The method according to claim 1, wherein the other punch is fixed in the primary driving step and the secondary driving step.

前記パンチ駆動工程において、前記上下パンチのうち前記一次駆動工程でいずれか一方のパンチを固定するとともに該パンチを前記二次駆動工程で駆動し、
前記一次駆動工程で他方のパンチを駆動するとともに該パンチを前記二次駆動工程で固定することを特徴とする請求項１または２に記載の粉末成形方法。In the punch driving step, one of the upper and lower punches is fixed in the primary driving step in the primary driving step and the punch is driven in the secondary driving step,
The powder molding method according to claim 1, wherein the other punch is driven in the primary driving step, and the punch is fixed in the secondary driving step.

前記充てん工程を、前記ダイ上面に摺動可能に配置され下面が開放されたシューボックスをキャビティ上に前進させる前進工程に次いで、前記キャビティ上から前記シューボックスを退避させる退避工程を行う構成とし、前記退避工程途中で、前記下パンチを前記ダイに対して相対的に上昇させて、前記キャビティ内に充てんされた原料粉末の一部を前記ダイ上に押し上げ、該ダイ上に押し上げられた原料粉末の一部を退避する前記シューボックスにより掻き取らせ、前記退避工程終了時には、前記ダイに対する前記下パンチの相対位置を退避工程前の位置に戻すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の粉末成形方法。The filling step is configured to perform a retracting step of retracting the shoe box from above the cavity, following the advancing step of moving the shoe box slidably disposed on the upper surface of the die and opening the lower surface of the shoe box above the cavity, During the evacuation step, the lower punch is raised relatively to the die, and a part of the raw material powder filled in the cavity is pushed up onto the die, and the raw material powder pushed up on the die is raised. 5. A part of the lower punch is scraped off by the shoe box that retreats, and at the end of the retreating step, the relative position of the lower punch with respect to the die is returned to the position before the retreating step. The powder molding method according to 1.

キャビティ内に充てんされた原料粉末を上パンチと下パンチとの間で加圧成形する粉末成形装置であって、
前記上下パンチのいずれか一方を上下駆動する一次駆動装置と、
前記上下パンチのいずれか一方の上下位置を微調整駆動する二次駆動装置と、
前記上下パンチ間隔を求めるための測定手段と、
該測定手段の測定結果をフィードバックして、該測定結果が目標値となるまで前記二次駆動装置を制御する制御部とを備えることを特徴とする粉末成形装置。A powder molding apparatus for press-molding the raw material powder filled in the cavity between an upper punch and a lower punch,
A primary drive device that drives one of the upper and lower punches up and down,
A secondary drive device for fine-tuning the vertical position of one of the upper and lower punches,
Measuring means for determining the upper and lower punch intervals,
A powder molding device, comprising: a control unit that feeds back a measurement result of the measurement unit and controls the secondary driving device until the measurement result reaches a target value.

前記上下パンチのうち、一方が前記一次駆動装置および前記二次駆動装置に駆動されることを特徴とする請求項６に記載の粉末成形装置。The powder molding apparatus according to claim 6, wherein one of the upper and lower punches is driven by the primary driving device and the secondary driving device.

前記上下パンチのうち、一方が前記一次駆動装置に駆動され、他方が前記二次駆動装置に駆動されることを特徴とする請求項６に記載の粉末成形装置。The powder molding apparatus according to claim 6, wherein one of the upper and lower punches is driven by the primary driving device, and the other is driven by the secondary driving device.

前記二次駆動装置によって前記上パンチが駆動されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形装置。9. The powder molding apparatus according to claim 6, wherein the upper punch is driven by the secondary driving device.

前記二次駆動装置によって前記下パンチが駆動されることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の粉末成形装置。9. The powder molding apparatus according to claim 6, wherein the lower punch is driven by the secondary driving device.