JP2006315025A - 粉末成形プレスのコア作動装置 - Google Patents
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Abstract
圧粉体からのコアの離脱動作を素早くでき、しかもコアの動きを精密に制御するこ
とも可能な粉末成形プレスのコア作動装置を提供する。
【解決手段】
コア7を支持する空気圧シリンダ8と、空気圧シリンダ8と直列に配置されるピストンロッド93を備えた位置制御可能の油圧シリンダ9とを有し、空気圧シリンダ8の第2ピストンロッド82を油圧シリンダ9のピストンロッド93に突き当てることによりコア7を油圧シリンダ9により駆動可能とし、圧粉体10の抜き出し工程では、空気圧シリンダ8の第2ピストンロッド82と油圧シリンダ9のピストンロッド93を離間させ、コア7が圧粉体10の穴に嵌合した状態で圧粉体10を抜出し、その後空気圧シリンダ8の第1ピストンロッド81を収縮させてコア7を圧粉体10から離脱させ第2ピストンロッド8
2を油圧シリンダ9のピストンロッド93に突き当てる構成とした。
【選択図】 図1
Description
加圧完了時点でコアは圧粉体によって締め付けられており、この状態でコアを抜き取ると、摩擦力によって圧粉体にクラックが生じたり、コアが損傷(切断,摩耗等)を受けるおそれがある。
そこで、従来から圧粉体の抜出工程においてダイ孔から圧粉体を抜き出した後に圧粉体に成形された穴からコアを離脱させるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。
しかし、このような空気圧シリンダを用いたものは方向制御をするだけで、コアの位置を制御することができないので、ダイセットにコアの加圧完了位置を決めるストッパ機構を設ける必要がある。
すなわち、ダイセット200は、ダイ201が支持されるダイプレート202と、ダイプレート202の下方に位置し下パンチ203が支持される下パンチプレート204と、下パンチプレート204のさらに下方に位置し不図示のプレス本体の下ラムに連結される引き下げプレート205と、ダイプレート202の上方に位置し上パンチ206が支持される上パンチプレート207と、を備えた構造で、下パンチプレート204がプレス本体のベースフレーム208に固定されるようになっている。
コア210は、下パンチプレート204を上下に貫通するコア連結ロッド211を介してプレス本体側に設けられる不図示の空気圧シリンダに連結される構造となっている。
この加圧完了位置から、ダイ孔201a内の圧粉体230を抜き出す行程は、引き下げプレート205が引き下げられ、引き下げプレート205に連結されるダイプレート202が下方に移動する。圧粉体230がダイ孔201aから抜き出された時点で、引き下げプレート205に固定されていたカム板224の傾斜面224aがストッパ部材222に固定されたカムフォロア225を側方に押すように構成されており、ストッパ部材222がロック部材221から外れ、不図示の空気圧シリンダによってコア連結ロッド211が下方に引き下げられ、コア210が圧粉体230から離脱するようになっている。
さらに、ダイセット200を組み付ける際に、コア連結ロッド211をプレス本体側の空気圧シリンダに連結する作業が必要で、段取り時間が長くなるという問題もある。
しかしながら、油圧サーボでコアを制御する場合にはコアの動きを精密に制御できるものの、抜き出し工程における圧粉体の離脱動作を空気圧シリンダのように素早く行うことができず、次の充填までの時間が長くなり、その結果、圧粉体の成型個数が少なくなって生産性が悪いという問題があった。
ここで、第2段のアクチュエータによるコアの制御は、コアの位置を制御する場合と、コアに加わる軸力を制御する場合の両方を含むものとする。この制御は、位置制御のみ、あるいは軸力制御のみの制御に限らず、たとえば、軸力が所定の値に達するまでは位置制御を行い、所定の値に達した後は軸力を一定に維持するというように、位置制御と軸力制御を組み合わせた制御を行う場合も含まれる。
請求項3に係る発明は、コアは下パンチと共に下方からダイ孔内に挿入される構成であることを特徴とする。
請求項5に係る発明は、第1段のアクチュエータは空気圧シリンダであることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、第2段のアクチュエータは油圧シリンダであることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、プレス本体と、プレス本体に組みつけられるダイセットとを有し、前記第1段のアクチュエータはダイセットに設け、前記第2段のアクチュエータはプレス本体に設けたことを特徴とする。
請求項9に係る発明は、第2段のアクチュエータにより、加圧完了位置の位置決めを行うことを特徴とする。
また、第2段のアクチュエータの受圧能力範囲内であれば、パンチとして使用することもできる。
請求項3に係る発明のように、コアが下パンチと共に下方からダイ孔内に挿入される構成の粉末成形プレスの場合には、第1段のアクチュエータの移動部をアクチュエータの付勢力に加えて重力が作用するので、圧粉体からの離脱動作がより迅速にできる。
請求項5に係る発明のように、第1段のアクチュエータを空気圧シリンダとすれば、方向切換弁等によるタイミング制御だけでよく、制御が簡単にできる。
請求項6に係る発明のように、第2段のアクチュエータを油圧シリンダとすれば、大荷重が作用しても位置決めが確実にできる。
請求項8に係る発明は、第1段のアクチュエータはダイセットに設け、第2段のアクチュエータはプレス本体に設けることにより、コアの組み付け作業はダイセットで行うことができ、また、第2段のアクチュエータとの間のねじ込みやクランプ等の連結作業は不要なので、取り付け作業が簡単で、段取り時間の短縮が図れる。
請求項9に係る発明は、第2段のアクチュエータによって加圧完了位置の位置決めするようにしたので、ダイセットにストッパ機構を設ける必要がなく、ダイセットの構造が簡素化され、安価なダイセットを使用できる。
図1は本発明の実施の形態に係る粉末成形プレスのコア作動装置を示している。
粉末成形プレス1は、図1(A)に示すように、粉末が充填されるダイ孔2を備えたダイ3と、ダイ孔2内の粉末4を圧縮して圧粉体を成形する上下のパンチ5,6と、上下の
パンチ5,6と共にダイ孔2内に挿入されて圧粉体に穴を成形するコア7と、コア7を制御することなく加えた付勢力によってコア7を移動させる第1段のアクチュエータとしての空気圧シリンダ8と、コア7を制御をしながら移動させる第2段のアクチュエータとしての油圧シリンダ9とを備えている。
上パンチ5は圧粉体10の第1段部11,第2段部12の平坦な上面を成形するもので、貫通孔13に対応するコア挿入孔51を備えた厚肉円筒形状となっている。
下パンチ6は第1段部11と同一幅の厚肉円筒形状で、上パンチ5との間で粉末4を圧縮して第1段部11の下端面を成形する。
ダイセット100は、ダイ3が取り付けられるダイプレート101と、ダイプレート101の下方に位置し下パンチ6が取り付けられる下パンチプレート102と、下パンチプレート102のさらに下方に位置し下パンチプレート102のガイド孔102aに挿通されるロッド103を介してダイプレート101と連結される引き下げプレート104とを備えている。図示例では、下パンチプレート102がプレス本体110のベースフレーム111に固定され、引き下げプレート104がベースフレーム111に設けられた縦穴112に上下方向に移動自在に収納され、この縦穴112の下半部に収納固定される引き下げシリンダ113のラム114に連結されている。ラム114は、縦穴112内に固定されたシリンダ本体116を貫通して上下端部がシリンダ本体116の上下に突出しており、シリンダ本体116内の中途部に受圧用のピストン117が設けられている。
空気圧シリンダ8は、ダイセット100の引き下げプレート104上面にコア7と同軸的に取り付けられるもので、コア7側に突出してコア7と連結される第1ピストンロッド81と、油圧シリンダ9側に突出して油圧シリンダ9のピストンロッド91に対して接離可能の第2ピストンロッド82とを備えている。第1ピストンロッド81と第2ピストンロッド82は、シリンダ本体83内に往復移動自在に挿入されたピストン84に固定され、第1ピストンロッド81が伸張すると第2ピストンロッド82が収縮し、第1ピストンロッド81が収縮すると第2ピストンロッド82が伸張する関係にある。この第1ピストンロッド81と第2ピストンロッド82およびピストン84が、第1段のアクチュエータである空気圧シリンダ8の移動部を構成する。空気圧シリンダ8の取付位置は、引き下げプレート104に限定されるものではなく、固定プレート102に取り付けてもよいし、ダイセットの構造に応じて選択される。
この油圧シリンダ9の制御方法としては、位置制御の他に、軸力制御を行うようにしてもよい。すなわち、コアに作用する軸力を検出し、軸力が所定値となるようにフィードバック制御をする。コアの軸力は、例えば油圧シリンダの上下の油室の油圧を検出し、この差圧が所定値なるように油圧サーボ弁によって圧力を制御すればよい。
油圧シリンダ9については、油圧サーボ弁320によって制御される。すなわち、位置検出器94からの移動位置情報をサーボコントローラ321にフィードバックし、目標値に合致するように制御する。
空気圧シリンダ8および油圧シリンダ9を制御するタイミングは、上パンチ5を駆動する上ラム,ダイ3を昇降させる引き下げシリンダ113等を含め、粉末成形プレス全体の動きを設定する不図示のコントローラから各コントローラ311,321に送られる。
充填工程では、図2(E)に示す充填開始位置から、図2(A)に示すように、引き下げシリンダ113のシリンダロッド114を上方に伸長させてダイプレート101を所定量上昇させる。充填開始位置では、下パンチ6およびコア7の上端面はダイ3上面と面一となっている。
コア7も、ダイプレート101と同期して上方に移動し、ダイ3上面とコア7の上端面が面一の状態を維持する。すなわち、空気圧シリンダ8の第1室8aにエアを導入し、第2ピストンロッド82の下端が油圧シリンダ9のピストンロッド91上端面に当接させ、油圧シリンダ9によってダイプレート101と同期して上方に駆動される。
同時にダイプレート101の上面に沿って、図2(E)に示すように、充填シュー120が移動し、原料粉末4がダイ孔2内に充填され、充填シュー120の下端によって粉末の上部がダイ3の上面の高さに合わせて摺り切られる(図2(A)参照)。ダイ3の上面から下パンチ6の上端面までの第1粉末部分の充填深さhaと、コア大径部71の端面72までの第2粉末部分42の充填深さhbの比率(ha:hb)は、図1(B)に示した最終的な圧粉体10の第1段部11の厚みaと内側の第2段部12の厚みbの比率(a:b)と同一比率に設定される(図3(A)参照)。
この加圧工程では、空気圧シリンダ8の第1ピストンロッド81側の第1室8に所定圧の空気圧を加えて第2ピストンロッド82と油圧シリンダ9のピストンロッド91との当接面間を押圧し、当接面間を隙間なく密着させた状態で、油圧シリンダ9を駆動しコア7を所定の速度Vcで押し下げる。この例では、コア7の下降速度Vcと上パンチ5の下降速度Vuの比率は、Vu:Vc=a:(a―b)の関係に設定され、コア7の速度がVuとなるように油圧サーボ弁320によって制御される。
この抜き出し工程では、空気圧シリンダ8の第1室8aと第2室8bは開放状態、両方に空気圧を導入し適当なバランス状態、または第1室8aにのみ空気圧を導入した状態とする。第1室8aにのみ導入する場合の空気圧は、ダイ孔2内の圧粉体10との摩擦力より小さく、ダイ孔2から抜き出された圧粉体10とコアの摩擦力より大きい値とする。ピストン84は自由に移動するために、コア7は圧粉体10の貫通孔13および段凹部14との嵌合部の摩擦力によって圧粉体10に食い付いたまま、圧粉体10の動きに追随して上方に移動し(図3(B)参照)、第1ピストンロッド81が伸長し、第2ピストンロッド82が収縮する。
圧粉体10はダイ孔2から抜き出された時点で内向きの力が開放され、圧粉体10の貫通孔13とコア小径部73間、および段凹部14内周面とコア大径部71間の摩擦力が低下する。
一方、油圧シリンダ9を駆動し、ピストンロッド91を、コア7の下降に備えてコア7の抜き出し終了位置まで引き下げておく。
この時点で、次の成形サイクルに移り、図2(E)に示すように、充填シュー120を前進させて圧粉体10をダイ3上面に沿って滑らせて押し出し、同時に次の充填工程を開始する。
上記実施の形態では、第1段のアクチュエータとして空気圧シリンダ8を用いたが、空気圧シリンダ8に限定されるものではなく、たとえば、ソレノイドを用いて付勢力として電磁吸引力を利用してコア7を移動させるようにしてもよく、位置制御することなく加えた付勢力によってコア7を移動させる各種アクチュエータを用いることができる。
第2段のアクチュエータについても、油圧シリンダ9に限定されるものではなく、サーボモータを用いたねじ送り機構等、コアを位置制御をしながら移動させる各種アクチュエータを用いることができる。
また、コアが一つではなく、図4(C)に示すように、複数のコア7を有する場合についても適用可能である。
さらに、上記実施の形態では、コアの加圧完了位置を位置決めするストッパ機構が設けられていないが、受圧能力を考慮してストッパ機構を設けてもよい。
2 ダイ孔
3 ダイ
4 粉末
5 上パンチ
51 コア挿入孔
6 下パンチ
7 コア
71 コア大径部
72 端面
73 コア小径部
8 空気圧シリンダ
81 第1ピストンロッド、82 第2ピストンロッド、83 シリンダ本体
84 ピストン
9 油圧シリンダ(アクチュエータ)
91 ピストンロッド、92 シリンダ本体、93 ピストン
94 位置検出装置
10 圧粉体
11 第1段部、12 第2段部、13 貫通孔、14 段凹部
100 ダイセット
101 ダイプレート
102 下パンチプレート、102a ガイド孔、103 ロッド
104 引き下げプレート
110 プレス本体
111 ベースフレーム、112 縦穴、
113 引き下げシリンダ、114 シリンダロッド
120 充填シュー
Claims (9)
- 粉末が充填されるダイ孔を備えたダイと、ダイ孔内の粉末を圧縮して圧粉体を成形する上下のパンチと、該上下のパンチと共にダイ孔内に挿入されて圧粉体に穴を成形するコアとを備え、圧粉体の抜出工程においてダイ孔から圧粉体を抜き出した後に圧粉体に成形された穴からコアを離脱させる構成の粉末成形プレスにおいて、
コアを制御することなく加えた付勢力によってコアを移動させる第1段のアクチュエータと、コアを制御をしながら移動させる第2段のアクチュエータとを直列に配置し、
第1段のアクチュエータの移動部と第2のアクチュエータの移動部の互いに対向する端部を接離自在に突き合わせる構成とし、
圧粉体の抜き出し時には、第1段のアクチュエータの移動部と第2段のアクチュエータの移動部を離間させた状態とし、第1段のアクチュエータによってコアを圧粉体から離脱させ、
コアの制御時には、第1段のアクチュエータの移動部を第2段のアクチュエータの移動部に突き当てた状態で第2段のアクチュエータによって行う構成としたことを特徴とする粉末成形プレスのコア作動装置。 - コアの制御の際に、第1段のアクチュエータの付勢力によって第1段のアクチュエータと第2段のアクチュエータの移動部の当接面を押圧することを特徴とする請求項1に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- コアは下パンチと共に下方からダイ孔内に挿入される構成である請求項1または2に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- 抜き出し工程において、第2段のアクチュエータの移動部材をコアから切り離して充填開始位置まで移動させることを特徴とする請求項3に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- 第1段のアクチュエータは空気圧シリンダである請求項1に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- 第2段のアクチュエータは油圧シリンダである請求項1乃至5のいずれかの項に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- コアは段付き構成で、段差部の端面と対向するパンチとの間で粉末を圧縮する構成となっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかの項に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- プレス本体と、該プレス本体に組みつけられるダイセットとを有し、前記第1段のアクチュエータはダイセットに設け、前記第2段のアクチュエータはプレス本体に設けたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかの項に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
- 第2段のアクチュエータにより、加圧完了位置の位置決めを行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかの項に記載の粉末成形プレスのコア作動装置。
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