JPS62202002A - Ｎｃメカニカルプレス - 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】 産業上の利用分野 本発明は、粉体を正確な圧力で正確な寸法に成形するた
めに、ストロークを正確、かつ容易に設定及び制御する
機能を有するメカニカルプレスに関するものである。

従来の技術 従来の粉体成形用メカニカルプレスを、第６図及び第７
図の要部構成概略図に示す。第６図及び第７図において
、下バンチカム２．上バンチカム３、押出しカム２７が
カムシャフト１により軸止されている。上バンチカム３
上を転勤するローラフォロア４に支持ヨークを設け、そ
の先端にスプリング２２を取り付け、該スプリング２２
はメカニカルプレスの本体に固着しである。前記ローラ
フォロア４の軸４ａに支点５ａを中心として揺動自在に
上バンチレバー５を設け、支点５ａはメカニカルプレス
の本体に固定する。一方、メカニカルプレスのフレーム
３２．３３を垂直に貫通して摺動自在に上下する上パン
チシャフト６を設け、該上バンチシャフト６の下部に上
バンチ９を取り付け、また、上パンチシャフト６の中程
にねじ部を設け、上パンチレバー５を挾んで上パンチ上
昇ナツト７及び上バンチ加圧量調整ナツト８を取り付け
る。なお、上パンチシャフト６の下部にロ−ドセル３１
を組込む。

次に、下パンチカム２上を転勤するローラフォロア１０
に平行リング機構１１を設け、その先端にスプリング２
５を取り付け、該スプリング２５はメカニカルプレスの
本体に固着する。前記平行リンク機構１１によりそれぞ
れ支点１２ａ及び１８ａを中心として摺動自在に下外側
パンチレバー１２、下内側パンチレバー１８を設け、そ
れぞれにメカニカルプレスの本体に固着したスプリング
２３及びスプリング２４を取り付ける。

メカニカルプレスのテーブル面３４にダイス１７を設（
プ、素材（粉体）２６を充填する。下外側パンチシャフ
ト１３の上部に下外側パンチ１６を固着し、該下外側パ
ンチ１６は前記ダイス１７内を摺動自在に上下する。ま
た、下外側パンチシャフト１３内企摺動自在に上下する
下内側パンチシャフト１９を設け、該下内側パンチシャ
フト１９の上部固着した下内側パンチ１９′は下外側パ
ンチ１６内を摺動自在に上下する。下外側パンチシャフ
ト１３はフレーム３５を垂直に貫通しており。

下部にねじ部を設け、下外側バンブ１ツバ−１２を挾ん
で上下に下外側パンチ圧縮慣調整ナツ１−１４及び下外
側パンチ充填母調整ナッ１−１５を取り付ける。なお、
該下外側パンチ充填半調整ナツ１−１５の下面はフレー
ム３６の上面と当接している。

また、前記ナラ１−１５より下部の下外側バンチシャフ
］−１３のねじ部の下端はフレーム３６の垂直孔３６ａ
に緩挿されている。

さらに、下内側パンチシャフト１９は、フレーム３６を
垂直に貫通しており、下部にねじ部を設け、下内側パン
チ（／バー１８を挾んで上下に下向側パンチ圧縮量調整
ナツト２０及び下向側パンチ充１１ｆｆｌ調整ナツト２
１を取り付ける。なお、該下向側パンチ充填量調整ナラ
１−２１の下面はフレーム３７の上面と当接している。

また、前記ナラ１−２１より下部の下内側パンチシャフ
ト１９のねじ部の下端はフレーム３７の垂直孔３７ａに
緩挿されている。

一方、押出しカム２７上を転動するローラフォロア３８
に平行リンク機構２８を設け、その先端にスプリング３
９を取り付け、該スプリング３９はメカニカルプレスの
本体に固着する。前記下外側パンチレバー１２及び下内
側パンチレバー１８の支点１２ａ及び支点１８ａより右
側は２股になっており、その２股の一方の右端部にそれ
ぞれ下外側パンチ押出し最調整ねじ２９及び下内側パン
チ押出し伍調整ねじ３０を設ける。

上記構成において、メカニカルプレスの各パンチの動作
は次のとおりである。

（１）上バンチ９の動作 カムシャフト１の駆動により、上パンチカム３より伝達
された上バンチレバー５の力で上パンチ上昇ナツト７及
び上バンチ加圧量調整ナツト８を介して上バンチ９が上
下する。

（２）下外側パンチ１６の動作 カムシャフト１の駆動により、下バンチカム２より伝達
された加圧用平行リンク機構１１の力で下外側バンチレ
バー１２が傾く。この傾きの力で、上昇側パンチ圧縮間
調整ナツト１４及び下体側パンチ充Ｉｔ量調整ナツト１
５を介して下外側パンチ１６が上下する。

なお、加圧後ワークの押出しを行わねばならないので、
押出しカム２７より伝達された押出し用平行リンク機構
２８の力で下外側バンチレバー１２がさらに傾く。

この傾きの力でワークを押出し、その後下外側パンチ１
６を下降させる。

（３）下内側パンチ１９′の動作 上記下外側パンチ１６と同様である。但し、１枚の下バ
ンチカム２で下内側パンチ１９′。

下外側パンチ１６の動作をさせている。

（４）各パンチの連動 第８図に本メカニカルプレスの動作を示す。

縦軸に各パンチの作動距離、横軸にカム回転角度（度）
がとっである。下外側パンチ１６゜下内側パンチ１９′
の動作は、下パンチカム２と押出しカム３により描かれ
た線図の合成されたものになり、図中０点から０点まで
の間は押出しカム２７により駆動され、それ以下は下バ
ンチカム２により駆動される。但し、上記の■と■は下
バンチカム２による下外側パンチ１６の動きを示す線図
と、押出しカム２７による下外側パンチ１６の動ぎを示
す線図との支点である。

なお、第８図の下方の図は上方に示した線図に対応した
ワークの成形プロセスを示すものである。

（５）プレス圧力の読み取り 第６図に示すロードセル３１によって上パンチ９に加え
られる荷重を読取る。

また、メカニカルプレスの各パンチの調整は次のとおり
である。すなわち、各カムのストロークは決まっている
ので、下記方法にて各パンチの充填深さ、圧縮陽、押出
し量を決定する。

（１）上昇側パンチ充填深さＹｌ 第６図のＹｌを見ながら下外側パンチ充填ｆｆ１ｌ整ナ
ツト１５を動かし、下外側パンチシャフト１３を上下さ
せ決定する（リフト最小の点で動かす）。

（２）下向側パンチ充填深さＹ２ 第６図のＹ２を見ながら下向側パンチ充填澁調整ナツト
２１を動かし、下向側バンチシャフ１〜１９を上下させ
決定する（リフ］・最小の点で動かす）、５ （３）下外側パンチ圧縮量 第６図における下内側バンチレバー１２の先端部の上面
と上昇側パンチ圧縮量調整ナツト１４の下面間の距離Ｘ
２　　（遊び）をＯとし、下バンチカム２によるリフト
最大量を求め、最大リフト−×２−所定圧縮量となるよ
うに下外側パンチ圧縮量調整ナツト１４を動かし決定す
る。

（４）下内側パンチ圧縮量 第６図おける下内側バンチレバー１８の先端部の上面と
下向側圧縮層調整ナツト２０の下面間の距離Ｘ３　　（
遊び）をＯとし、下バンチカム２によるリフト最大量を
求め、最大リフト−×３−所定圧縮量となるように下向
側パンチ圧縮量調整ナラ１−２０を動かし決定する。

（５）上バンチ圧縮層 第６図における上バンチレバー５の先端部の下面と上パ
ンチ加圧量調整ナツト８の上面間の距Ｉ！ＩＸ１　（遊
び）をＯとし、上パンチカム３によるリフト最大量を求
め、最大リフト−Ｘｌ−所定圧縮量となるように上パン
チ加圧量調整ナツト８を動かし決定する。

（６）下外側パンチ押出し量 第７図における押出しカム２７によるリフトが最大とな
る点でワークが十分押出されるように、ダイス１７の上
面と下外側パンチ１６の上面間の距ｍｚｉを下外側パン
チ押出し司調整ねじ２９により決め、決定する。

（７）下内側パンチ押出し量 第７図における押出しカム２７によるリフトが最大とな
る点でワークが十分押出されるように、ダイス１７の上
面と下外側パンチ１９′の上面間の距離Ｚ２を下外側パ
ンチ押出し量調整ねじ３０により決め、決定する。

発明が解決しようとする問題点 上述のような従来の粉体成形用メカニカルプレスには次
のような問題点がある。

（１）ワークが変る毎に上記各パンチの調整を行わなけ
ればならず調整が厄介である。よって、多種少量生産に
は向かない。

（２）第８図のサイクル線図を変えようとした場合、カ
ムの取換えをしなければならない。よって、サイクルは
半固定となり、各種条件を変えてのプレスはできない。

（３）精密製品（公差５μ曙程度）をプレスしようとす
る場合、ねじで充填深さ、圧縮層を決めているために、
ピッチが荒く、仲々目標とする公差に入らない。

（６）精密な圧力制御を必要とされる製品をプレスしよ
うとする場合、正確な素材（粉体）の投入が必要となる
が、ダイス上面でのかき取り制御をを行うために、常に
正確に素材が投入されるとは限らず、上昇側パンチ充［
１ｍ整ナツト１５．下内側パンチ充填層調整ナツト２１
による調整が必要となる。よって、口−ドセル３１の値
を見ながらナツトを調整せねばならず、生産性が低い。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、各複数個のパ
ンチジャ７１−に固着したそれぞれ複数個の上パンチと
下パンチを、各々独立のモータ（例えばサーボモータ）
によりボールねじ、アーム。

パンチシャフトを介して駆動し、これら複数個のモータ
をＮＣ装置で制御すると共に、粉体成形プレスの上パン
チ、下パンチの圧縮量、充填深さ。

成形した成形体を押出すための押出し量を決定す、るた
めの前記各パンチのストローク及びその動作時間を予め
設定するための入力手段と、前記設定したデータを記憶
するＮＣ装置と、前記ＮＣ装置の指令により前記各パン
チに連動する個々のアームを駆動させるパンチ駆動機構
と、パンチのプレス圧を測定する荷重検出手段とを有し
、前記荷重検出手段の測定データに基づいて、前記ＮＣ
装置は前記下パンチの充填深さを補正するようにしたＮ
Ｃメカニカルプレスである。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のＮＣメカニカルプレスの要部構成概略
図、第２図はパンチ駆動部の要部構成概略図、第３図は
パンチ駆動のＮＣ装置のブロック図である。

第１図および第２図において、第４図と同一個所は同一
の参照符号が付しである。

第２図に示すように、カムによる駆動部の代りにボール
ねじ駆動部を設け、かつ、各パンチの軸ごとに各パンチ
の上下動のストロークを制御するＮＣ駆動装置を設ける
と共に、これら各軸のモータを連携制御し得るＮＣ装置
を設ける。また、各パンチシャフトにナツトは取り付け
ず、一定間隔で２個のカラーを対向して固着する。

本発明のＮＣメカニカルプレスの動作は次のとおりであ
る。

（１）パンチ駆動部 ＤＣサーボモータ４０の回転力は小歯車４１、大歯車４
２を有する減速機で増幅され、ボールねじ４３へ伝達さ
れる。ボールねじ４３で回転力は直進の力へ変換され、
上バンチアーム４４を支点４４ａを中心として傾転させ
、カラー５ａ、カラー６ｂを介して上パンチシャフト６
を上下させる。

なお、ＤＣサーボモータ４０にタコゼネレータ４５．パ
ルスエンコーダ４６が取り付けである。また、４７は上
パンチ駆動機構である。

（２）各パンチの動作 第１図に示すように、下外側パンチシャフト１３及び下
内側パンチシャフト１９にもそれぞれ下外側バンチアー
ム４８．下内側バンチアーム４９を介して上パンチ駆動
機構４７と同一の不休側パンチ駆動機構５０．下内側パ
ンチ駆動機構５１を取り付ける。下外側バンチアーム４
８は支点４８ａを中心として傾転するのでカラー１３ａ
、カラ゛−１３ｂを介して下外側パンチシャフト１３が
上下する。

同様にして、下内側パンチアーム４９は支点４９ａを中
心として傾転するのでカラー１９ａ、カラー１９ｂを介
して下内側パンチシャフト１９が上下する。よって、各
パンチシャフトに固着された各パンチは各々自由に運動
することができる。

（３）パンチ駆動のＮＣ装置 第３図に示す制御ブロック図の（Ａ）部を各パンチシャ
フトごとに設け、マイクロコンピュータまたはシーケン
サからなる制御装置からの指令で、各パンチが予め設定
した充填深さ、圧縮機、押出し債に従って作動するよう
にする。ここで、素材（粉体）が異常に多くつめ込まれ
たならば、モータが焼きつく可能性があるので、出力電
流制限回路を設はトルク制御を行う。

また、第１図に示すように、上バンチ９のプレス圧をロ
ードセル３１で読取るための回路（Ｂ）を設け、ＮＣ装
置の制御装置で読取り可能とする。

読取った荷重データＦは第４図の分析手順を示すフロー
チャートにより分析され、第５図の読み取り荷重Ｆに対
応する充填深さ補正データ表（ＮＣ装はに予め記憶させ
ておく）により充填深さの補正を行い、正確な充填深さ
が決定される。

なお、第４図において、ＷＯは荷重の目標値であり、Ｂ
、Ｃ，ａはそれぞれ常数である。

次に、各パンチの初期設定データの入力方法を、上パン
チ１９を例にして説明する。第９図は設定値を入力する
入力装置５２の一例を示すもので、ＣＲＴ５３．座標設
定用入力部５４１作動距離修正用入力部５５からなって
いる。設定値の入力手順は次のとおりである。

（ａ　）上バンチ９の動作ストロークを入力する。

まず、座標設定キー５４ａ５縦軸（作動距離を示す）キ
ー５４ｂ、上バンチキー５４０を押して、上パンチ９の
最上端路１１１ＨＩ及び最下端距１１［ｔＨ２をテンキ
ー５４ｄから入力する。

（ｂ）次に、上パンチの動作の時間値を設定する。

まず、横軸キー（時間値を示す）５４ｂ’。

上パンチキー５４０を押して各動作の時間値Ｔｉ　、Ｔ
２　、Ｔ３　、Ｔ４をテンキー５４ｄから入力する。

（Ｃ）以上で上バンチ９の各設定値の入力が終了したの
で、終了キー５４ｅを押す。

（ｄ　）上記の各設定値はＮＣ装置に記憶され、ＮＣ装
置はこれら設定値からサイクル線図を求めてＣＲＴ５３
にグラフ表示する。また、上バンチ９の作動速度は上記
設定値からＮＣ装置で計算し、その値を記憶する。

（ｅ　）上記と同様の手順で、下内側パンチ１９′。

下外側パンチ１６のストロークの上端及び下端距離、動
作時間の設定値を入力し、ＮＣ装置に記憶する。

（ｒ）ＮＣ装置は上記の各設定値に基づいて、各パンチ
の作動を制御するための圧縮量、充填深さ、成形した成
形体を押出すための押出し山を算出し、その値を記憶す
る。

（Ｃ＋　＞続いて、プレス荷重と、下外側パンチ１６゜
下内側パンチ１９′の充填深さＹｌ　、Ｙ２との関係を
設定する。まず、荷重入力部５９の荷重設定キー５９８
．目標値キー５９ｂを押し、プレス荷重の目標値ＷＯを
テンキー５４ｄで入力する。続いて、同様にして、荷重
の設定幅ａも入力する。すると、ＮＣ装置はＣＲＴ５３
に第１０図（ｂ）に示すようなデータ表を表示するので
、対応する荷重に対応する充填深さ補正値をテンキー５
４ｄを用いて入力する。この充填深さ補正値は、上記テ
ンキー５４ｄから入力する方法の他に、ＮＣ装置で予め
定めた計算手順に従って自動的に設定しても良い。

同様にして、下外側パンチの充填深さ補正値を入力する
。

続いて、プレス成形を行っている際に、不具合等により
、上記設定値のうち上パンチの作動距離を修正する方法
について説明する。

（ａ　）まず、作動距離修正キー５５ａ、上パンチキー
５５ｂを押す。すると、ＣＲＴ５３には第８図に示すよ
うに、ＮＣ装置に予め記憶されている設定値からサイク
ル線図が表示される。また、修正のためのカーソル５６
も表示される。

（ｂ）力〜ツル５６を←及び→キーを用いて修正個所に
移動させる。このとき、表示装置５７にはカーソル５６
の移動に伴ってサイクル線図の座標値を表示するように
する。

（Ｃ）続いて、↑または↓キーを押している間に、約１
秒間隔で作動距離を増加または減少させることができる
ので、修正したい値に達すると、↑または↓キーを押す
作業をやめ、終了キー５８を押す。この操作により、修
正値をＮＣ装置に記憶させる。

（ｄ　）他のパンチの設定値の修正も上記と同様の方法
で行う。

本発明のＮＣメカニカルプレスは、上記ＮＣ装置に予め
記憶した下外側パンチ、下内側パンチ７上バンチの充填
深さ、圧縮量、押出し吊に基づいて、ＤＣサーボモータ
を制御することにより、ボールねじ４３を回転させるこ
とにより、アーム４４．４８．４９を駆動させ、下外側
パンチ、下内側パンチ、上バンチの上昇及び下降を設定
値どおりに正確に制御することができる。また、これら
設定値を変更する必要が生じた場合には、ＮＣ装置に前
記の入力装置５２を接続することにより、ＮＣ装置に記
憶させた設定値を簡単に変更することが可能になる。

さらに、ＮＣ装置に予め下外側パンチ、下向側パンヂ、
上バンチの上昇及び下降の速度定数（加速及び減速）を
記憶させ、これら設定値に基づいて、第３図の（Ｂ）部
で示す手順に従って各パンチの速度を設定値どおりに制
御することも可能になる。

なお、上記実施例において、各パンチの駆動機構４７に
は、ボールねじ４３を用いたが、ボールねじの代りに電
油ステッピングシリンダ等を用いることもできる。

さらに、本発明においては、プレス荷重検出手段３１に
よりプレス圧を測定し、その値に基づいて、下向側パン
チ１９′、下外側パンチ１６の一方または双方の充填深
さを予め設定値に基づいて自動補正することができる。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば次のような効果があ
る。

（１）ワークが変っても各パンチのストローク等の設定
はキー人力によるデータの入れ替えのみで済むので、多
種少量生産にも向く。

（２）各パンチの動きを示すサイクル線図を自由に入れ
替えることができ、条件をいろいろ変えてプレスできる
ので複雑なワークの均一な成形が期待できる。

（３）精密製品をプレスする場合、パルス送りで各パン
チが移動するために、目標とする公差に容易に入れるこ
とができる。

（４）精密な圧力制御を必要とされる製品をプレスする
場合、従来技術のナツト調整は必要なく、キー操作によ
りストロークや充填深さのトライアンドエラーによる変
更が素早くできるようになる。さらに、自動で圧力調整
されるために生産の立上がりが迅速になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＮＣメカニカルプレスの要部構成概略
図、第２図はパンチ駆動部の要部構成概略図、第３図は
パンチ駆動のＮＣ装置のブロック図、第４図は荷重デー
タの分析手順を示すフローヂャート、第５図は読取り荷
重に対応する充填量補正データ表、第６図及びＭ７図は
従来のメカニカルプレスの要部構成概略図、第８図は従
来のメカニカルプレスの各パンチの動きを示すサイクル
線図とそれに対応したワークの成形プロセスを示す線図
、第９図は本発明に用いる設定値の入力装置の一例を示
す図、第１０図（ａ　）及び（ｂ　）は第９図のＣＲＴ
表示例を示す図である。 ６・・・上パンチシャフト、９・・・上バンチ、１３・
・・下外側パンチシャフト、１６・・・下外側パンチ、
１つ・・・下向側パンチシセフト、１９′・・・下向側
パンチ、３１・・・ロードセル、４０・・・ＤＣサーボ
モータ、４３・・・ボールねじ、４４．４８．４９・・
・アーム、４７．５０．５１・・・パンチ駆１１！７１
機構、５２・・・入力装置。 第５図 第　７　図 第８図 力Ａロ松ｆＩ４度（度） 第１０　図（Ｑ’） 第１０　図（Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉体成形プレスの上パンチ、下パンチの圧縮量、充填深
   さ、成形した成形体を押出すための押出し量を決定する
   ための前記各パンチのストローク及びその動作時間を予
   め設定するための入力手段と、前記設定したデータを記
   憶するＮＣ装置と、前記ＮＣ装置の指令により前記各パ
   ンチに連動する個々のアームを駆動させるパンチ駆動機
   構と、パンチのプレス圧を測定する荷重検出手段とを有
   し、前記荷重検出手段の測定データに基づいて、前記Ｎ
   Ｃ装置は前記下パンチの充填深さを補正するようにした
   ことを特徴とするＮＣメカニカルプレス。