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発明の名称 成形装置及び成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−152366(P2007−152366A)
公開日 平成19年6月21日(2007.6.21)
出願番号 特願2005−347756(P2005−347756)
出願日 平成17年12月1日(2005.12.1)
代理人 【識別番号】100094983
【弁理士】
【氏名又は名称】北澤 一浩
発明者 佐藤 貞樹 / 後藤 真史 / 菊地 賢 / 伊藤 武 / 潟保 卓雄 / 藤田 渉 / 佐藤 英樹
要約 課題
粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる成形装置及び成形方法を提供する。

解決手段
成形装置1は、制御装置2、第1のパンチ14、ダイ21及び第2のパンチ34を備えている。また、成形装置1は、第1圧力検出装置15、第1リニアスケール16、第2圧力検出装置35及び第2リニアスケール36を備えている。制御装置2による位置制御により、第1のパンチ14を第1のパンチ14と第2のパンチ34とが所定の位置関係となるまで下降させる。所定の位置関係とは、粉体充填凹部22に所定量の粉体が充填された場合の粉体4に第1のパンチ14が接触する第1のパンチ14の位置と、第2のパンチ34の位置との位置関係である。第1のパンチ14と第2のパンチ34とが所定の位置関係となった後は、制御装置2による圧力制御により、第1のパンチ14及び第2のパンチ34が所望の圧力となるまで、第1のパンチ14を更に下降させる。
特許請求の範囲
【請求項1】
貫通孔が形成されたダイと、
該ダイの該貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第1のパンチと、
該第1のパンチと対向し、該ダイの該貫通孔の他方の開口側から該貫通孔に整合可能に構成され、該ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第2のパンチと、
該第1のパンチと、該第2のパンチとを、該第1のパンチと該第2のパンチとの対向方向において相対的に駆動するサーボ駆動装置と、
該第1のパンチと該第2のパンチとの位置関係又は該第1のパンチと該ダイとの位置関係を検出する位置検出手段と、
該粉体充填凹部に粉体が充填されている場合に、該第1のパンチと該第2のパンチとにより該粉体を圧縮する過程において、該第1のパンチ及び該第2のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出手段と、
該サーボ駆動装置を制御する制御手段と、を有し、該粉体充填凹部に所定量の粉体が充填されている場合に、該第1のパンチと該第2のパンチとにより該粉体を圧縮する過程において、該制御手段は、該第1のパンチと該第2のパンチ又は該第1のパンチと該ダイが所定の位置関係となるまでは、該位置検出手段の位置検出結果に基づいて該サーボ駆動装置を駆動し、該所定の位置関係となった後は、該圧力検出手段の圧力検出結果に基づいて該サーボ駆動装置を駆動することを特徴とする成形装置。
【請求項2】
該所定の位置関係は、該粉体充填凹部に所定量の該粉体が充填された場合の該粉体に該第1のパンチが接触する該第1のパンチの位置と、該第2のパンチの位置との位置関係であることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
【請求項3】
該所定の位置関係は、該第1のパンチと該第2のパンチとにより、該粉体が圧縮されて、該粉体が所定の寸法になったときの、該第1のパンチと、該第2のパンチとの位置関係であることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
【請求項4】
該ダイは、該貫通孔の一部を規定する内方突出部を備え、該内方突出部は、該第2のパンチ側に位置するとともに、該第1のパンチに対向する一端面を有し、
該所定の位置関係は、該第1のパンチと該第2のパンチとにより、該粉体が圧縮されて、該粉体が所定の寸法になったときの、該第1のパンチと、該一端面との位置関係であることを特徴とする請求項1に記載の成形装置。
【請求項5】
貫通孔が形成されたダイと、該ダイの該貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第1のパンチと、該第1のパンチと対向し、該ダイの該貫通孔の他方の開口側から該貫通孔に整合可能に構成され、該ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第2のパンチと、を備える成形装置を用い、
該粉体充填凹部に粉体を充填する工程と、
該第1のパンチと該第2のパンチとにより該粉体を圧縮する工程と、を有し、
該圧縮する工程において、該第1のパンチと該第2のパンチ又は該第1のパンチと該ダイが所定の位置関係となるまでは、該第1のパンチと該第2のパンチとの少なくとも一方を位置制御により駆動し、該所定の位置関係になった後は、該第1のパンチ及び該第2のパンチに加わる圧力に基づく圧力制御により該第1のパンチと該第2のパンチとの少なくとも一方を駆動することを特徴とする成形方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、成形装置及び成形方法に関し、特に、パンチを位置制御または圧力制御により駆動する粉体成形装置及び成形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の成形装置は、第1のパンチと、ダイと、第2のパンチと、第1のパンチ及び第2のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出装置と、圧力検出装置の検出結果に基づき第1のパンチ及び第2のパンチを駆動させる制御装置とを備えている。そして、制御装置は、第1のパンチと第2のパンチとを圧力制御により駆動させて粉末成形を行っている(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特許2657911号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上記の成形装置では、粉末成形の開始から完了まで、圧力検出装置の検出結果に基づき第1のパンチ及び第2のパンチを駆動させての圧縮粉末成形を行うため、圧縮粉末成形に時間を要していた。
【0004】
そこで、本発明は、粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために本発明は、貫通孔が形成されたダイと、ダイの貫通孔の一方の開口側から貫通孔に嵌入可能に構成される第1のパンチと、第1のパンチと対向し、ダイの貫通孔の他方の開口側から貫通孔に整合可能に構成され、ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第2のパンチと、第1のパンチと、第2のパンチとを、第1のパンチと第2のパンチとの対向方向において相対的に駆動するサーボ駆動装置と、第1のパンチと第2のパンチとの位置関係又は第1のパンチとダイとの位置関係を検出する位置検出手段と、粉体充填凹部に粉体が充填されている場合に、第1のパンチと該第2のパンチとにより粉体を圧縮する過程において、第1のパンチ及び該第2のパンチに加わる圧力を検出する圧力検出手段と、サーボ駆動装置を制御する制御手段とを有する成形装置を提供している。
【0006】
そして、粉体充填凹部に所定量の粉体が充填されている場合に、第1のパンチと第2のパンチとにより粉体を圧縮する過程において、制御手段は、第1のパンチと該第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動する。
【0007】
かかる構成によれば、第1のパンチと第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動するので、第1のパンチ及び第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【0008】
ここで、所定の位置関係は、粉体充填凹部に所定量の粉体が充填された場合の粉体に該該第1のパンチが接触する第1のパンチの位置と、第2のパンチの位置との位置関係であることが好ましい。
【0009】
かかる構成によれば、第1のパンチ及び第2のパンチが所定の位置関係となるまでは、各パンチを位置制御により駆動するので、第1のパンチが粉末に触れるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。また、所定の位置関係になった後は、各パンチを圧力制御により駆動するので、圧縮序盤から粉末に対する圧力プロファイルを把握することができる。よって、所望の圧力プロファイルとなるように第1のパンチを駆動させることができ、所望の密度の粉末成形体を得ることができる。また、圧縮序盤で粉末の粉体充填凹部への充填のばらつきを把握することができる。
【0010】
更に、所定の位置関係は、第1のパンチと第2のパンチとにより、粉体が圧縮されて、粉体が所定の寸法になったときの、第1のパンチと、第2のパンチとの位置関係であることが好ましい。
【0011】
かかる構成によれば、粉末の成形体が所望の寸法になる直前まで各パンチを位置制御し、その後、各パンチを圧力制御するので、粉末成形体の寸法及び密度を重視する場合に有効である。また、粉末の成形体が所望の寸法になる直前まで、各パンチを位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【0012】
また、ダイは、貫通孔の一部を規定する内方突出部を備え、内方突出部は、第2のパンチ側に位置するとともに、第1のパンチに対向する一端面を有し、所定の位置関係は、第1のパンチと第2のパンチとにより、粉体が圧縮されて、粉体が所定の寸法になったときの、第1のパンチと、一端面との位置関係であることが好ましい。
【0013】
かかる構成は、粉末成形体の第1のパンチと一端面との間に位置する部分の精度が要求される内方突出部を有するダイを備えた成形装置の粉末圧縮成形において有効である。また、粉末の成形体が所望の寸法になるまで、各パンチを位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【0014】
また、本発明は、貫通孔が形成されたダイと、ダイの貫通孔の一方の開口側から該貫通孔に嵌入可能に構成される第1のパンチと、第1のパンチと対向し、ダイの貫通孔の他方の開口側から貫通孔に整合可能に構成され、ダイとの協働により粉体充填凹部を画成する第2のパンチとを備える成形装置を用い、粉体充填凹部に粉体を充填する工程と、第1のパンチと第2のパンチとにより粉体を圧縮する工程とを有し、圧縮する工程において、第1のパンチと第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、第1のパンチと第2のパンチとの少なくとも一方を位置制御により駆動し、所定の位置関係になった後は、第1のパンチ及び第2のパンチに加わる圧力に基づく圧力制御により第1のパンチと第2のパンチとの少なくとも一方を駆動する成形方法を提供している。
【0015】
かかる構成によれば、第1のパンチと第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでは、位置検出手段の位置検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動し、所定の位置関係となった後は、圧力検出手段の圧力検出結果に基づいてサーボ駆動装置を駆動するので、第1のパンチ及び第2のパンチ又は第1のパンチとダイが所定の位置関係となるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の成形装置及び成形方法によれば、粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の第1の実施の形態による成形装置及び成形方法について、図1から図4を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態における成形装置1の説明図を示している。図1に示すように、成形装置1は、制御装置2と、上パンチ部10と、成形部20と、下パンチ部30とを備えている。成形部20は上パンチ部の鉛直下方に位置し、下パンチ部30は成形部20の鉛直下方に位置する。
【0018】
上パンチ部10は、図示せぬフレームに固定された第1サーボ駆動装置11を有している。第1サーボ駆動装置11は、第1サーボモータ12と、第1駆動機構13とを有している。第1サーボモータ12は、その駆動力を出力するための回転軸12Aを備え、回転軸12Aは、第1駆動機構13に連結されている。第1駆動機構13の下端には、第1のパンチ14が連結されている。第1のパンチ14は、回転軸12Aの回転による第1駆動機構13の駆動により、鉛直方向に移動可能に構成されている。よって、第1のパンチ14は、第1駆動機構13を介して、第1サーボモータ12により鉛直方向にサーボ駆動される。
【0019】
また、第1駆動機構13と第1のパンチ14との連結部には、第1のパンチ14の下端面に加わる圧力を検出するための第1圧力検出装置15が設けられている。更に、上パンチ部10は、第1のパンチ14の鉛直方向における位置を検出するための第1リニアスケール16を有している。第1リニアスケール16は、シリンダ状をなし、図示せぬフレームに固定された計測部16Aと、計測部16A内に設けられ、下端が第1のパンチ14に接続されたシャフト部16B(図2)とを有している。第1リニアスケール16は、位置検知手段を構成し、第1のパンチ14の鉛直方向に沿う移動によるシャフト部16Bの移動を計測部16Aが計測することにより、第1のパンチ14の位置を検出している。
【0020】
成形部20は、第1のパンチ14の下方において、図示せぬフレームに固定され、貫通孔21aが形成されたダイ21を有している。第1のパンチ14は、鉛直方向に沿う移動により、ダイ21の上方から貫通孔21aに嵌入可能に構成されている。
【0021】
下パンチ部30は、図示せぬフレームに固定された第2サーボ駆動装置31を有している。第2サーボ駆動装置31は、第2サーボモータ32と、第2駆動機構33とを有している。第2サーボモータ32は、その駆動力を出力するための回転軸32Aを備え、回転軸32Aは、第2駆動機構33に連結されている。第2駆動機構33の上端には、第2のパンチ34が連結されている。第2のパンチ34は、回転軸32Aの回転による第2駆動機構33の駆動により、鉛直方向に移動可能に構成されている。よって、第2のパンチ34は、第2駆動機構33を介して、第2サーボモータ32により鉛直方向にサーボ駆動される。また、第2のパンチ34は、鉛直方向に沿う移動により、ダイ21の下方から貫通孔21aに嵌入可能に構成され、ダイ21との協働により粉体充填凹部22を画成する。
【0022】
また、第2駆動機構33と第2のパンチ34との連結部には、第2のパンチ34の上端面に加わる圧力を検出するための第2圧力検出装置35が設けられている。更に、下パンチ部30は、第2のパンチ34の鉛直方向における位置を検出するための、第1リニアスケール16と同様の第2リニアスケール36を有している。よって、第2リニアスケール36は、計測部16Aと同様の計測部36Aと、シャフト部16Bと同様のシャフト部36Bとを有している。尚、シャフト部36Bは、その上端が第2のパンチ34に接続されている。そして、第2リニアスケール36は、第1リニアスケール16と同様に、計測部36A及びシャフト部36Bにより第2のパンチ34の位置を検出している。
【0023】
制御装置2は、第1サーボモータ12及び第2サーボモータ32とそれぞれ配線3を介して接続されている。また、制御装置2は、第1圧力検出装置15、第1リニアスケール16、第2圧力検出装置35及び第2リニアスケール36とそれぞれ配線3介して接続されている。配線3を介して、制御装置2は、各圧力検出装置により検出される第1のパンチ14及び第2のパンチ34に加わる圧力、及び各リニアスケールにより計測される第1のパンチ14及び第2のパンチ34の位置を把握している。
【0024】
更に、制御装置2は、第1のパンチ14及び第2のパンチ34に加わる圧力、又は第1のパンチ14及び第2のパンチ34の位置に基づき 各モータ12、32を介して、第1のパンチ14及び第2のパンチ34を駆動可能に構成されている。即ち、制御装置2は、第1のパンチ14及び第2のパンチ34を、位置制御又は圧力制御により駆動する。また、制御装置2は、第1のパンチ14及び第2のパンチ34の位置に基づき、両者の位置関係を把握している。制御装置2には、後述の粉末圧縮成形動作において用いられる第1のパンチ14と第2のパンチ34との所定の位置関係が記憶されている。
【0025】
次に、成形装置1によって誘電体フィルタを成形するための粉末圧縮成形方法について図1〜図3を参照して説明する。まず、図1に示すように、粉体充填凹部22に誘電体材料からなる粉末材料4を所定量充填する。次に、制御装置2による位置制御により、第2のパンチ34を静止させたまま第1のパンチ14を、第1のパンチ14と第2のパンチ34とが所定の位置関係となるまで下降させる。ここで、所定の位置関係とは、図2に示すような粉体充填凹部22に所定量の粉体が充填された場合の粉体4に第1のパンチ14が接触する第1のパンチ14の位置と、第2のパンチ34の位置との位置関係である。
【0026】
第1のパンチ14と第2のパンチ34とが所定の位置関係となった後は、制御装置2による圧力制御により、第1のパンチ14及び第2のパンチ34が所望の圧力となるまで、第1のパンチ14を更に下降させる。これにより、図3に示すように、粉末材料4は、誘電体成形体5として成形される。その後、図4に示すように第1のパンチ14及び第2のパンチ34により誘電体成形体5に加えられていた圧力を解除して(適度の低圧力で誘電体成形体を保持)、制御装置2による圧力制御により第1のパンチ14及び第2のパンチ34を上昇させて、誘電体成形体5をダイ21から押出す。
【0027】
上述のように、第1のパンチ14及び第2のパンチ34が所定の位置関係となるまでは、各パンチ14、34を位置制御により駆動するので、第1のパンチ14が粉末材料4に触れるまでの時間を短縮することができ、ひいては粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。また、所定の位置関係になった後は、各パンチ14、34を圧力制御により駆動するので、圧縮序盤から粉末材料4に対する圧力プロファイルを把握することができる。よって、所望の圧力プロファイルとなるように第1のパンチ14を駆動させることができ、所望の密度の誘電体成形体5を得ることができる。また、圧縮序盤で粉末材料4の粉体充填凹部22への充填のばらつきを把握することができる。
【0028】
次に、本発明の第2の実施の形態における成形装置について、図5を参照して説明する。尚、第1の実施の形態と同一の部材については、同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図5に示すように、第1の実施の形態のダイ21に対応する段付きダイ121は、貫通孔121aの一部を規定する内方突出部121Bを備えている。内方突出部121Bは、第2のパンチ34側に位置し、第1のパンチ14に対向する一端面121Cを有している。
【0029】
成形装置101による粉末圧縮成形動作においては、粉体充填凹部に誘電体材料からなる粉末材料4を所定量充填後、制御装置2による位置制御により、第2のパンチ34を静止させたまま第1のパンチ14を、第1のパンチ14と段付きダイ121の一端面121Cとが所定の位置関係となるまで下降させる。ここで、所定の位置関係とは、粉末材料4の圧縮過程における第1のパンチ14と一端面121Cとの距離が、粉末材料4が所定の寸法となったとき(誘電体成形体となったとき)の第1のパンチ14と一端面121Cとの距離に対し、110%となるときの第1のパンチ14と一端面121Cとの位置関係である。尚、本実施の形態において制御装置2には、段付きダイ121の位置が記憶され、更に第1のパンチ14と段付きダイ121の一端面121Cとの所定の位置関係が記憶されている。
【0030】
このような所定の位置関係は、誘電体成形体の第1のパンチ14と一端面121Cとの間に位置する部分の精度が要求される段付きのダイ121を備えた成形装置101の粉末圧縮成形において有効である。また、粉末材料4が所望の寸法となるまで、各パンチ14、34を位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【0031】
尚、本発明の成形装置1は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、上述の実施の形態において所定の位置関係は、図2に示すように粉末材料4に第1のパンチ14が接触したときの第1のパンチ14の位置と、第2のパンチ34の位置との位置関係であったが、第1のパンチ14と第2のパンチ34とにより粉体材料4が圧縮されて、粉体材料4が所定の寸法になったときの、第1のパンチ14と第2のパンチ34との位置関係であっても良い。ここで、所定の寸法とは、粉体充填凹部22に所定量の粉末材料4が充填されて、誘電体成形体5が所望の寸法及び所望の密度である場合に、圧縮過程において第1のパンチ14と第2のパンチ34との距離が、粉末材料4が所定の寸法となる時の第1のパンチ14と第2のパンチ34との距離に対して、110%となるときの粉末材料4の寸法である。尚、110%に限られず、充填ばらつきの大きい材料では、120%〜130%であっても良い。
【0032】
このような所定の位置関係であれば、粉末材料4が所望の寸法になる直前まで各パンチ14、34を位置制御し、その後、各パンチ14、34を圧力制御するので、誘電体成形体5の寸法及び密度を重視する場合に有効である。また、粉末材料4が所望の寸法(誘電体成形体5の寸法)になる直前まで、各パンチ14、34を位置制御により駆動するので、更に粉末圧縮成形に要する時間を短縮することができる。
【0033】
また、第1、2駆動機構13、33は、ボールネジを利用した機構であっても良いし、クランク機構、エキセン機構、ナックル(トグルリンク)機構またはカム機構であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の第1の実施の形態による成形装置の概略図。
【図2】本発明の第1の実施の形態による成形装置の粉末圧縮成形動作において、第1のパンチが下降して粉末材料に接触した状態を示す図。
【図3】図2の後に、第1のパンチを下降させて、上下同時圧縮により粉末材料を圧縮成形した状態を示す図。
【図4】図3の後に、第1のパンチと第2のパンチとにより誘電体成形体をダイから押出した状態を示す図。
【図5】本発明の第2の実施の形態による成形装置の概略図。
【符号の説明】
【0035】
1、101 成形装置
2 制御装置
10 上パンチ部
12 第1サーボモータ
14 第1のパンチ
第1圧力検出装置15
16 第1リニアスケール
20 成形部
21、121 ダイ
21a、121a 貫通孔
30 下パンチ部
32 第2サーボータ
34 第2のパンチ
35 第2圧力検出装置
36 第2リニアスケール
121B 突出部
121C 一端面




 

 


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