(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ブロックに嵌合し、内側に加圧室を形成するスリーブと、
該スリーブの一端から前記加圧室に挿入されるプランジャと、
該プランジャを駆動する加圧用アクチュエータと、
前記スリーブの他端が位置する前記加圧ブロックの側面に設けられたシャッタガイドと、
該シャッタガイドに案内されて開閉し、前記スリーブ他端の開口を閉鎖及び開放するシャッタと、
該シャッタを駆動する開閉用アクチュエータと、
を含んで構成され、
前記シャッタは、先端部に凹部が形成され、開いたときに、当該凹部が前記スリーブの開口を開放し且つ該凹部両脇の凸部が前記スリーブの他端面に当接し、
前記シャッタガイドの案内面に落とし溝が形成され、
前記シャッタの凸部先端面が、前記案内面上の金属粉を前記落とし溝へ掻き出すように傾斜している、
金属粉加圧装置。
【請求項２】
前記スリーブの他端にフランジが形成され、
前記シャッタは、開いたときに、前記凹部が前記スリーブの開口を開放し且つ該凹部両脇の凸部が前記フランジに当接する、
請求項１記載の金属粉加圧装置。
【請求項３】
前記シャッタの前記凸部先端面は、前記シャッタが前記凸部のどちらを下にして前記シャッタガイドで案内されて開閉しても、前記案内面上の金属粉を前記落とし溝へ掻き出すように傾斜している、
請求項１又は請求項２記載の金属粉加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属加工時に発生する金属粉を押し固める装置に関する技術が以下に開示される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プラズマアークやレーザによる金属の熱切断加工時には、ヒュームと呼ばれる酸化鉄を主成分とした金属粉が発生する。このヒュームに代表される金属加工時の金属粉は、特許文献１，２に開示されるような金属粉加圧装置を使用して押し固められ、ペレット状にして排出される。
【０００３】
金属粉加圧装置は、ホッパ等に集められた金属粉を加圧室内に収容し、油圧シリンダ等の加圧用アクチュエータにより駆動されるプランジャで加圧することで、加圧室内の金属粉を押し固める装置である。加圧室は、加圧ブロックに嵌合した円筒状スリーブの内側に形成され、該スリーブの一端から加圧室内にプランジャが挿入されて摺動し、スリーブの他端側へ金属粉を加圧する。当該加圧室は、スリーブの他端を通し開口しており、当該開口を開閉するシャッタが設けられている。シャッタは、開閉用アクチュエータにより駆動され、加圧ブロックに設けられたシャッタガイドに案内されて開閉動作し、加圧時に閉じてスリーブ開口を閉鎖し、金属粉加圧を可能とする一方、加圧後には開いて、スリーブ開口を開放し、加圧により形成された金属粉ペレットの排出を可能とする。なお、特許文献１，２において、加圧室は圧縮室、プランジャは可動ロッド、加圧ブロックはボックス本体、スリーブは内筒、シャッタはゲート、シャッタガイドはガイドブロックと呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２４８９２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記金属粉加圧装置において、加圧室を形成するスリーブは、通常、加圧ブロックに嵌合させてあるだけで、摩耗や破損時には抜き出して交換できるようにしてある。これに起因して、金属粉加圧後にシャッタを開いてプランジャにより金属粉ペレットを押し出すときに、プランジャの摺動に伴ってスリーブが一緒に動き、抜き出し方向へ位置ずれを起こす場合がある。すなわち、シャッタを閉じて加圧するときには当該シャッタがスリーブ押さえとして機能するのでスリーブの移動は抑えられるが、シャッタを開けてプランジャを摺動させる金属粉ペレットの排出時には、シャッタによる押さえがなくなるので、加工ブロックに嵌合されているだけのスリーブは、位置ずれを生じ得る。
したがって、このようなスリーブの位置ずれを防止すべく何らかの工夫が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に対して提案する金属粉加圧装置は、加圧ブロックに嵌合し、内側に加圧室を形成するスリーブと、該スリーブの一端から前記加圧室に挿入されるプランジャと、該プランジャを駆動する加圧用アクチュエータと、前記スリーブの他端が位置する前記加圧ブロックの側面に設けられたシャッタガイドと、該シャッタガイドに案内されて開閉し、前記スリーブ他端の開口を閉鎖及び開放するシャッタと、該シャッタを駆動する開閉用アクチュエータと、を含んで構成される金属粉加圧装置であり、
前記シャッタの先端部に凹部が形成され、開いたときに、当該凹部が前記スリーブの開口を開放し且つ該凹部両脇の凸部が前記スリーブの他端面に当接し、前記シャッタガイドの案内面に落とし溝が形成され、前記シャッタの前記凸部先端面が、前記案内面上の金属粉を前記落とし溝へ掻き出すように傾斜している、金属粉加圧装置である。
【発明の効果】
【０００７】
上記提案に係る金属粉加圧装置は、シャッタ先端部に凹部を形成したことにより、その両脇の凸部によって、開いたときにスリーブを押さえることができる。すなわち、シャッタを開けてプランジャを摺動させる金属粉ペレットの排出時に、シャッタの凹部が金属粉ペレットの排出を許容すると共に、シャッタの凸部がスリーブ押さえとして機能し、スリーブの位置ずれ発生が抑止される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】金属粉加圧装置の実施形態を示した平面図。
【図２】図１中に示すＹ方向から見た一部断面を含む側面図。
【図３】図１中に示すＸ方向から見た側面図。
【図４】（Ａ）開いたときのシャッタの状態を示す図３相当の図。（Ｂ）閉じたときのシャッタの状態を示す図３相当の図。（Ｃ）比較のために示す、単純な長方形のシャッタを有する金属粉加圧装置の図３相当で見た図。
【図５Ａ】金属粉加圧前の状態を示す要部断面図。
【図５Ｂ】金属粉加圧時の状態を示す要部断面図。
【図５Ｃ】金属粉ペレットを加圧室から押し出したときの状態を示す要部断面図。
【図５Ｄ】金属粉ペレットを装置外へ排出したときの状態を示す要部断面図。
【図６】シャッタの別の形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜図３に、金属粉加圧装置の実施形態を平面図と側面図で示す。図１が上方から見た平面図、図２が図１中Ｘ方向から見た側面図、図３が図１中Ｙ方向から見た側面図である。図２中、加圧ブロック及びスリーブは断面で示している。
【００１０】
金属粉加圧装置は、金属板のベース１上に、加圧ブロック２と、一例として油圧シリンダを使用した加圧用アクチュエータ３及び開閉用アクチュエータ４とを、それぞれ位置合わせしてボルト止めして構成されている。加圧用及び開閉用アクチュエータ３，４としては、空気圧や水圧シリンダ、モータを使用してもよい。
【００１１】
加圧ブロック２は、金属製直方体で、金属粉を貯留するホッパ等から金属粉を収容する受入孔２０が形成される。この加圧ブロック２に、スリーブ２１が、Ｘ方向を軸方向として嵌合している。スリーブ２１は、例えばダイス鋼を材料とした円筒部品で、その内側に加圧室２２が形成される。スリーブ２１には加圧ブロック２の受入孔２０に連通する貫通孔２３が形成され、これら受入孔２０及び貫通孔２３を通して加圧室２２内に金属粉が収容される。
【００１２】
このスリーブ２１の一端から加圧室２２内に、プランジャ３０が挿入される。プランジャ３０は、接続具３１により加圧用アクチュエータ３のロッド（ピストンロッド）３２に接続され、加圧用アクチュエータ３の駆動により、加圧室２２内でＸ方向に往復動作する。プランジャ３０には、クロムモリブデン鋼を材料として表面にフッ素樹脂コーティングしたものを使用することができる。
【００１３】
プランジャ３０が挿入される一端とは反対側のスリーブ２１の他端において、加圧室２２は開口している。そして、この開口を閉鎖及び開放するシャッタ４０が、シャッタガイド４１に案内されるようにして設けられる。シャッタガイド４１は、スリーブ２１の他端が位置する加圧ブロック２の側面における上側と下側に、それぞれボルト止めされた断面鉤形のガイドレールである。この上下のシャッタガイド４１の間に保持されて、シャッタ４０がＹ方向において往復動作する。シャッタ４０は、基端部で開閉用アクチュエータ４のロッド（ピストンロッド）４２に接続され、駆動される。すなわち、ロッド４２の先端部位に段差部４３が周設されると共に、この段差部４３を含んだロッド先端形状に相応する係合孔がシャッタ４０の基端部に形成され、両者の係合によってシャッタ４０がロッド４２に接続される。
【００１４】
スリーブ２１の他端外縁にはフランジ２４が周設されており、スリーブ２１は、フランジ２４を加圧ブロック２の側面に当接させた状態で嵌合している。周設されたフランジ２４には上下に切欠平坦部があり、当該平坦部がシャッタガイド４１の案内面に当接するので、スリーブ２１の回転が防止され、これにより、受入孔２１に対応するように貫通孔２３の位置も決められる。なお、フランジ２４については、部分的に形成したものでもよいし、あるいは、一端側同様にフランジを形成しない場合もあり得る。しかし、以下に説明するシャッタ４０によるスリーブ押さえ機能を確実に発揮させるためには、フランジ２４を全周に周設するのが好ましい。
【００１５】
シャッタガイド４１に沿って開閉するシャッタ４０は、スリーブ２１のフランジ２４上を摺動する。本実施形態のシャッタ４０は、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、先端部に凹部４４が形成されている。なお、図４では、シャッタ４０の全体が見えるように、シャッタガイド４１を断面にしてある。
【００１６】
図４（Ａ）に示すように、凹部４４は、シャッタ４０が開いたときに、スリーブ２１他端の開口（加圧室２２）を開放する。一方このとき同時に、凹部４４の両脇に形成される凸部４５が、スリーブ２１の他端面に、すなわち本実施形態の場合はフランジ２４が形成されているので当該フランジ２４に、当接する。この凹部４４を形成したシャッタ４０の先端部形状により、フランジ２４のほぼ半分程度が、シャッタ４０により押さえられることになる。つまり、シャッタ４０を開けると共にプランジャ３０を摺動させ、加圧室２２から金属粉ペレットを排出するときに、シャッタ４０の凹部４４が金属粉ペレットの排出を許容すると共に、その凹部４４の両脇にある凸部４５が、スリーブ２１の抜け出しを防止するスリーブ押さえとして機能し、スリーブ２１の位置ずれ発生が抑止される。
【００１７】
また、シャッタ４０の先端部に凹部４４及び凸部４５が形成されることにより、シャッタ４０の開閉ストロークの短縮と加圧時におけるシャッタ４０の耐圧性の向上との両立が可能になる。図４（Ｂ）に示すように、凹部４４を形成したことにより、シャッタ４０の開から閉へのストロークは、凹部４４の底面がスリーブ２１の開口を超えるだけのストロークで良い。すなわち、シャッタ４０のストロークは、スリーブ２１の開口直径と同程度とすることができる。シャッタ４０のストロークが短ければ、加圧後にシャッタ４０を開くとき、加圧室２２内でシャッタ４０に押し付けられている金属粉ペレットとシャッタ４０とがこすれる距離を短くすることができ、金属粉ペレットの型崩れを抑制することができる。
【００１８】
一方で、このように開から閉へのシャッタストロークが短くとも、シャッタ４０が閉じたとき、凹部４４両脇にある凸部４５がシャッタガイド４１の端近くまで移動するので、シャッタ閉時におけるシャッタガイド４１とシャッタ４０との接触域を広く（長く）とることができる。当該接触域が広ければそれだけ圧力が分散されるので、プランジャ３０の加圧に対するシャッタ４０の耐圧性が、経時的な劣化も含め向上する。
【００１９】
比較のために示した図４（Ｃ）を参照すると、この金属粉加圧装置は、凹部４４及び凸部４５の無い単純な長方形のシャッタ４０’を有する。長方形シャッタ４０’では、開から閉へのストロークを、先端面がスリーブ２１の開口を超えるだけ、すなわち開口直径と同程度の短いストロークｄ１とした場合、シャッタ閉時におけるシャッタガイド４１とシャッタ４０’との接触域が図４（Ｂ）に比べて狭い（短い）。逆に、シャッタ４０’の開から閉へのストロークを、先端面がシャッタガイド４１の端近くまで移動する長いストロークｄ２とした場合、加圧後にシャッタ４０’を開くとき、加圧室２２内でシャッタ４０’に押し付けられている金属粉ペレットとシャッタ４０’とがこすれる距離が長くなる。つまり、図４（Ｃ）の比較例では、短いストロークと接触域の広さとを両立させることはできない。図４の（Ａ），（Ｂ）に示す本実施形態の金属粉加圧装置と（Ｃ）に示す比較例の金属粉加圧装置とを比べれば、凹部４４を形成したシャッタ４０の方が、上記の点で優れていることが分かる。
【００２０】
図５Ａ〜図５Ｄに、本実施形態の金属粉加圧装置における金属粉ペレット成形工程につき順を追って示している。
【００２１】
まず、図５Ａに示すように、プランジャ３０が後退位置にあり且つシャッタ４０が閉じた状態で、金属粉を集めたホッパ等から受入孔２０及び貫通孔２３を通して加圧室２２内に金属粉が収容される。次いで、図５Ｂに示すように、加圧用アクチュエータ３によりプランジャ３０が前進し、加圧室２２内の金属粉をシャッタ４０に押し付けるように加圧する。このときのシャッタ４０は、上述したように、凸部４５がシャッタガイド４１の端近くまで前進して閉じた状態にあり、シャッタガイド４１とシャッタ４０との接触域が広い。
【００２２】
所定の圧力をかけて金属粉を加圧した後、図５Ｃに示すように、開閉用アクチュエータ４によりシャッタ４０が後退して開き、スリーブ２１の他端にある加圧室２２の開口が開放される。このときのシャッタ４０の閉から開へのストロークは、上述したように、凹部４４の底面がほぼ加圧室２２の開口直径分だけ移動する程度であり、加圧室２２内の金属粉ペレットと開動作するシャッタ４０とがこすれる距離は短い。
【００２３】
シャッタ４０が開くと、加圧用アクチュエータ３によりプランジャ３０が金属粉ペレットの厚み分だけ前進し、金属粉ペレットをスリーブ２１他端の開口から押し出す。このプランジャ３０が前進して金属粉ペレットを押し出す際に、上述したように、凹部４４及び凸部４５を有するシャッタ４０の先端部形状により、スリーブ２１のフランジ２４のほぼ半分程度がシャッタ４０により押さえられ、スリーブ２１の抜け出しを防止するスリーブ押さえの機能が発揮されて、スリーブ２１の位置ずれ発生が抑止される。
【００２４】
次いで、図５Ｄに示すように、開閉用アクチュエータ４によってシャッタ４０が前進して閉じつつ、開口から押し出された金属粉ペレットを図示せぬ排出経路へ排出する。そして、シャッタ４０が閉じると、加圧用アクチュエータ３によってプランジャ３０が後退し、図５Ａの状態へ復帰して後続工程が繰り返される。
【００２５】
図６にシャッタの別の形態を示す。図６中、（Ａ）は加圧ブロックの断面と共に図１のＹ方向から見て示すシャッタの端面図、（Ｂ）は加圧ブロックの断面と共に上から見て示すシャッタの断面図、（Ｃ）は上から見たシャッタの平面図、（Ｄ）は図１のＸ方向から見たシャッタの側面図である。
【００２６】
この例のシャッタ４００は、凹部４０４の両脇に形成される凸部４０５の先端形状が、図１〜図５に示すシャッタ４０と相異している。すなわち、凸部４０５の先端面は、前進するときに、下側のシャッタガイド４０１の案内面上に落ちた金属粉を、該案内面に形成の落とし溝４０６へ掻き出すべく傾斜がつけられる。図６の（Ｂ）又は（Ｃ）から分かるように、下側にくる凸部４０５は、上からみた場合に、スリーブ２１側を下底、反対側を上底とした台形をなすように、先端辺が傾斜している。シャッタガイド４０１の案内面には、凸部４０５の先端面傾斜に対応させて、案内面の中央付近とスリーブ２１から遠い方の端とに、シャッタ４００の進行方向に沿った２条の落とし溝４０６が凹設される。
【００２７】
シャッタ４００は、凹部４０４の両脇に形成される凸部４０５のどちらを下にして取り付けても良いように、凹部４０５の両方とも先端面を同様に傾斜させてある。シャッタガイド４０１の案内面上に落ちた金属粉は、シャッタ４００と案内面との間に噛み込まないように、シャッタ４００が前進するとき、凸部４０５先端面の傾斜によって落とし溝４０６に掻き落とされる。
【符号の説明】
【００２８】
１  ベース
２  加圧ブロック
２０  受入孔
２１  スリーブ
２２  加圧室
２３  貫通孔
２４  フランジ
３  加圧用アクチュエータ
３０  プランジャ
３１  接続具
３２  ロッド
４  開閉用アクチュエータ
４０  シャッタ
４１  シャッタガイド
４２  ロッド
４３  段差部
４４  凹部
４５  凸部
４００  シャッタ
４０１  シャッタガイド
４０４  凹部
４０５  凸部
４０６  落とし溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0005584048.tif 000007
【図５Ｃ】
0005584048.tif 000008
【図５Ｄ】
0005584048.tif 000009
【図６】
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