(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ブロックに固定され、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、
前記スリーブは、
前記加圧室に金属粉を収容するために設けられた側部の貫通孔と、
前記他端から前記貫通孔まで内面に延設された溝と、
を有し、
前記プランジャにより加圧される前記加圧室内の空気が、前記溝を通って前記貫通孔から抜け出るように構成される、
金属粉加圧装置。
【請求項２】
前記プランジャの表面にフッ素樹脂コーティングが施してある、請求項１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】
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。この金属粉は、粒径がμｍ単位の粉塵であってそのまま廃棄するのは難しいので、特許文献１に開示されるような金属粉加圧装置により押し固め、ペレット状にして廃棄するようにしている。
【０００３】
特許文献１に開示の金属粉加圧装置は、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、加圧ブロックに固定され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（特許文献１中では排出孔が成形孔と連通して）、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。
【０００４】
なお、特許文献１において、加圧室は成形孔、プランジャは圧縮スライダ、加圧ブロックはスライド筒体、スリーブはシリンダスリーブ、シャッタはスライド体と呼ばれている。また、特許文献１において加圧用アクチュエータは圧縮シリンダであり、開閉用アクチュエータは切換シリンダである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２００７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなヒュームを対象とした金属粉加圧装置では、金属粉の加圧時、プランジャによって加圧室内の空気も一緒に加圧される。すなわち、μｍサイズの金属粉が加圧時にできるだけ漏れ出さないように、プランジャ外径と加圧室内径の公差はμｍ単位で設定されると共にシャッタとスリーブ端面も密着するように設計されるので、加圧室内の空気は抜け難く、金属粉と一緒に加圧される。空気と一緒に加圧されると、ペレット状に加圧成形された金属粉が型崩れを起こし易いので、解決が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に対して提案する金属粉加圧装置は、加圧ブロックに固定され、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、
前記スリーブが、前記加圧室に金属粉を収容するために設けられた側部の貫通孔と、前記他端から前記貫通孔まで内面に延設された溝と、を有し、前記プランジャにより加圧される前記加圧室内の空気が、前記溝を通って前記貫通孔から抜け出るように構成される、金属粉加圧装置である。
【発明の効果】
【０００８】
上記提案に係る金属粉加圧装置によれば、プランジャにより加圧される加圧室内空気は、スリーブ内面に設けた溝を通って貫通孔から抜け出ることができる。したがって、加圧室から空気を追い出しつつ金属粉を加圧することができるので、加圧成形した金属粉ペレットが型崩れし難くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】スリーブの実施形態を示した図。
【図５】（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。
【図６Ａ】金属粉加圧前の状態を示す要部断面図。
【図６Ｂ】金属粉加圧時の状態を示す要部断面図。
【図６Ｃ】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６Ｄ】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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の側部には、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。
【００１３】
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（少なくとも外周面）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。フッ素樹脂コーティングすることで、スリーブ２１内での滑りが良くなり、プランジャ３０の外径とスリーブ２１の内径との公差を０．０３〜０．０６ｍｍにまできつく設定することができるようになる。両者の公差が少なければ、加圧室２２からプランジャ３０の側への金属粉漏れを抑制することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
このフランジ２４を設けたスリーブ２１の他端から貫通孔２３まで、図４に詳細を示すように、スリーブ軸方向に直線状の溝２５が、スリーブ２１の内面に延設される。図４の（Ａ）は上方から見た平面図、（Ｂ）はＸ方向から見た側面図、（Ｃ）は、（Ｂ）中の断面線Ａ−Ａで見た断面図である。図示の場合、溝２５は１本であるが、２本以上設けることも可能である。溝２５は断面三角形状で、切削加工により形成することができる。この溝２５が、開口のある他端から貫通孔２３まで延設されていることにより、後述のように、加圧時の空気の逃げ道が確保される。
【００１７】
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５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５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。
【００１８】
図５（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。
【００１９】
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５（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。
【００２０】
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。
【００２１】
図６Ａ〜図６Ｄ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。
【００２２】
まず、図６Ａ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６Ｂ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。
【００２３】
プランジャ３０による加圧に伴い、加圧室２２内の空気は、溝２５を通って貫通孔２３から抜け出すことができる。すなわち、プランジャ３０の前進によって加圧室２２が減容すると、その減容分の空気は、溝２５から貫通孔２３へ追い出される。加圧室２２から空気を追い出しつつ金属粉を加圧することができるので、加圧成形した金属粉ペレットは型崩れし難くなる。また、溝２５は、貫通孔２３へ臨ませて終端してあるので、空気と一緒に金属粉の一部が溝２５を通るとしても、当該金属粉は、ホッパ等から受入孔２０につながった受入経路内へ逆流するだけで、外へは漏れない。溝２５の反対側は、シャッタ４０により閉鎖されているので、こちらから金属粉が漏れ出ることもない。
【００２４】
所定の圧力をかけて金属粉を加圧した後、図６Ｃ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。
【００２５】
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。
【００２６】
次いで、図６Ｄ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６Ａの状態へ復帰して後続工程が繰り返される。
【符号の説明】
【００２７】
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
２５  溝
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
【図１】
0005635833.tif 000002
【図２】
0005635833.tif 000003
【図３】
0005635833.tif 000004
【図４】
0005635833.tif 000005
【図５】
0005635833.tif 000006
【図６Ａ】
0005635833.tif 000007
【図６Ｂ】
0005635833.tif 000008
【図６Ｃ】
0005635833.tif 000009
【図６Ｄ】
0005635833.tif 000010