(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイ（１）及びダイプレート（５）上を進退して前進位置で粉末成形機の金型のキャビティ（９）に原料粉末（Ｐ）を投入する給粉ボックス（１１）と、キャビティ（９）に投入された原料粉末の一部を掻き出す粉末掻き（１２）と、その粉末掻き（１２）を前記給粉ボックス（１１）の進退方向と直角向きに進退させる駆動機構（１３）を有し、
前記粉末掻き（１２）は、前進位置で前記キャビティ（９）上に配置される穴（１２ａ）を先端に有し、この粉末掻き（１２）が前記ダイ（１）とダイプレート（５）の上面に形成された溝（１６，１７）にスライド可能に挿入され、前記給粉ボックス（１１）が前記粉末掻き（１２）の上方から外れる位置まで後退したときに前記粉末掻き（１２）が前記駆動機構（１３）に駆動されて後退してキャビティ（９）に投入された原料粉末（Ｐ）の一部を外部に掻き出すようにした粉末成形機の給粉装置。
【請求項２】
前記給粉ボックス（１１）と前記粉末掻き（１２）との間に、給粉ボックス（１１）の後進運動を軸直角向きの直線運動に変換して前記粉末掻き（１２）に伝達する連動機構を設け、その連動機構を前記駆動機構（１３）となした請求項１に記載の粉末成形機の給粉装置。
【請求項３】
前記連動機構を、給粉ボックス（１１）に連結されてその給粉ボックス（１１）とともに進退するカム（１３ｂ）と、前記粉末掻き（１２）に設けられてカム（１３ｂ）によって粉末掻き（１２）が後退する方向に押し動かされるカムフォロア（１３ｃ）と、粉末掻き（１２）を前進方向に付勢するばね（１３ｄ）を組み合わせて構成した請求項１又は２に記載の粉末成形機の給粉装置。
【請求項４】
前記粉末掻き（１２）を２組設け、その２組の粉末掻き（１２）を平面視でキャビティ（９）の左右に対向して配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉末成形機の給粉装置。
【請求項５】
前記粉末掻き（１２）が前進位置にあることと後退位置にあることを検出する位置センサ（１４−１，１４−２）を設け、それ等の位置センサからの検出信号を粉末成形機の動作の制御に用いるようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉末成形機の給粉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結部品の製造に利用される粉末成形機の給粉装置、詳しくは、外周に解放した凹部が端面にあってその部分で軸方向寸法（厚み）が小さくなっている焼結部品を、各部に大きな密度差を生じさせずに成形することを可能ならしめる給粉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結部品は、原料粉末を粉末成形機で加圧、成形し、得られた圧粉体（成形体）を焼結して作られる。その焼結部品の一例を図５及び図６に示す。図示の焼結部品２０は、円盤上の本体部２１と、その本体部２１の下面中心に垂下して設けられる軸穴２２を備えたボス部２３を有する。本体部２１の下面（裏面）にはボス部２３を取り巻く円形溝２４が形成されており、また、本体部２１の上面（表面）には、１８０°回転した位置に、本体部２１の外周に解放した中心対象形状の凹部２５が設けられている。
【０００３】
この焼結部品２０は、金型を用いて成形される。図示の焼結部品２０の成形で考えられる金型の概要を図７に示す。
【０００４】
この金型は、ダイ１と、３つの下パンチ２−１〜２−３と、コアロッド３（これは軸穴２２の無い部品の成形では不要）と、上パンチ４を組み合わせて構成されている。ダイ１は、ダイプレート５に支持されている。ダイプレート５は、昇降可能であり、ガイドロッド（図示せず）を介してヨーク（これも図示せず）に連結されている。
【０００５】
図中６は、ダイ１と上パンチ４を位置決めするガイドポストである。そのガイドポスト６の一端はダイプレート５に固定され、他端側は、上パンチプレート７に設けられるガイドブッシュ８にスライド自在に挿通される。
【０００６】
このような金型を有する粉末成形機用の給粉装置が、例えば、下記特許文献１に開示されている。同文献に記載された給粉装置は、給粉ボックス（フィーダ）の前部に掻き板を設けており、金型のキャビティに投入される粉末をその掻き板で擦り切るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２６７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７の金型を用いた成形では、下１パンチ２−１、下２パンチ２−２、下３パンチ２−３を給粉時と成形時とで異ならせることでそれらの下パンチによって加圧される部分の粉末圧縮比を極力均一化する方法が採られる。
【０００９】
ところが、例えば、図５に示した焼結部品２０は、上面の一部に凹部２５があることから、キャビティ９に対する粉末投入時に図７の鎖線で囲った部分に原料粉末Ｐが過剰に投入され、プレス成形して得られる部品の各部の成形密度に大きな差が生じてしまう。その密度差の大きい部品は、焼結時や使用時に亀裂や変形が生じやすく、不良品として扱われる。
【００１０】
なお、その密度差の解消策として、下１パンチ２−１と下２パンチ２−２の凹部２５に対応した箇所を分割してその部分に投入される粉末の量を別途調整する方法が考えられるが、下１パンチ２−１や下２パンチ２−２が肉厚の制限されたパンチとなる場合には、強度上の問題があって凹部２５に対応した箇所の分割が許容されない。
【００１１】
また、その分割が仮に許容されたとしても、パンチの分割数が多くなればなるほど粉末成形機の動作や構造が複雑になるため、安定した成形が望めない。
【００１２】
なお、前記特許文献１に開示された給粉装置は、キャビティに投入された粉末を擦り切る掻き板を備えているが、この給粉装置の掻き板はキャビティに投入された粉末を部分に掻き取れるものではない。従って、特許文献１の構造では、図５に示すような焼結部品については、成形密度の均一化の要求に応えられない。
【００１３】
この発明は、外周に解放した凹部が端面（例えば上面）の一部にある焼結部品（圧粉体）の成形を、下パンチの分割数を少なくして行えるようにし、同時に、成形の密度差も小さく抑えられるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するため、この発明においては、粉末成形機の給粉装置を以下の通りに構成した。
即ち、ダイ及びダイプレート上を進退して前進位置で粉末成形機の金型のキャビティに原料粉末を投入する給粉ボックスと、キャビティに投入された原料粉末の一部を掻き出す粉末掻きと、その粉末掻きを前記給粉ボックスの進退方向と直角向きに進退させる駆動機構を有し、
前記粉末掻きは、前進位置で前記キャビティ上に配置される穴を先端に有し、この粉末掻きが前記ダイとダイプレートの上面に形成された溝にスライド可能に挿入され、前記給粉ボックスが前記粉末掻きの上方から外れる位置まで後退したときに前記粉末掻きが前記駆動機構に駆動されて後退してキャビティに投入された粉末の一部（先端の穴に充填された領域）を外部に掻き出すようにした。
【００１５】
この給粉装置は、粉末掻きを前進位置に保持した状態でキャビティに粉末を投入する。粉末掻きはキャビティ上に配置される穴を先端に有しているので、キャビティに対する粉末の流入が粉末掻きによって妨げられることはない。
【００１６】
粉末掻きを前進位置に保持した状態で給粉を行うと、粉末掻きの先端の穴にも粉末が投入される。その穴に充填された分は余剰投入量であり、粉末掻きを後退させることでその余剰分を掻き出す。その掻き出しは、余剰分を先端の穴に取り込んでいるので、確実に、しかも、周囲の粉末を著しく崩したりせずに行うことができる。
【００１７】
なお、粉末掻きは、成形が完了してキャビティから圧粉体が払い出された後に粉末成形機がリセットされると再び前進位置に戻される。そのときに、前回の成形で掻き出された粉末（粉末掻きの先端の穴に取り込まれている粉末）は、次回成形での給粉量の一部としてキャビティに投入される。
【００１８】
この給粉装置の好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記給粉ボックスと前記粉末掻きとの間に、給粉ボックスの後進運動を軸直角向きの直線運動に変換して前記粉末掻きに伝達する連動機構を設け、その連動機構を前記駆動機構となして粉末掻きを動作させるもの。
（２）上記連動機構を、給粉ボックスに連結されて給粉ボックスとともに進退するカムと、前記粉末掻きに設けられて前記カムによって粉末掻きが後退する方向に押し動かされるカムフォロアと、粉末掻きを前進方向に付勢するばねを組み合わせて構成したもの。
（３）前記粉末掻きを２組設け、その２組の粉末掻きを平面視でキャビティの左右に対向して配置したもの。
（４）前記粉末掻きが前進位置にあることと後退位置にあることを検出する位置センサを設け、それ等の位置センサからの検出信号を粉末成形機の動作の制御に用いるようにしたもの。
【発明の効果】
【００１９】
この発明の給粉装置は、給粉ボックスの進退方向と直交する向きに進退する粉末掻きを備えており、その粉末掻きでキャビティに投入された粉末の一部を掻き出して焼結部品の端面の凹部に対応した位置での粉末の過剰投入をなくすことができる。
【００２０】
そのために、パンチを分割せずに得られる部品の各部の圧縮比を平均化して成形密度の差を小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の給粉装置の一例を示す部分切欠き平面図
【図２】図１のII−II線に沿った断面図
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図
【図４】粉末掻きの先端の斜視図
【図５】焼結部品の一例を示す斜視図
【図６】図５のV−V線に沿った断面図
【図７】図５の焼結部品の成形で考えられる金型の概要を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明の粉末成形機の給粉装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。例示の給粉装置１０は、給粉ボックス１１と、粉末成形機の金型のキャビティに投入された原料粉末の一部を掻き出す粉末掻き１２と、その粉末掻き１２を給粉ボックス１１の進退方向と直角向きに進退させる駆動機構１３を有する。
【００２３】
また、粉末掻き１２が前進位置にあることを検出する位置センサ１４−１と、その粉末掻き１２が後退位置にあることを検出する位置センサ１４−２を有する。
【００２４】
給粉ボックス１１は、ダイ１及びダイプレート５上を進退して前進位置でキャビティ９に原料粉末Ｐを投入する。この給粉ボックス１１は、原料粉末を収納したホッパ（図示せず）にホース１５を介して接続され、そのホッパから原料粉末の供給を受ける。
【００２５】
キャビティ９を作り出す粉末成形機の金型は、ダイ１と下１〜下３の各パンチ２−１〜２−３と、コアロッド３と、上パンチ４を組み合わせたものになっているが、成形する部品の形状によってはコアロッド３の無い金型や、下パンチを貫通するコアロッドが逆に追加された金型、或いは、下パンチが２分割された金型や分割されていない金型なども用いられる。
【００２６】
粉末掻き１２は、前進位置でキャビティ９上に配置される穴１２ａを先端に有する（図４を同時参照）。この粉末掻き１２の先端は、成形される部品の端面に設けられる凹部に対応させて凹部の平面視形状に近似した形状にするのがよい。
【００２７】
この粉末掻き１２は、ダイ１とダイプレート５の上面に形成された溝１６、１７にスライド可能に挿入されている。
【００２８】
溝１６、１７は、粉末掻き１２がそれらの溝に挿入されたときにその粉末掻き１２と、ダイ１と、ダイプレート５の３者の上面位置が揃うようにその深さが調整されている。
【００２９】
例示の駆動機構１３は、給粉ボックス１１の動きに連動する連動機構で構成されている。図示の駆動機構１３は、リンク１３ａを介して給粉ボックス１１に連結されるカム１３ｂと、そのカム１３ｂに対応させて粉末掻き１２上に設けられるカムフォロア１３ｃと、粉末掻きを前進方向に付勢するばね１３ｄと、ばね１３ｄを嵌めた２本の位置固定のガイドピンＡと、そのガイドピンＡに案内されてスライドするばね受けＢを組み合わせたスライドガイド１３ｅとで構成されており、ばね受けＢに粉末掻き１２の後部が連結されている。
【００３０】
カム１３ｂは、ガイド溝１３ｆに挿入されてそのガイド溝１３ｆにガイドされてスライドする。なお、粉末掻き１２のガイドは、溝１６、１７によってもなされる。従って、スライドガイド１３ｅは必須の要素とはならない。
【００３１】
この駆動機構１３は、カム１３ｂとカムフォロア１３ｃの働きによって給粉ボックス１１の後進運動が軸直角向きの直線運動に変換される。その変換後の力で給粉ボック１１が退避（後退）するときに粉末掻き１２が引き動かされ、前進位置から後退する。後退完了位置で粉末掻き１２の先端はキャビティ９上から完全に退避し、この後のキャビティ９に対する上パンチ４の押し込みが支障なく実施される。
【００３２】
なお、一旦退避した給粉ボックス１１が、次回の給粉を行うためにキャビティ９の近辺まで前進するとカム１３ｂとカムフォロア１３ｃの係合が解かれ、ばね１３ｄの力で粉末掻き１２が前進位置に押し動かされる。
【００３３】
位置センサ１４−１，１４−２は、粉末掻き１２が前進位置に無いときに給粉ボックス１１が前進して粉末の供給が行なわれることを防止する目的と、粉末掻き１２が完全に退避していないときに粉末成形機が作動することを防止する目的で設けられている。
【００３４】
粉末掻き１２が前進位置に無い状態でキャビティ９に対する給粉が行われると、目的とする箇所の粉末の掻き出しができない。また、粉末掻き１２が退避していない状態で粉末成形機が作動すると、上パンチ４が粉末掻き１２と干渉して破損することが懸念される。粉末成形機と給粉装置の動作を、位置センサ１４−１，１４−２からの信号に基づいて制御することで、その不具合や懸念を無くすことができる。
【００３５】
以上の通りに動作する図示の駆動機構１３は、粉末掻き１２を動かす専用の駆動源を用いていないため、経済性に優れる。ただし、粉末掻き１２は、専用の駆動源（エアーシリンダや電動シリンダなどでよい）を有する駆動機構を設けて進退させてもよい。
【００３６】
給粉ボックス１１が所定位置まで後退したことを位置センサで検出し、その位置センサからの検出信号に基づいて専用の駆動源を駆動して粉末掻きを後退させるようにしても、発明の目的（下パンチの分割数を少なくして成形密度を均一化させる）が達成される。
【００３７】
なお、例示の給粉装置１０は、粉末掻き１２と駆動機構１３を中心対称の配置にして２組設けたが、この発明は、端面に凹部が１箇所設けられる焼結部品の成形にも利用することができる。
【実施例１】
【００３８】
例示の給粉装置を試作し、図５に示す形状の焼結部品（同部品用の圧粉体）の成形に利用した。その結果、下パンチの分割数を増やさずに部品の各部における原料粉末の圧縮比を平均化して得られる圧粉体の密度差を小さくすることができた。この効果は、焼結部品の信頼性向上につながる。
【符号の説明】
【００３９】
１          ダイ
２−１      下１パンチ
２−２      下２パンチ
２−３      下３パンチ
３          コアロッド
４          上パンチ
５          ダイプレート
６          ガイドポスト
７          上パンチプレート
８          ガイドブッシュ
９          キャビティ
１０        給粉装置
１１        給粉ボックス
１２        粉末掻き
１２ａ      穴
１３        駆動機構
１３ａ      リンク
１３ｂ      カム
１３ｃ      カムフォロア
１３ｄ      ばね
１３ｅ      スライドガイド
１３ｆ      ガイド溝
１４−１，１４−２  位置センサ
１５        ホース
１６，１７  溝
２０        焼結部品
２１        本体部
２２        軸穴
２３        ボス部
２４        円形溝
２５        凹部
Ｐ          原料粉末
【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５】
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【図６】
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【図７】
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