(57)【要約】【課題】  粉末成形プレスの金型に対し、一定量の粉末を、短時間で供給する。【解決手段】  粉箱２０は、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有する。よって、金型２４のキャビティー２６の直上の位置Ｐ２において、キャビティー２６へと粉末を充填した後においても、粉箱２０内には粉末が残った状態となる。しかしながら、粉箱２０内の粉末残量は、粉漏れ等の影響を受け一定ではなく、粉箱２０への粉末の払出後のサブホッパー１６に残存する粉量にもばらつきを生じる。かかるサブホッパー１６内の残存粉量を粉量検知センサー２２で検出し、その検出結果に基づき、制御手段３０によって、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、粉末秤量機１４を制御する。よって、粉箱２０内の粉量は安定し、粉箱２０から金型２４のキャビティー２６へと充填される粉量も安定する。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉ホッパーと、粉末秤量機と、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有するサブホッパーと、該サブホッパーの粉末出口を開閉するシャッターと、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有する粉箱とがこの順序で配置されると共に、
前記サブホッパーの粉量検知センサーと、前記粉箱を前記シャッター直下の位置と金型のキャビティ直上の位置との間で移動させる駆動手段と、前記粉量検知センサーの検出結果に基づき、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、前記粉末秤量機を制御する制御手段とを備えることを特徴とする粉末成形プレスの給粉装置。
【請求項２】
前記粉末秤量機は、振動式フィーダーまたは秤量シャッターと、粉末の一時貯留容器と、該粉末の一時貯留容器の重量測定センサーと、前記粉末の一時貯留容器の粉末出口を開閉するシャッターとを備えることを特徴とする請求項１記載の粉末成形プレスの給粉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形プレスの金型に対し、一定量の粉末を供給する給粉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
粉末成形プレスの給粉装置は、粉末供給源から供給される粉末を一時的に貯留する粉箱を備え、当該粉箱を粉末受給位置から金型のキャビティー上の粉末払出位置へとスライドさせて、金型のキャビティーへと粉箱内の粉末を投入する装置構成が一般的である。そして、従来から最も広く用いられている給粉装置は、プレス金型の上方からホースを通して粉箱へと粉末を落下させる構造を有していた。しかしながら、かかる構造の給粉装置は、粉箱への粉末供給量に変動が生じ易く、製品重量に大きく影響することが問題となっていた。かかる問題を解消するために、１回の成形毎に製品重量の狙い値分の粉末を断続的に秤量して、粉箱へと供給する給粉装置が発明されている（例えば、特許文献１。）。また、フレキシブルフィーダーやスパイラルフィーダーを用い、原料ホッパーから、定量の粉末を１回の成形毎に粉箱内へと供給する給粉装置も発明されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０４８９５号公報（〔００４０〕〜〔００５８〕、図１〜図１０）
【特許文献２】特開２００１−６２５９３公報（〔００１５〕〜〔００２５〕、図１〜６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、１回の成形毎に製品重量の狙い値分の粉末を断続的に秤量する従来の給粉装置の場合には、キャビティに薄肉部があると粉末の投入に時間を要する点や、粉箱を粉末受給位置から金型のキャビティー上の粉末払出位置へとスライドさせる際の粉箱からの粉漏れ、金型のダイスとパンチとの隙間からの粉漏れ等の影響を受けて、製品重量の変動を抑えることができない点が問題となっていた。粉末投入時間の増大は、生産性低下となり製品コストの上昇を招き、製品重量の変動は製品の寸法不良、密度不良の原因となり、その対応策として、成形品の機械加工が必要となる等、製品品質、製品コスト共に課題を抱えるものであった。
また、フレキシブルフィーダーやスパイラルフィーダーを用いた給粉装置は、粉末の投入に要する時間は短縮されるが、粉箱への粉末供給量の精度がこれらフィーダーの精度に依るものであることから、フィーダーの動作を高精度に制御することが必要となる等、給粉装置の構成の複雑化を来すものであった。また、粉漏れに関する問題点も未解決であった。なお、粉漏れ量はその時々に応じ一定ではないことから、これら従来の給粉装置において、予め粉漏れ量を見込んで粉箱への粉末供給量を多めに設定しても、金型のキャビティーに供給する粉量を安定化させることにはつながらなかった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、粉末成形プレスの給粉装置において、複雑な制御を行うことなく、粉末成形プレスの金型に対し、一定量の粉末を、短時間で供給することを可能とする点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための、本発明に係る粉末成形プレスの給粉装置は、原料粉ホッパーと、粉末秤量機と、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有するサブホッパーと、該サブホッパーの粉末出口を開閉するシャッターと、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有する粉箱とがこの順序で配置されると共に、前記サブホッパーの粉量検知センサーと、前記粉箱を前記シャッター直下の位置と金型のキャビティー直上の位置との間で移動させる駆動手段と、前記粉量検知センサーの検出結果に基づき、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、前記粉末秤量機を制御する制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によれば、原料粉ホッパー内の粉末を、粉末秤量機によって秤量し、サブホッパーへと必要な粉量を切出す。そして、粉箱がシャッター直下の位置にあるとき、シャッターを開いてサブホッパーから粉箱へと秤量された粉末を払出す。そして、駆動手段によって、粉箱を、シャッター直下の位置から金型のキャビティー直上の位置へと移動させることにより、粉箱内の粉末を金型のキャビティーへと充填することができる。
ここで、本発明に係る粉箱は、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有することから、１回の成形後において粉箱内には粉末が残った状態となるが、その粉末残量は、粉漏れ等の影響を受け一定ではない。また、シャッターを開いて、自然落下によりサブホッパーから粉箱へと粉末を払出す際に、粉箱内の粉量が一定量以上になると、粉箱に堆積した粉末自体がサブホッパーの粉末出口をふさぎ、サブホッパーから粉箱への粉末の流れは物理的に停止するが、その時点においてサブホッパーに残存する粉量にもばらつきを生じることとなる。そこで、かかるサブホッパー内の残存粉量を粉量検知センサーで検出し、その検出結果に基づき、制御手段によって、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、前記粉末秤量機を制御する。
【０００７】
具体的には、粉量検知センサーによって、サブホッパーの残存粉量が所定の最少粉量を下回ることが検知された場合には、制御手段によって１回の成形に必要な粉量を上回る粉量を切出すように、秤量機に指令を下す。一方、粉量検知センサーによって、サブホッパーの残存粉量が所定の最多粉量を上回ることが検知された場合には、制御手段によって１回の成形に必要な粉量を下回る粉量を切出すように、秤量機に指令を下す。他方、粉量検知センサーによって、サブホッパーの残存粉量が適切な粉量にあることが検知された場合には、制御手段によって１回の成形に必要な所定粉量を切出すよう、秤量機に指令を出す。
【０００８】
したがって、サブホッパーにはその時々に応じ、常に適切な量の粉末が秤量機から供給されることとなり、その結果として、サブホッパーから粉末供給を受ける粉箱内の粉量は安定する。したがって、粉箱から金型のキャビティーへと充填される粉量も安定することとなる。なお、粉箱には、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末が供給されていることから、粉漏れが生じたとしても、金型のキャビティーへと充填される粉量が不足することはない。
しかも、次の成形サイクルのための原料粉ホッパーからサブホッパーへと粉末を切出す作業を、前サイクルに係る金型への粉末の供給作業中から粉末成形完了後までの間に行うことが可能である。また、駆動手段によって、粉箱を、金型のキャビティー直上の位置からシャッター直下の位置へと復帰させた後、シャッターを開くことによってサブホッパーから粉箱へと、次の成形サイクルに係る秤量された粉末を直ちに払出すことが可能であり、粉箱への粉末の投入を極めて短時間に行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明において、前記粉末秤量機は、振動式フィーダーまたは秤量シャッターと、粉末の一時貯留容器と、該粉末の一時貯留容器の重量測定センサーと、前記粉末の一時貯留容器の粉末出口を開閉するシャッターとを備えることが望ましい。
本発明によれば、原料粉ホッパー内の粉末を、振動式フィーダーまたは秤量シャッターによって粉末の一時貯留容器に送る際に、重量測定センサーによって粉末の一時貯留容器の重量を測定することで、一時貯留容器内の粉量を正確に把握することができる。そして、一時貯留容器内の粉量が必要量となった時点で、振動式フィーダーを一時停止させ、若しくは秤量シャッターを閉じ、粉末の一時貯留容器の粉末出口を開閉するシャッターを開くことで、必要量の粉末をサブホッパーへと切出すことができる。したがって、サブホッパーには適切な量の粉末が秤量機から供給されることとなり、その結果として、サブホッパーから粉末供給を受ける粉箱内の粉量は安定することとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明はこのように構成したので、粉末成形プレスの給粉装置において、複雑な制御を行うことなく、粉末成形プレスの金型に対し、一定量の粉末を、短時間で供給することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る粉末成形プレスの給粉装置１０は、原料粉ホッパー１２と、粉末秤量機１４と、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有するサブホッパー１６と、サブホッパー１６の粉末出口を開閉するシャッター１８と、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有する粉箱２０とをこの順序で配置したものである。
また、サブホッパー１６には、サブホッパー内の粉量検知センサー２２と、粉箱２０を、シャッター１８直下の位置Ｐ１と、金型２４のキャビティー２６直上の位置Ｐ２との間で移動させる駆動手段２８と、粉量検知センサー２２の検出結果に基づき、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、粉末秤量機１４を制御する制御手段３０とを備えている。
【００１２】
粉末成形プレスの給粉装置１０の各構成についてさらに説明する。
ます、粉末秤量機１４は、振動式フィーダー３２と、漏斗状の粉末の一時貯留容器３４と、一時貯留容器３４の重量測定センサー３６と、一時貯留容器３４の粉末出口を開閉するシャッター３８とを備えている。シャッター３８は、シリンダー等の駆動手段によって開閉駆動されるものである。なお、振動式フィーダー３２に換えて秤量シャッターを用いることとしても良い。
サブホッパー１６は漏斗状をなしており、その粉末出口は、シャッター１８の設置スペースを確保しつつ、粉箱２０の上面に可能な限り接近するように配置されている。したがって、サブホッパー１６から重力落下によって粉箱２０に落下した粉末が一定量以上になると、粉箱２０内に堆積した粉末自体がサブホッパー１６の粉末出口を塞ぐことで、粉末の流れはせき止められ、サブホッパー１６から粉箱２０への粉末の移動は物理的に停止することとなる。なお、シャッター１８は、シリンダー等の駆動手段によって開閉駆動されるものである。また、シャッター１８の開放時間は、上記のごとく、サブホッパー１６から粉箱２０への粉末の移動が物理的に停止するまで、開放状態が維持されるように、必要十分な時間が設定される。
【００１３】
粉箱２０は、上面および底面が開放され、かつ、ダイス２４Ａの上面に連続する平坦なスライドテーブル４０上を摺動自在となっている。そして、駆動手段２８を構成するシリンダのピストンロッド２８ａの伸縮により、箱体２０はスライドテーブル４０上を摺動し、箱体２０内の粉末は、シャッター１８直下の位置Ｐ１と、金型２４のキャビティー２６直上の位置Ｐ２との間を、矢印Ｓで示すように移動する。なお、キャビティー２６直上の位置Ｐ２において、シリンダのピストンロッド２８ａに微往復動を与え、粉箱２０内の粉末をキャビティー２６に充填させると更によい。また、箱体２０、駆動手段２８、スライドテーブル４０、金型２４のダイス２４Ａ、下ポンチ２４Ｂ、上ポンチ２４Ｃは、既存の粉末成形プレスおよびその給粉装置と同様の構成を有するものである。
【００１４】
サブホッパー１６内の粉量検知センサー２２は、サブホッパー１６内の粉量が、最適な粉量の範囲の最少量以下であることを検出する最少粉量検知センサー２２Ａと、サブホッパー１６内の粉量が、最適な粉量の範囲の最大量以上であることを検出する最大粉量検知センサー２２Ｂとを備えており、何れの検出結果も、制御手段３０によって把握されるようになっている。なお、制御手段３０は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機によって構成することが可能であり、センサー２２の検知信号を受信するのみならず、粉末秤量機１４の重量測定センサー３６の検知信号の受信、粉末秤量機１４によるサブホッパー１６への粉末供給量の決定、振動式フィーダー３２への制御信号の送受信等を行うものである。
【００１５】
ここで、本発明の実施の形態に係る粉末成形プレスの給粉装置１０による、粉末供給手順を説明する。
まず、全体的な流れとしては、原料粉ホッパー１２内の粉末を、粉末秤量機１４によって秤量し、サブホッパー１６へと必要な粉量を切出す。そして、粉箱２０がシャッター１８の直下の位置Ｐ１にあるとき、シャッター１８を開いてサブホッパー１６から粉箱２０へと、秤量された粉末を払出す。さらに、駆動手段２８によって、粉箱２０を、シャッター１８の直下の位置Ｐ１から、金型２４のキャビティー２６の直上の位置Ｐ２へと移動させることにより、粉箱２０内の粉末を金型２４のキャビティー２６へと充填するものである。
【００１６】
ところで、粉箱２０は、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末容積を有することから、金型２４のキャビティー２６の直上の位置Ｐ２において、キャビティー２６へと粉末を充填し、１回の成形を行った後においても、粉箱２０内には粉末が残った状態となる。しかしながら、粉箱２０内の粉末残量は、前述した粉漏れ等の影響を受け一定ではない。したがって、シャッター１８を開いてサブホッパー１６から粉箱２０へと粉末を払出す際に、前述のごとく、サブホッパー１６から粉箱２０への粉末の流れが物理的に停止した時点において、サブホッパー１６に残存する粉量にもばらつきを生じることとなる。そこで、本発明の実施の形態では、かかるサブホッパー１６内の残存粉量を粉量検知センサー２２で検出し、その検出結果に基づき、制御手段３０によって、１回の成形に必要な粉量を基準に調整された粉量を切出すように、粉末秤量機１４を制御する。
【００１７】
具体的には、最少粉量検知センサー２２Ａが最少粉量を下回ることを検知した場合には、制御手段３０によって１回の成形に必要な粉量を上回る粉量を切出すよう、秤量機１４の振動式フィーダー３２に指令を下す。そして、振動式フィーダー３２から一時貯留容器３４へと払出された粉量は、粉末ごと一時貯留容器３４の重量を重量測定センサー３６で測定され、制御手段３０にフィードバックされる。一方、最大粉量検知センサー２２Ｂが最大粉量を上回ることを検知した場合には、制御手段３０によって１回の成形に必要な粉量を下回る粉量を切出すよう、秤量機１４の振動式フィーダー３２に指令を下す。他方、サブホッパー１６内の粉量が、最少粉量と最大粉量との間に収まっている場合には、制御手段３０によって１回の成形に必要な粉量を切出すよう、秤量機１４の振動式フィーダー３２に指令を下す。
【００１８】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、サブホッパー１６には、その時々に応じ、常に適切な量の粉末が秤量機１４から供給されることとなり、その結果として、サブホッパー１６から粉末供給を受ける粉箱２０内の粉量は安定することとなる。したがって、粉箱２０から金型２４のキャビティー２６へと充填される粉量も安定することとなる。なお、粉箱２０には、１回の成形に必要な粉量を上回る粉末が供給されていることから、粉漏れが生じたとしても、金型２４のキャビティー２６へと充填される粉量が不足することはない。
また、秤量する粉末の量を成形により消費される粉末の量より多くなるように、粉末秤量機１４の秤量ねらい値を設定し、成形毎に前記設定量を供給することとしてもよい。この場合、サブホッパー１６から粉箱２０に充填後、サブホッパー１６内の粉量が最大粉量検知センサー２２Ｂを上回っているときには、粉末秤量機１４（一時貯留容器３４）からサブホッパー１６への粉末供給を休止する。そして、サブホッパー１６内の粉量が最大粉量と最少粉量との間に収まっているときだけ秤量機１４（一時貯留容器３４）からサブホッパー１６への粉末供給を行うように制御する。この制御方法によれば、粉末秤量機１４の秤量ねらい値を変更する必要がなくなる為、より簡易な制御手順により粉末供給を行うことが可能となる。
また本発明の実施の形態によれば、次の成形サイクルのための、原料粉ホッパー１２からサブホッパー１６へと粉末を切出す作業を、前サイクルに係る金型への粉末の供給作業中から粉末成形完了後までの間に行うことが可能である。そして、駆動手段２８によって、粉箱２０を、金型のキャビティー直上の位置Ｐ２からシャッター直下の位置Ｐ１へと復帰させた後、シャッター１８を開くことによって、サブホッパー１６から粉箱２０へと次の成形サイクルに係る秤量された粉末を直ちに払出すことが可能であり、粉箱２０への粉末の投入を極めて短時間に行うことが可能となる。
【００１９】
また、本発明の実施の形態において、原料粉ホッパー１２内の粉末を、振動式フィーダー３２によって粉末の一時貯留容器３４に送る際に、重量測定センサー３６によって粉末の一時貯留容器３４の重量を測定することで、一時貯留容器３４内の粉量を正確に把握することができる。そして、一時貯留容器３４内の粉量が必要量となった時点で、振動式フィーダー３２を一時停止させ、粉末の一時貯留容器３４の粉末出口を開閉するシャッター３８を開くことで、必要量の粉末をサブホッパー１６へと切出すことができる。したがって、サブホッパー１６には適切な量の粉末が秤量機１４から供給されることとなり、その結果として、前述のごとく、サブホッパー１６から粉末供給を受ける粉箱２０内の粉量は安定することとなる。
以上のごとく、本発明の実施の形態に係る粉末成形プレスの給粉装置１０によれば、粉漏れなどの外乱によって、粉の消費量と粉箱２０に充填した粉量とに差が生じたような場合であっても、サブホッパー１６内の粉末がその差を自動的に調整することとなるので、複雑な制御を行うことなく、また、粉末秤量機１４に高精度の秤量能力が求められることも無く、粉末成形プレスの金型に対し、一定量の粉末を、短時間で供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る粉末成形プレスの給粉装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０：粉末成形プレスの給粉装置、１２：原料粉ホッパー、１４：粉末秤量機、１６：サブホッパー、１８：シャッター、２０：粉箱、２２：粉量検知センサー、２４：金型、２６：キャビティー、２８：駆動手段、３０：制御手段、３２：振動式フィーダー、３４：一時貯留容器、３６：重量測定センサー、３８：シャッター
【図１】
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