(57)【要約】【課題】圧粉成形装置で粉末を圧縮成形する際、粉末の正確な重量を測定する。【解決手段】枠体４４は、載置板８２を介してロードセル４６の受皿１１６に載置されている。枠体４４がガイドレール６８の懸架から解除されると、枠体４４及び載置板８２の合計重量分がロードセル４６に負荷として加わる。この状態で鉄系合金粉末を枠体４４に導入し、ロードセル４６によって表示される追加重量分を読み取り、鉄系合金粉末の重量を求める。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面が開口した枠体に粉末を供給した後、前記枠体を水平方向に変位させて開口した前記下面からキャビティに前記粉末を移送し、前記キャビティに充填された粉末を圧縮して圧縮成形体を作製する圧粉成形装置であって、
前記枠体を水平方向に変位させる枠体水平変位手段と、
前記枠体に設けられて前記枠体水平変位手段のロッドの頭部を係止することによって該ロッドの抜け止めをなすロッド係止部材と、
前記枠体が変位する際に該枠体を案内する案内部材と、
固定部と係合部とを具備して、前記固定部が前記枠体に固定されるとともに前記案内部材に摺動自在に係合されることによって前記枠体を前記案内部材に懸架し、且つ前記係合部が弾発部材の弾発作用下に前記案内部材に対して接近又は離間する懸架手段と、
前記枠体を鉛直上方に変位させることによって該枠体を前記懸架手段に懸架させる一方、鉛直下方に変位させることによって該枠体を前記懸架手段の懸架から解除する枠体鉛直変位手段と、
前記懸架手段による懸架から解除された前記枠体及び該枠体内に供給された粉末の重量を測定する重量測定手段と、
を有することを特徴とする圧粉成形装置。
【請求項２】
請求項１記載の圧粉成形装置において、前記枠体鉛直変位手段は、水平方向に進退動作するロッドを有するシリンダと、前記枠体が載置される載置板を下方から支持する可動盤と、前記ロッドに設置されて傾斜部が形成されたカムと、前記可動盤に設置されるとともに前記傾斜部に載置されたローラとを備え、前記ロッドが水平方向に進退動作することに伴い前記ローラが前記傾斜部に沿って変位することにより、前記載置板が前記可動盤とともに鉛直方向に変位することを特徴とする圧粉成形装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧粉成形装置において、前記枠体の先端に、圧縮成形体を搬送する成形体搬送部材を有し、前記成形体搬送部材の後端部が前記枠体の先端に設けられた係止部で係止されることによって該成形体搬送部材の抜け止めがなされていることを特徴とする圧粉成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を圧縮成形して圧縮成形体を作製する圧粉成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて金属粉末等を圧縮する圧粉成形装置の１種として、ホッパから枠体へ粉末を供給し、前記枠体を前記金型のキャビティ上で振動させ、これにより該枠体における開口した下面から前記キャビティへと粉末を移送させる圧粉成形装置が広汎に用いられている。このようにしてキャビティに移送された粉末は、例えば、上側パンチが該キャビティに挿入されることに伴って圧縮成形される。
【０００３】
ところで、ホッパからの粉末供給量が供給の度に相違すると、圧縮成形体の寸法精度が低下する。このような不具合が生じることを回避するべく、枠体に供給された粉末の重量をその都度測定して、粉末の重量、ひいては供給量を可及的に一定とすることが本来は望ましい。
【０００４】
この種の粉末量測定装置としては、例えば、特許文献１に記載された装置が挙げられる。この装置では、コーティングを行うために必要な粉末の体積が一定となるように管理される。
【０００５】
また、特許文献２には、粉末成形を行うための金属粉末の見掛け密度を逐次測定し得るように粉末量測定装置を構築することが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６１３６８号公報
【特許文献２】特開平８−２７７４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載の装置は、粉末の体積が一定となるように制御するため、例えば、原料粉末の種類を変更した場合、該粉末が所望の重量で供給されなくなるという不都合がある。
【０００８】
また、特許文献２記載の装置においては、金属粉末の重量を測定する際に該金属粉末を枠体から排出する必要がある。すなわち、特許文献２記載の装置では、枠体に供給された粉末の重量を該枠体から排出することなく測定することができず、このために枠体からキャビティに移送された粉末の正確な重量を把握することが困難であるという不具合がある。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、枠体に供給された粉末の重量を確実に測定することが可能であり、このために圧粉成形体の寸法精度を簡便に向上させることが可能な圧粉成形装置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】
【００１０】
前記の目的を達成するために、本発明は、下面が開口した枠体に粉末を供給した後、前記枠体を水平方向に変位させて開口した前記下面からキャビティに前記粉末を移送し、前記キャビティに充填された粉末を圧縮して圧縮成形体を作製する圧粉成形装置であって、
前記枠体を水平方向に変位させる枠体水平変位手段と、
前記枠体に設けられて前記枠体水平変位手段のロッドの頭部を係止することによって該ロッドの抜け止めをなすロッド係止部材と、
前記枠体が変位する際に該枠体を案内する案内部材と、
固定部と係合部とを具備して、前記固定部が前記枠体に固定されるとともに前記案内部材に摺動自在に係合されることによって前記枠体を前記案内部材に懸架し、且つ前記係合部が弾発部材の弾発作用下に前記案内部材に対して接近又は離間する懸架手段と、
前記枠体を鉛直上方に変位させることによって該枠体を前記懸架手段に懸架させる一方、鉛直下方に変位させることによって該枠体を前記懸架手段の懸架から解除する枠体鉛直変位手段と、
前記懸架手段による懸架から解除された前記枠体及び該枠体内に供給された粉末の重量を測定する重量測定手段と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、枠体内に供給された粉末の重量が重量測定手段によって測定される。このため、粉末の重量を正確に測定することができるので、圧縮成形体を作製する度に一定量の粉末をキャビティに供給することができ、このため、寸法精度が良好な圧縮成形体を得ることができる。
【００１２】
なお、粉末の重量は、懸架手段による枠体の案内部材への懸架が解除された状態で測定される。
【００１３】
また、この際、ロッドの頭部が枠体の後端部に係止された状態であるので、枠体及び粉末の重量を測定する際に、ロッド、ひいては枠体水平変位手段が枠体に追従して下降することが回避される。
【００１４】
ここで、前記枠体鉛直変位手段は、例えば、水平方向に進退動作するロッドを有するシリンダと、前記枠体が載置される載置板を下方から支持する可動盤と、前記ロッドに設置されるとともに傾斜部が形成されたカムと、前記可動盤に設置されて前記傾斜部に載置されたローラとを基本構成とすればよい。この場合、前記ロッドを水平方向に進退動作させれば、前記ローラが前記傾斜部に沿って変位する。これに追従して、前記載置板が前記可動盤とともに鉛直方向に変位する。
【００１５】
枠体の先端には、圧縮成形体を搬送する成形体搬送部材を設けることが好ましい。これにより、次工程を行うステーションに圧縮成形体を搬送することが容易となる。
【００１６】
この場合、前記成形体搬送部材の後端部を、前記枠体の先端に設けられた係止部で係止して該成形体搬送部材の抜け止めとする。これにより、枠体及び粉末の重量を測定する際に、成形体搬送部材が枠体に追従して下降することが回避される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、枠体内に供給された粉末の重量を重量測定手段によって測定するようにしている。このため、粉末の重量が正確に測定され、結局、圧縮成形体を作製する際、粉末を一定量でキャビティに供給することができる。このように、一定量の粉末がキャビティに供給されるので、寸法精度が良好な圧縮成形体を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る圧粉成形装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、鉄系合金粉末から図１に示す歯車１０を圧縮成形する場合を例として説明する。
【００１９】
圧縮成形体である歯車１０につき、先ず説明する。この歯車１０の中心部には貫通孔１２が設けられており、該貫通孔１２の内周壁には、内歯１４が設けられている。また、歯車１０の各端面において、貫通孔１２の近傍には、強度を確保するための下リブ１６、上リブ１８が突出形成されている。
【００２０】
さらに、歯車１０には、３箇所のボス部２０ａ〜２０ｃが側周壁から突出形成するように設けられており、各ボス部２０ａ〜２０ｃには、外歯２２ａ〜２２ｃが形成されている。すなわち、歯車１０は、内歯１４及び外歯２２ａ〜２２ｃを有する。
【００２１】
次に、この歯車１０を圧粉成形して作製するための圧粉成形装置につき説明する。
【００２２】
図２〜図４は、それぞれ、本実施の形態に係る圧粉成形装置の要部概略斜視図要部概略側面図、上方概略平面図である。この圧粉成形装置３０は、架台３２と、該架台３２に取り付けられたダイ３４と、該ダイ３４とともにキャビティ３６（図２及び図４参照）を形成する下側パンチ３８と、架台３２の上端面に設置された枠体変位用シリンダ４０と、該枠体変位用シリンダ４０を構成するロッド４２の先端に係止された枠体４４と、枠体４４及び該枠体４４に供給された鉄系合金粉末の合計重量を測定するための重量測定手段であるロードセル４６（図３参照）と、該ロードセル４６に枠体４４を載置・離間するための枠体鉛直変位手段４８とを有する。さらに、この圧粉成形装置３０は、枠体４４に対して供給される鉄系合金粉末を貯留するためのホッパと、前記下側パンチ３８に対向する位置に配設された上側パンチとを有する（ともに図示せず）。
【００２３】
図２に示すように、架台３２は、４本の脚部４９と、該脚部４９に支持されるとともに前記ダイ３４が嵌合された成形盤５０とを有する。この成形盤５０の図２における上端面左方には、枠体変位用シリンダ４０が位置決め固定されており、この枠体変位用シリンダ４０を構成するロッド４２の先端に、枠体４４が緩やかに係止されている。
【００２４】
図４に示すように、ロッド４２の先端は両側面が所定角度で傾斜しており、このため、両側面に傾斜部５２が設けられた形態となっている。一方、枠体４４の後端部には、傾斜部５２に臨む側の側面が該傾斜部５２の角度に対応する角度で傾斜した係止部材５４が配設されており、この係止部材５４が傾斜部５２を遊びがある状態で囲繞することによって、ロッド４２の係止部材５４からの抜け止めがなされている。
【００２５】
枠体４４は、下面及び上面がともに開口しており、後述するように、上面の開口から鉄系合金粉末が導入され、下面の開口からこの鉄系合金粉末が前記キャビティ３６に移送される。
【００２６】
枠体変位用シリンダ４０の上方には、歯車１０の原材料となる鉄系合金粉末を収容した図示しない前記ホッパが配設されている。鉄系合金粉末は、このホッパから供給管（図示せず）を介して枠体４４に供給される。
【００２７】
さらに、枠体４４の前端面には、平面略コ字状の把持部５６と、該把持部５６から垂直に立ち上がった垂直壁部５８とを有する払出用治具（成形体搬送用治具）６０が連結されている。すなわち、該払出用治具６０の垂直壁部５８には２本のＵ字状溝６２が形成されており、これらＵ字状溝６２を通されたピン６４の先端部が枠体４４の前端面に埋没されている。そして、ピン６４と垂直壁部５８との間にＵ字状溝６２に比して幅広のワッシャ６６が介在され、このワッシャ６６によって垂直壁部５８が堰止されている（図２参照）。なお、ワッシャ６６と垂直壁部５８との間には、若干の遊びが設けられる。
【００２８】
成形盤５０の上端面には、該成形盤５０の長手方向に沿って２本のガイドレール６８（案内部材）が敷設されており、枠体４４は、これらガイドレール６８の間に介在されている。
【００２９】
そして、図２及び図３に示すように、枠体４４の側面には、枠体４４をガイドレール６８に懸架するための懸架用ローラユニット７０が固定されている。この懸架用ローラユニット７０は、枠体４４の側面に固定されたステー（固定部）７２と、該ステー７２の貫通孔を通された軸部７４と、該軸部７４の先端部に設けられてガイドレール６８に摺動自在に係合した係合部としてのローラ７６とを有し、軸部７４の大径頭部７８とステー７２との間には、弾発部材としてのコイルスプリング８０が介装されている。図５に示す載置板８２の上端面が成形盤５０の上端面と同一高さにあるときには、このコイルスプリング８０が軸部７４の大径頭部７８とステー７２によって圧縮され、これに伴って大径頭部７８、ひいては軸部７４が鉛直上方に弾発付勢される。これにより、ブラケット８４を介して軸部７４に連結されたローラ７６が、ガイドレール６８を構成する天井板８６の下端面に接近し、最終的に、該下端面に当接する。
【００３０】
図５に示すように、成形盤５０には孔部８８が設けられ、該孔部８８には前記ダイ３４が嵌合されている。ダイ３４には貫通孔９０が設けられており、この貫通孔９０内に前記下側パンチ３８が変位自在に挿入されている。そして、下側パンチ３８の中心に設けられた孔部９２には、位置決め固定されたコアロッド９４が挿入されており、コアロッド９４の側周部、ダイ３４の内周部、及び下側パンチ３８の上端面によってキャビティ３６が形成される。
【００３１】
また、下側パンチ３８に対向する位置には、図示しない変位機構の作用下に該下側パンチ３８に対して接近・離間可能な図示しない上側パンチが配設されている。
【００３２】
一方、図５における左方、すなわち、枠体４４の下方には、前記枠体鉛直変位手段４８が配設されている。この場合、枠体鉛直変位手段４８は、鉛直変位用シリンダ９６と、載置板８２の下端面側において、圧粉成形装置３０の両側面に配設された略Ｔ字状の可動盤９７、９７と、各可動盤９７に連結されたローラ支持部材９８と、該ローラ支持部材９８に回転自在に軸支されたローラ１００とを有する。２枚の可動盤９７、９７が最高点に位置する際、載置板８２は、これら可動盤９７、９７のみによって支持される。
【００３３】
なお、図５中、参照符号１０１は、可動盤９７が上昇・下降する際に案内する柱状レールを示す。
【００３４】
鉛直変位用シリンダ９６のロッド１０２の先端には平板１０４が連結されており、この平板１０４は、支持部材１０５を介して、フレーム１０６に固定されたガイドレール１０８上に摺動自在に支持されている。そして、該平板１０４の上端面には、鉛直変位用シリンダ９６に近接するにつれて上昇する傾斜溝１０９が両側面に形成されたカム１１０が設けられている。ローラ１００は、このカム１１０の傾斜溝１０９に側方から挿入され、且つ該傾斜溝１０９の底面に沿って滑動する。
【００３５】
載置板８２は、成形盤５０に設けられた開口１１２に挿入されている。この載置板８２の下端面側には、２枚の前記可動盤９７同士の間に、ロードセル４６の受皿１１６が配設されている。すなわち、受皿１１６は、可動盤９７、９７の間に、これら可動盤９７、９７から所定間隔で離間して配置されている。
【００３６】
本実施の形態に係る圧粉成形装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。
【００３７】
最初に、図６に示すように、枠体変位用シリンダ４０のロッド４２が最大限に後退した位置とするとともに、鉛直変位用シリンダ９６のロッド１０２を後退動作させる。この際、ロッド１０２は、支持部材１０５を介してガイドレール１０８に案内される。
【００３８】
ロッド１０２の後退動作に伴い、該ロッド１０２に連結された平板１０４上のカム１１０が後退し、その結果、ローラ１００が傾斜溝１０９に沿って摺動下降する。これに伴ってローラ支持部材９８が下降し、その結果、可動盤９７が柱状レール１０１に案内されて下降する。この下降に追従して、可動盤９７、９７に支持された載置板８２が下降する。
【００３９】
載置板８２が下降すると、該載置板８２上に載置された枠体４４も下降する。このため、該枠体の側面に連結されたステー７２も下降し、コイルスプリング８０が自然長となるまで伸張する。これにより、枠体４４がガイドレール６８の懸架から解除される。
【００４０】
また、下降した載置板８２は、ロードセル４６の受皿１１６に載置される。その後、ロッド１０２がさらに後退動作することに伴って可動盤９７、９７が一層下降し、これにより該載置板８２が可動盤９７の支持から解放され、受皿１１６のみによって支持される。
【００４１】
その結果、ロードセル４６に載置板８２、枠体４４の合計重量分の負荷が加わる。なお、ロッド４２及び払出用治具６０は、枠体４４に遊びがある状態で緩やかに係止されているのみである。この遊びが存在するため、ロッド４２及び払出用治具６０は、枠体４４とともに下降することはない。
【００４２】
この状態で、最後端に位置した枠体４４に対し、ホッパから鉄系合金粉末が供給管を介して導入される。鉄系合金粉末が供給されることに伴い、さらなる負荷がロードセル４６に加わる。この新たな負荷分を、例えば、目盛に表示して読み取れば、鉄系合金粉末の重量が正確に測定される。
【００４３】
このように、本実施の形態においては、鉄系合金粉末の正確な重量を測定することができる。このため、鉄系合金粉末を一定量で枠体４４に収容することができる。
【００４４】
次に、鉛直変位用シリンダ９６を前進動作させる。これにより、図５に示すように、ローラ１００がカム１１０の傾斜溝１０９に沿って上昇し、該傾斜溝１０９内の水平底面に乗り上げる。また、載置板８２の上端面と成形盤５０の上端面とが互いに同一高さとなり、これに伴ってコイルスプリング８０が大径頭部７８とステー７２によって圧縮される。このため、懸架用ローラユニット７０を構成する軸部７４が鉛直上方に弾発付勢され、これに追従してローラ７６がガイドレール６８の天井板８６の下端面に当接する。その結果、枠体４４がガイドレール６８に懸架された状態となる。
【００４５】
その後、枠体変位用シリンダ４０が付勢され、ロッド４２が図２における左方、換言すれば、キャビティ３６に指向して前進動作する。ロッド４２の頭部が枠体４４の後端面に当接すると、枠体４４も前進動作を開始し、枠体４４の先端が払出用治具６０の垂直壁部５８の一端面に当接すると、払出用治具６０も前進動作を開始する。
【００４６】
キャビティ３６の図２における右端部上方に枠体４４が到達して振動すると、枠体４４の下端面が開口しているため、鉄系合金粉末がキャビティ３６に降下し始める。すなわち、鉄系合金粉末がキャビティ３６に移送され始める。
【００４７】
ロッド４２は、最終的に、枠体４４におけるロッド４２との連結部がキャビティ３６の図２における左端部上方を通過し、予め設定された前進端位置、換言すれば、ロッド４２の変位終了点に到達するまで変位される。これにより、キャビティ３６の全体にわたって鉄系合金粉末が移送される。
【００４８】
ロッド４２は、変位終了点に到達した後、初期位置まで後退動作する。そして、前記変位機構の作用下に上側パンチが図２における下方へ変位してキャビティ３６に挿入され、これより、鉄系合金粉末が下側パンチ３８及び上側パンチによって押圧される。
【００４９】
前記変位機構は、上側パンチをさらに下方へと変位させるように作用し、このために鉄系合金粉末が圧縮され、その結果、図１に示す歯車１０が成形される。
【００５０】
所定時間が経過した後、上側パンチは、前記変位機構の作用下に、キャビティ３６から離脱する方向（図２における上方）に変位する。その後、下側パンチ３８が上方へ変位し、これに同伴されて歯車１０が上方へ変位する。歯車１０は、最終的に、キャビティ３６から露呈する。
【００５１】
この状態で、枠体変位用シリンダ４０が再度付勢され、ロッド４２、ひいては枠体４４が図２における左方に前進動作する。これにより歯車１０が払出用治具６０の把持部５６で把持され、最終的に、歯車１０は、払出用治具６０の前進端位置まで搬送される（図４参照）。
【００５２】
歯車１０は、図示しないロボットによって、次の加工が行われるステーションに搬送される。
【００５３】
なお、上記した実施の形態では、鉄系合金粉末から歯車１０を設ける場合を例示して説明したが、本発明はこの場合に特に限定されるものではなく、他の金属粉末から他の圧縮成形体を作製してもよい。また、原材料粉末も金属粉末に限定されるものではなく、セラミックス粉末であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施の形態に係る圧粉成形装置によって作製される歯車の全体概略斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る圧粉成形装置の要部概略斜視図である。
【図３】図２の圧粉成形装置の要部概略側面図である。
【図４】図２の圧粉成形装置の上方概略平面図である。
【図５】枠体が上昇している状態を示す一部断面側面図である。
【図６】枠体が下降している状態を示す一部断面側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…歯車                            １４…内歯
２０ａ〜２０ｃ…ボス部                ２２ａ〜２２ｃ…外歯
３０…圧粉成形装置                    ３２…架台
３４…ダイ                            ３６…キャビティ
３８…下側パンチ                      ４０…枠体変位用シリンダ
４２…ロッド                          ４４…枠体
４６…ロードセル                      ４８…枠体鉛直変位手段
５０…成形盤                          ５２…傾斜部
５４…係止部材                        ５６…把持部
６０…払出用治具                      ６４…ピン
６８、１０８…ガイドレール            ７０…懸架用ローラユニット
７６、１００…ローラ                  ８０…コイルスプリング
９４…コアロッド                      ９６…鉛直変位用シリンダ
９７…可動盤                          １０９…傾斜溝
１１０…カム                          １１６…受皿
【図１】
2006239752.tif 000003
【図２】
2006239752.tif 000004
【図３】
2006239752.tif 000005
【図４】
2006239752.tif 000006
【図５】
2006239752.tif 000007
【図６】
2006239752.tif 000008