(57)【要約】【課題】  粉末の詰まりや分離を防止すると共に、フィーダー部及び充填部に粉末を安定的に供給し、圧粉体の密度のバラツキを低減できる粉末成形装置を提供する。【解決手段】  粉末成形プレスの側部上方に取り付けられた上ホッパー１２と、ダイプレート９７の上方に取り付けられ、上ホッパー１２から供給された粉末Ｍをシューボックス７１の収容空間７１ａに供給する下ホッパー５２と、シャッター板７２の開口部７２ａの後退位置において、下ホッパー５２の下端部５２ｂを、収容空間７１ａと連通させるシャッター板７２を設けると共に、上ホッパー１２に形成された下端部１２ｂと、下ホッパー５２に形成された上端開口部５２ｃとの間に、供給される粉末Ｍを上端開口部５２ｃに向けて搬送するプッシャーシリンダー部３を設けた。【選択図】  図１
2006136924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末の充填部が形成されたダイと、
内部に粉末の収容空間が形成されると共に、下部に開口部が形成され、この開口部が前記ダイの上面に接して前進・後退可能に配置されることにより前記充填部に粉末を供給するフィーダー部とを備える粉末成形装置であって、
粉末成形プレスの側部上方に取り付けられた粉末貯留用の第１のホッパーと、
粉末成形プレスのダイプレートの上方に取り付けられ、前記第１のホッパーから供給された粉末を一時貯留して前記フィーダー部の収容空間に供給する第２のホッパーと、
前記開口部の後退位置において、前記第２のホッパーに形成された粉末出口部を、前記フィーダー部の前記収容空間と連通させる開閉手段とを設けると共に、
前記第１のホッパーに形成された粉末出口部と、前記第２のホッパーに形成された粉末入口部との間に、前記第１のホッパーの粉末出口部から供給される粉末を、前記第２のホッパーの粉末入口部に向けて搬送する横搬送機構が設けられていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
前記横搬送機構は、前記第１のホッパーの粉末出口部から粉末が供給される給粉トレイと、
この給粉トレイ上を前進・後退されることにより、前記供給された粉末を前記第２のホッパーの粉末入口部に搬送するプレート部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
前記第２のホッパーに貯留する粉末量を検出する少なくとも一つのセンサと、このセンサの検出結果に基づいて、前記横搬送機構を駆動する搬送量制御部とを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結部品の製造に用いる圧粉体は、カーボンやＣｕ系金属、Ｆｅ系金属といった粉末を予め混合しておき、その混合物をプレス金型の充填部に供給して装置内で加圧成形することにより形成されるが、粉末を粉末成形装置に充填する機構として、充填部が形成されたダイと、充填部に粉末を供給するフィーダーとを備えたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されている粉末成形装置は、粉末プレスの側部上方に取り付けられたホッパー、上パンチと下パンチ及びコアロッドとの間に充填部を形成するダイ、このダイと面一に設けられたダイプレート、及び、ダイとダイプレートの上面を水平方向に往復移動されるフィーダーを備えている。
フィーダーの下面には開口部が形成されており、フィーダーの粉末収容空間には、ホースを介して、ホッパーから粉末が供給される。
【特許文献１】特開２００４−２４３４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載されている粉末成形装置においては、フィーダーの往復移動に伴い、ホッパーとフィーダー間に設けられているホースのフィーダー側の部分も水平方向に動かされるため、ホース内の粉末の流れが安定せず、供給量にバラツキが生じ易い。
また、ホース内部に滞留している粉末に振動が加えられるため、比重の異なる粉末の各成分が、供給管の内部で分離されてしまうという問題があった。
【０００５】
この場合、ホッパーとフィーダーの上下間の距離を長くすると、ホース内部の粉末圧力が高くなることから、バラツキが大きくなり易く、逆に、ホッパーとフィーダーの上下間の距離を短くすると、フィーダーが充填部近傍にある場合、ホースが水平に近い状態となり、粉末がホース内で詰まって流れにくくなってしまう。
【０００６】
更に、ホースを用いないスクリュー式のフィーダーや振動フィーダーを用いても、やはり粉末に振動が加えられるため、粉末の各成分が、供給管の内部で分離されてしまうということが避けられなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、粉末の詰まりや分離を防止できる粉末成形装置を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、フィーダー部及び充填部に粉末を安定的に供給し、圧粉体の密度のバラツキを低減できる粉末成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、請求項１記載の粉末成形装置は、粉末の充填部が形成されたダイと、内部に粉末の収容空間が形成されると共に、下部に開口部が形成され、この開口部が前記ダイの上面に接して前進・後退可能に配置されることにより前記充填部に粉末を供給するフィーダー部とを備えるものであって、粉末成形プレスの側部上方に取り付けられた粉末貯留用の第１のホッパーと、粉末成形プレスのダイプレートの上方に取り付けられ、前記第１のホッパーから供給された粉末を一時貯留して前記フィーダー部の収容空間に供給する第２のホッパーと、前記開口部の後退位置において、前記第２のホッパーに形成された粉末出口部を、前記フィーダー部の前記収容空間と連通させる開閉手段とを設けると共に、前記第１のホッパーに形成された粉末出口部と、前記第２のホッパーに形成された粉末入口部との間に、前記第１のホッパーの粉末出口部から供給される粉末を、前記第２のホッパーの粉末入口部に向けて搬送する横搬送機構が設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明によると、第１のホッパーと、第２のホッパーとの間の水平方向の粉末搬送をこれらホッパー間に設けられた横搬送機構により行うようにしたので、粉末が、詰まりを生じることなく第１のホッパーから第２のホッパーまで安定的に搬送される。
また、この横搬送機構には、第１のホッパーの粉末出口部から粉末が供給される給粉トレイと、この給粉トレイ上を前進・後退され、供給された粉末を第２のホッパーの粉末入口部に搬送するプレート部材とを備えており、粉末は、振動を加えられることなく、第１のホッパーから第２のホッパーまで安定的に搬送される（請求項２）。
更に、第２のホッパーに貯留する粉末量を検出する少なくとも一つのセンサの検出結果に基づいて横搬送機構を駆動する搬送量制御部を備えることにより、第２のホッパーに貯留する粉末の圧力が適正に維持され、フィーダー部及び充填部に粉末が安定的に供給される（請求項３）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る粉末成形装置によれば、粉末の詰まりや分離を防止し、フィーダー部及び充填部に粉末を安定的に供給できるので、圧粉体の密度のバラツキを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図４は、本発明に係る粉末成形装置の実施形態を示すものであり、図１は、粉末成形装置の全体図を、図２乃至図４は、粉末成形装置の各部概略構成をそれぞれ示している。
なお、以下においては、後述するシューボックス７１が充填部Ｃに近づいていく方向を前進方向、充填部Ｃから遠ざかっていく方向を後退方向として説明する。
【００１２】
図１の粉末成形装置１は、原料粉末Ｍが貯留される上ホッパー部２、この上ホッパー部２から供給される粉末Ｍを横方向に搬送するプッシャーシリンダー部（横搬送機構）３、このプッシャーシリンダー部３から搬送される粉末Ｍが一時貯留される下ホッパー部４、この下ホッパー部から供給される粉末Ｍを充填部Ｃに充填するフィーダー部５、及び充填された粉末Ｍが加圧成形される金型部６から構成されている。
【００１３】
図２は、上ホッパー部２の構成を示すものであり、この上ホッパー部２は、ブラケット１１により粉末成形プレスＰの側部上方に水平方向に移動不能に上ホッパー（第１のホッパー）１２を取り付けられた構成とされている。
上ホッパー１２は、大容量の粉末収容空間１２ａを備えており、下端部（粉末出口部）１２ｂが、ハンドル１３により開閉可能とされているボールバルブ１４を介して可撓性を有するホース１５と接続されている。
また、上ホッパー１２の粉末収容空間１２ａは、蓋１６により閉じられており、上ホッパー１２の外部に粉末が飛散しない構成とされている。
【００１４】
ホース１５は、その上端が上ホッパー１２の下端部１２ｂに取り付けられると共に、下端がほぼ鉛直下方に配置された後述する継手３６の開口上端に取り付けられている。
なお、レベルセンサ１７により、粉末収容空間１２ａ内の粉末量が随時検出されている。
【００１５】
図３は、プッシャーシリンダー部３の構成を示すものであり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図を示すものである。
このプッシャーシリンダー部３は、一対のブラケット３１，３１により粉末成形プレスＰに給粉トレイ３２が水平に取り付けられると共に、これを覆う上板３３と、この上板３３に固定されたプレート部材３４とが給粉トレイ３２上で移動可能に配置されている。
【００１６】
図３において、給粉トレイ３２は、桶状に形成されて内部空間３２ａを画成すると共に、内部空間３２ａの底面３２ｂの図３における左側端部には、粉末出口部３２ｃが下方に突出して形成されている。
また、底面３２ｂに対向して、内部空間３２ａを覆うように上板３３が設けられており、この上板３３の図３における左側端部には、長穴状の切欠き３３ａが形成されている。
上板３３の上面３３ｂからは、一対のガイド壁３３ｃ，３３ｃが屹立して形成されていると共に、上板３３の底面３３ｄの切欠き３３ａの近傍には、プレート部材３４が内部空間３２ａの各壁部と摺動可能に取り付けられている。
【００１７】
上板３３の上面３３ｂには、貫通孔３５ａを有するばね受け３５が載置されている。
このばね受け３５の下面３５ｂは、上板３３の上面３３ｂと摺接可能とされていると共に、ばね受け３５の側面は、ガイド壁３３ｃ，３３ｃと係合されている。
貫通孔３５ａには、略筒状の継手３６の開口下端３６ａが嵌合されている。
継手３６の開口上端には上述した上ホッパー１２からのホース１５の下端が取り付けられており、また、継手３６の長手方向中心部にフランジ部３６ｂが形成されている。
このフランジ部３６ｂとばね受け３５との間に保持されたばね３７により、ばね受け３５の下面３５ｂが上板３３の上面３３ｂに付勢されている。
【００１８】
プレート部材３４の中心には、駆動ロッド３８が内部空間３２ａの長手方向に伸延して取り付けられており、この駆動ロッド３８は、図示しない駆動手段に接続されている。
この駆動ロッド３８により、上板３３及びプレート部材３４は、プレート部材３４が粉末出口部３２ｃ近傍に移動させられる前進位置（図３参照）から、切欠き３３ａが継手３６の開口下端３６ａと対向される後退位置との間を往復移動可能とされている。
また、粉末出口部３２ｃの先端には可撓性を有するホース３９が鉛直下方に取り付けられており、後述する下ホッパー５２の粉末収容空間５２ａに向けて開口されている。
【００１９】
図４は、下ホッパー部４、フィーダー部５及び金型部６の構成を示すものであり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図を示すものである。
下ホッパー部４は、一対のブラケット５１，５１により後述するダイプレート９７の上方に水平方向に移動不能に下ホッパー５２が取り付けられており、ダイプレート９７の移動に連動して上下動する構成とされている。
また、下ホッパー部４は、後述する上パンチプレート９１の切欠き部９１ａに配置されており、上下動の際に上パンチプレート９１と干渉しない構成とされている。
【００２０】
下ホッパー（第２のホッパー）５２は、比較的小容量の粉末収容空間５２ａを備えていると共に、下ホッパー５２の下端部（粉末出口部）５２ｂは、後述する継手７４の開口上端に取り付けられている。
また、前述したプッシャーシリンダー部３からのホース３９の下端部が、下ホッパー５２の上端開口部５２ｃから粉末収容空間５２ａに案内されている。
また、下ホッパー５２の外部から粉末収容空間５２ａに向けて、アッパーレベルセンサ５３とロワーレベルセンサ５４が、適宜の間隔を置いて挿通して取り付けられており、粉末収容空間５２内の粉末量が随時検出されている。
【００２１】
次に、フィーダー部５について説明する。
このフィーダー部５は、面一に形成された後述するダイ９６の上面９６ａ及びダイプレート９７の上面９７ａ上に載置されている。
箱状とされたシューボックス７１には、内部に収容空間７１ａ及び下面開口部７１ｂが形成されている。
下面開口部７１ｂは、ダイ９６の上面９６ａ及びダイプレート９７の上面９７ａと摺接可能とされている。
【００２２】
シューボックス７１の上面７１ｃには、収容空間７１ａを覆うようにシャッター板（開閉手段）７２が取り付けられている。
このシャッター板７２には、シューボックス７１の収容空間７１ａに臨むように開口部７２ａが形成されていると共に、シャッター板７２の上面７２ｂから一対のガイド壁７２ｃ，７２ｃが屹立して形成されている。
【００２３】
シャッター板７２の上面７２ｂには、貫通孔７３ａを有するばね受け７３が載置されている。
このばね受け７３の下面７３ｂは、シャッター板７２の上面７２ｂと摺接可能とされていると共に、ばね受け７３の側面は、ガイド壁７２ｃ，７２ｃと係合されている。
貫通孔７３ａには、略筒状の継手７４の開口下端７４ａが嵌合されている。
継手７４の上端開口部には上述した下ホッパー５２の下端部５２ｂが取り付けられており、また、継手７４の長手方向中心部にフランジ部７４ｂが形成されている。
このフランジ部７４ｂとばね受け７３との間に保持されたばね７５により、ばね受け７３の下面７３ｂがシャッター板７２の上面７２ｂに付勢されている。
【００２４】
シューボックス７１の側面には、収容空間７１ａの長手方向に伸延して設けられているアーム７６，７６の先端７６ａ，７６ａが係合されており、これらアーム７６，７６の反対端は、図示しない駆動手段に回動可能に軸支されている。
これらアーム７６，７６により、シューボックス７１及びシャッター板７２は、ダイ９６及びダイプレート９７の移動に連動して上下動しながら、シューボックス７１の下面開口部７１ｂが充填部Ｃに臨んでいる前進位置（図４参照）から、シャッター板７２の貫通孔７３ａが継手７４の開口下端７４ａと対向される後退位置との間を往復移動可能とされている。
【００２５】
金型部６を図１及び図４（ｂ）に基づいて説明する。
この金型部６は、切欠き部９１ａが形成された上パンチプレート９１、この上パンチプレート９１に支持固定され、上下方向に移動可能に設けられた上パンチ９２、この上パンチ９２の下方に設けられ、下パンチプレート９３に支持固定された下パンチ９４、及び下パンチ９４の中心を貫通し上下方向に相対移動可能に設けられたコアロッド９５を備えると共に、上パンチ９２と下パンチ９４及びコアロッド９５との間に円筒状の充填部Ｃを形成するダイ９６、このダイ９６を保持すると共に、ダイ９６と面一に設けられたダイプレート９７とから構成されている。
また、ダイプレート９７の下面には、下パンチプレート９３を摺動自在に貫通するガイドロッド９８が延設されており、このガイドロッド９８の下端は図示しない駆動装置により昇降可能に設けられたヨークプレート９９に固定されている。
【００２６】
次に、粉末成形装置１の動作について説明する。
上ホッパー部２においては、ボールバルブ１４は、通常「開」状態とされており、プッシャーシリンダー部３の上板３３の切欠き３３ａが継手３６の開口下端３６ａと対向される後退位置まで後退させられている場合は、上ホッパー１２内の粉末Ｍは、常に給粉トレイ３２の内部空間３２ａ内に供給されている。
また、上ホッパー１２の粉末収容空間１２ａの粉末Ｍの残量は、レベルセンサ１７により随時監視されており、残量が少なくなると、蓋１６が取り外されて、収容空間１２ａ内に粉末Ｍが適宜追加される。
【００２７】
プッシャーシリンダー部３においては、上ホッパー１２から粉末Ｍを給粉するとき、上板３３が取り付けられたプレート部材３４は、駆動ロッド３８により前進・後退させられる。
このとき、上板３３のガイド壁３３ｃ，３３ｃは、ばね受け３５の側面に係合されていると共に、上板３３の上面３３ｂは、ばね受け３５の下面３５ｂと摺接されている。
また、ばね受け３５は、ばね７５により上板３３の上面３３ｂに付勢されているので、下面３５ｂから粉末Ｍが外部に飛散することはない。
【００２８】
プレート部材３４が、上板３３の切欠き３３ａが継手３６の開口下端３６ａと対向される後退位置まで後退させられると、ボールバルブ１４、ホース１５及び継手３６を介して上ホッパー１２に貯留されている粉末Ｍが、開口下端３６ａから給粉トレイ３２の内部空間３２ａ内に供給される。
そして、供給された粉末Ｍは、駆動ロッド３８によりプレート部材３４が前進されることにより、粉末出口部３２ｃまで搬送され、ホース３９を介して下ホッパー５２の上部開口面より粉末収容空間５２ａ内に補充される。
このとき、プレート部材３４の前進に伴い、上板３３が、継手３６の開口下端３６ａを閉鎖する。
【００２９】
下ホッパー部４において、下ホッパー５２の粉末収容空間５２ａ内の粉末量は、アッパーレベルセンサ５３及びロワーレベルセンサ５４の信号を受けてプッシャーシリンダー部３の作動の要否を決定する図示しない搬送量制御部により随時監視されており、粉末量が許容レベルの下限を下回ったときには、前述したように、プッシャーシリンダー部３を作動させて、上ホッパー部２に貯留されている粉末Ｍが、プッシャーシリンダー部３を介して下ホッパー５２に補充される。
また、粉末量が許容レベルの上限に達したときには、プッシャーシリンダー部３の作動が停止され、粉末Ｍの補充も停止される。
下ホッパー５２内の粉末量の許容レベルは、シューボックス７１の収容空間７１ａに所定の粉末圧力で粉末Ｍが供給されるように決定されており、圧粉体の密度のバラツキが極力抑えられるように配慮されている。
【００３０】
フィーダー部５においては、シャッター板７２が取り付けられたシューボックス７１がアーム７６，７６により、シャッター板７２の開口部７２ａと、継手７４の開口下端７４ａとが連通される位置まで後退させられると、下ホッパー５２内に収容されている粉末Ｍが、継手７４の開口下端７４ａから収容空間７１ａ内に供給される。
このとき、シャッター板７２のガイド壁７２ｃ，７２ｃは、ばね受け７３の側面に係合されていると共に、シャッター板７２の上面７２ｂは、ばね受け７３の下面７３ｂと摺接されている。
また、ばね受け７３は、ばね７５によりシャッター板７２の上面７２ｂに付勢されているので、下面７３ｂから粉末Ｍが外部に飛散することはない。
【００３１】
そして、シューボックス７１が、アーム７６，７６によりシューボックス７１の下面開口部７１ｂが充填部Ｃに臨む位置まで前進させられ、収容空間７１ａ内の粉末Ｍが、充填部Ｃ内に充填される。
このシューボックス７１の前進移動に伴い、シャッター板７１の上面７１ａが、継手７４の開口下端７４ａを閉鎖する。
次いでシューボックス７１が後退した後、上パンチ９２が下降され、原料粉末Ｍが充填部Ｃ内で圧縮されることにより、図示しない圧粉体が成形される。
その後、上パンチ９２を上昇させると共に、下パンチプレート９３および下パンチ９４を上昇させることにより、圧粉体は下パンチ９４によってダイプレート９７上に押し上げられる。
かかる工程が繰り返されて、圧粉体が順次成形されるようになっている。
【００３２】
本実施の形態においては、大容量の収容空間１２ａを備える上ホッパー部２を粉末成形装置本体の側部上方に水平方向に移動不能に取り付け、比較的小容量の収容空間５２ａを備える下ホッパー部４をダイプレート９７の上方に水平方向に移動不能に取り付けると共に、第１のホッパー１２と第２のホッパー５２との間に横搬送機構としてプッシャーシリンダー部３を設けているので、第１のホッパー１２と第２のホッパー５２の水平方向の相対位置関係を一定に保つことができる。
また、プッシャーシリンダー部３においては、給粉トレイ３２上に供給された粉末Ｍをプレート部材３４で水平に押出すようにしており、比重の異なる複数の成分が混合された粉末Ｍに余計な振動が加わることが無いので、粉末Ｍの各成分が、プッシャーシリンダー部３の内部で分離されてしまうことを防止できる。
なお、本実施の形態においても上ホッパー部２とプッシャーシリンダー部３との間にホース１５が、プッシャーシリンダー部３と下ホッパー部４との間にホース３９を備えてはいるが、これらホース１５とホース３９も水平方向には移動せず、略鉛直下方に向けて設けることができるので、ホース１５を第１のホッパー１２から第２のホッパー５２に向けて斜めに伸延させて配置する必要がない。
従って、粉末がホース１５やホース３９の内部で詰まって流れにくくなってしまうことが無く、また、粉末Ｍに余計な振動が加わることが無いので、粉末Ｍの各成分が、ホース１５やホース３９の内部で分離されてしまうことを防止できる。
【００３３】
また、本実施の形態においては、ホース１５とホース３９の長さを極めて短くすることができるので、ホース１５やホース３９の内部の粉末圧力の上昇を防ぐことができると共に、フィーダー部５から充填部Ｃに供給される粉末Ｍの圧力を適正に維持することが可能となり、圧粉体の密度のバラツキを低減することができる。
また、本実施の形態においては、上パンチプレート９１に切欠き部９１ａを形成することにより、プッシャーシリンダー部３と下ホッパー部４とがダイプレート９７と連動して上下動しても、これらが上パンチプレート９１と干渉することがない。
また、プッシャーシリンダー部３の作動は、アッパーレベルセンサ５３及びロワーレベルセンサ５４の信号を受けて搬送量制御部が随時制御しているので、第１のホッパー１２に貯留されている粉末Ｍを、第２のホッパーに安定的に供給することができる。
【００３４】
更に、本実施の形態においては、第２のホッパー５２と充填部Ｃとの間にフィーダー部５を設け、シューボックス７１により粉末Ｍを搬送する構成としたので、比重の重い粉末Ｍが収容される第２のホッパー５２自体を前進・後退させる必要がなく、粉末成形装置全体の構成を簡素化することができる。
また、ホースを第２のホッパー５２からシューボックス７１に向けて斜めに伸延させて配置する必要がないので、上述した不都合を一層有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態による粉末成形装置の全体図である。
【図２】同成形装置の上ホッパー部の構成を示す図である。
【図３】同成形装置のプッシャーシリンダー部（横搬送機構）の構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】同成形装置の下ホッパー部、フィーダー部及び金型部の構成を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  粉末成形装置  ２  上ホッパー部  ３  プッシャーシリンダー部（横搬送機構）  ４下ホッパー部  ５  フィーダー部  ６  金型部  １２  上ホッパー（第１のホッパー）  ３２  給粉トレイ  ３３  上板  ３４  プレート部材  ３６  継手  ３８  駆動ロッド  ５２  下ホッパー（第２のホッパー）  ５３  アッパーレベルセンサ  ５４  ロワーレベルセンサ  ７１  シューボックス  ７２  シャッター板（開閉手段）  ７４  継手  ７６  アーム  ９１  上パンチプレート  ９２  上パンチ  ９６ダイ  ９７  ダイプレート  Ｍ  粉末
【図１】
2006136924.tif 000003
【図２】
2006136924.tif 000004
【図３】
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【図４】
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