(57)【要約】【課題】例えば１／１０〜数秒、或いはそれよりも短い極めて短いサイクルで型内潤滑剤などの粉末を金型内へ間欠供給する場合でも、所定量の粉末を安定して確実に定量供給することのできる間欠塗布装置を提供すること。【解決手段】粉末供給部、該粉末供給部に接続した定量切出し装置、該切出し装置を駆動する駆動モータ、該定量切出し装置から切り出された粉末を気流輸送する輸送管路、該粉末を被塗布部へ噴霧供給するノズルを備え、前記駆動モータの駆動力の前記切出し装置への伝達と切断を短時間周期で切り替えるクラッチ機構を備え、所定量の粉末を短周期で精度よく定量供給できるようにした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末供給部、該粉末供給部に接続した定量切出し装置、該切出し装置を駆動する駆動モータ、該定量切出し装置から切り出された粉末を気流輸送する輸送管路、該粉末を被塗布部へ噴霧供給するノズルを備え、前記駆動モータから前記切出し装置への駆動力の伝達と切断を短時間周期で切り替えるクラッチ機構を備えてなることを特徴とする粉末の間欠塗布装置。
【請求項２】
前記気流輸送管路及び／又は噴霧供給ノズルに、前記粉末を帯電させる帯電部が設けられている請求項１に記載の間欠塗布装置。
【請求項３】
前記帯電部は、前記気流輸送管路に設けられて摩擦帯電により粉末を帯電させる機能を備え、該帯電部で与えられた帯電圧を検知する検知装置を備えている請求項２に記載の間欠塗布装置。
【請求項４】
前記検知装置に付帯して制御装置およびアラーム装置が設けられており、該検知装置によって検知される帯電圧が、前記制御装置に予め入力された設定帯電圧範囲を外れた時は、該帯電圧の異常を検知してアラーム装置を作動させ、及び／又は塗布装置を停止させる制御機構を備えている請求項３に記載の間欠塗布装置。
【請求項５】
粉末冶金用粉末を圧粉成形する際に、金型内面への型内潤滑剤の塗布に使用されるものである請求項１〜４のいずれかに記載の間欠塗布装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載された装置を圧粉成形用金型装置に接続してなり、該金型装置の圧粉成形周期に合わせて、前記クラッチ機構により粉末の定量切出し装置を間欠駆動させ、噴霧供給ノズルから金型内面へ粉末潤滑剤を間欠供給する制御機構を備えていることを特徴とする型内潤滑圧粉成形装置。
【請求項７】
前記検知装置により検知される帯電圧が、制御装置に予め入力された設定帯電圧範囲を外れた時は、該帯電圧の異常を検知して圧粉成形用金型装置の作動を停止させる機構を備えている請求項６に記載の型内潤滑圧粉成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末の間欠塗布装置と該装置を備えた粉末冶金用の型内潤滑圧粉成形装置に関し、特に、所定量の粉末を短い周期で精度よく間欠的に供給して塗布し得るように工夫された間欠塗布装置と、該装置を粉末冶金用型内潤滑剤の塗布に応用した圧粉成形装置に関するものである。
【０００２】
なお本発明は、特に、型内潤滑法を採用して粉末冶金用金属粉末を圧粉成形する際に、粉末状の型内潤滑剤を金型内面に塗布する際の間欠塗布装置として有効に活用できるので、以下、こうした粉末状型内潤滑剤の間欠塗布を主体にして説明する。しかし、本発明はもとよりこの様な用途に限定されるものではなく、短い周期で所定量の粉末を精度よく間欠供給して塗布する必要が求められる用途には全て有効に適用できる。
【０００３】
【従来の技術】
粉末冶金用の金属粉末を金型で圧粉成形する際には、圧粉成形を円滑に遂行するため、通常は金属粉末に適量の潤滑剤を混合し、金属粉同士および金属粉と金型内面間の潤滑性を高める方法が採用される。しかし、潤滑が最も必要となる部分は金属粉と金型内面との接触部であり、内部の潤滑剤が果たす役割は相対的に小さい。
【０００４】
他方、金属粉末中に混入される潤滑剤は、不純物となって圧粉成形体の密度や強度を下げる原因になり、更には焼結時の脱ロウにも時間を要するので、少なく抑えることが望まれる。この様な理由から、最近では金属粉末中に混合して使用する内部潤滑剤の量を極力低減し、金型内面に型内潤滑剤を塗布して圧粉成形を行う型内潤滑成形法が普及してきている。
【０００５】
また型内潤滑剤を金型内面に塗布する方法としては、液状潤滑剤やスラリー状潤滑剤の場合、刷毛塗りやスプレー塗布などが採用されるが、ステアリン酸の如き高級脂肪酸の塩やエステル等の如く常温で固形の潤滑剤を使用する場合は、これを粉末状とし、静電付着法によって金型内面に均一に付着させる方法が汎用されている。
【０００６】
静電付着法によって型内潤滑剤の塗布を行う場合、例えば３〜３０回／分といった非常に短いサイクルで繰り返し行われる圧粉成形周期に合わせて、金型内面への粉末状潤滑剤の塗布を精度よく行うことは困難であり、ともすれば潤滑剤の付着量が変動して成形不良を起こすことがある。そのため、短い圧粉成形周期に応じて、必要十分量の潤滑剤を確実に定量供給し金型内面に均一に塗布せしめ得るような技術を確立する必要がある。
【０００７】
こうした状況の下で例えば特開２００１−２２０６０２号公報には、粉末循環流路を用いた型内潤滑剤塗布装置が提案されており、粉状潤滑剤を循環流路内で連続的に循環させつつ、潤滑剤塗布時には一定時間だけ流路を切換えて被塗装部位へ噴霧供給する方法が開示されている。
【０００８】
ところがこの方法は、基本的に定量切出しを行う方式ではないから、１回毎の噴霧供給量の確認が困難であるばかりでなく、噴霧供給量を常に一定に維持できるわけではない。即ちこの方法では、粉末を気流（キャリアガス）と共に常時循環させておくため、該循環過程で粉末の一部が循環ラインの管璧面に付着し、また付着堆積した粉末はある時期に脱落して流路内へ混入するので、循環流路内の粉末濃度はかなり変動する。しかも、循環時の摩擦で生じる静電気による粉末のブロッキングも避けられず、これらが相俟って流路内を循環する粉末の濃度や粒径はかなり変動するので、噴霧切換え時に金型塗布面へ供給される粉末潤滑剤の供給量もかなり変動する。そのため、噴霧切換え時期によっては、型内潤滑剤が供給不足になったり或いは過剰供給となり、ひいては圧粉成形自体の安定操業に悪影響が生じてくる。
【０００９】
他方、粉末塗料の分野では、粉末塗料を定量切出ししつつ気流輸送によって噴霧ノズル部へ送り、所定量の粉末塗料を安定して連続的に定量供給する装置が種々提案されている。例えば特開平８−２９００６号公報には、粉末塗装用のスクリュータイプの定量切出し装置が開示されている。そして、切出し部のスクリューを減速モータに直結し、該モータの駆動時間分だけスクリューを回転させることによって定量切出しが行えるように工夫されている。
【００１０】
ところが粉末塗装装置は、基本的に数分〜数十分といった連続塗装を前提としているため、通常０．１秒前後の間欠塗布周期で繰り返し行われる粉末冶金用圧粉成形装置には適用し難い。特に上記粉末塗装装置では、定常噴霧供給状態に達した後の粉末送給量はほぼ一定に保たれるが、定量切出し用スクリューの駆動源である駆動モータの立ち上り時の粉末送給量は不安定でかなりの変動が避けられず、且つ、立ち上り時間だけでも秒単位の時間を要するため、間欠作動周期が例えば０．１秒〜数秒といった極めて短周期である粉末冶金用型内潤滑剤の間欠供給に適用することは実質的に不可能である。
【００１１】
更に特開２００１−２９８４８号公報には、スクリュータイプの定量切出しを行うに際し、複数の電磁バルブを用いた制御運転を行うことによって、供給される粉末の噴霧ダレを防止する方法が開示されている。しかしこの方法も、基本的には粉末を循環させながら複数の電磁バルブの切換えによって粉末の間欠供給を行うものであり、前述した循環に由来する問題はそのまま留保されており、且つ例えば数秒以下といった短サイクルでの安定した定量間欠供給に対応することはできない。
【００１２】
更にそれら何れの方法でも、所定量の粉末が噴霧ノズル方向へ確実に送られたかどうかを自動的に検知する機構までは付属されておらず、例えば粉末冶金用圧粉成形などで何らかのトラブルにより型内潤滑用の粉末潤滑剤が正常に噴霧されない事態が生じると、圧粉成形金型内で焼付きが発生し、圧粉成形体の品質が損なわれる他、金型やプレス装置の破損に繋がる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、例えば粉末冶金用型内潤滑成形などを行う際に、例えば１／１０〜数秒、或いはそれよりも短い極めて短いサイクルで型内潤滑剤などの粉末を金型内へ間欠供給する場合でも、所定量の粉末を安定して確実に定量供給することのできる間欠塗布装置を提供し、或いは更に、該間欠塗布装置の有する特性を粉末冶金用の型内潤滑に有効に活用した圧粉成形装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明にかかる粉末の間欠塗布装置とは、粉末供給部、該粉末供給部に接続した定量切出し装置、該切出し装置を駆動する駆動モータ、該定量切出し装置から切り出された粉末を気流輸送する輸送管路、該粉末を被塗布部へ噴霧供給するノズルを備え、前記駆動モータから前記切出し装置への駆動力の伝達と切断を短時間周期で繰り返すクラッチ機構を備えてなるところに要旨が存在する。
【００１５】
本発明の間欠塗布装置においては、上記気流輸送管路及び／又は噴霧供給ノズルに、前記粉末を帯電させる帯電部が設けられ、被塗装物に対して粉末を静電付着し得る様にしたものは、好ましい実施形態として推奨される。また、該帯電部を、前記気流輸送管路に設けられて摩擦帯電により粉末を帯電させる構成とし、該帯電部で与えられた帯電圧を検知する検知装置によって帯電電圧を検知可能にしたもの、あるいは更に、該検知装置に付帯して制御装置を設け、該検知装置で検知される帯電電圧が、制御装置に予め入力された設定帯電電圧範囲を外れた時は、該帯電電圧の異常を検知してアラーム装置を作動させる機構を設けておけば、粉末の静電付着量の異常を作業者が即座に知ることができるので好ましい。また上記制御装置に、上記静電付着量の異常を検知すると同時に当該設備を停止させる自動停止機構を設けておけば、粉末送給量の異常によって引き起される問題を未然に回避できるので好ましい。
【００１６】
従ってこの間欠塗布装置は、粉末冶金用粉末を圧粉成形する際に、金型内面へ型内潤滑剤を間欠塗布するための装置として有効に活用できる。
【００１７】
また本発明に係る圧粉成形装置は、上述した粉末の間欠塗布装置を圧粉成形用金型に接続してなり、該金型による圧粉成形周期に合わせて、前記クラッチ機構によって粉末の定量切出し装置を間欠駆動させ、粉末噴霧供給ノズルから金型内面へ粉末潤滑剤を間欠供給する制御機構を備えてなるところに要旨が存在する。
【００１８】
この装置を用いて圧粉成形を短い間欠周期で連続操業するに当っては、前記検知装置により検知される帯電電圧が、制御装置に予め入力された設定帯電圧範囲を外れた時は、該帯電圧の異常を検知してアラーム装置を作動させ、或いは異常信号を圧粉成形用金型の駆動源に伝えてその作動を停止させる機構を設けておけば、特に粉末潤滑剤の供給不足によって起りがちな型潤滑不足に起因する圧粉成形不良や焼付き事故を未然に防止できるので好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態および実施例】
上記の様に本発明は、粉末を極めて短い周期で間欠供給する際に、当該短いサイクル内で所定量の粉末を安定して確実に定量供給可能にしたところに基本的特徴を有するもので、供給される粉末の種類は特に制限されないが、本発明の前記特徴が最も有効に活かされるのは、型内潤滑法を採用して粉末冶金のための圧粉成形を行う際に、金型への型内潤滑剤の間欠供給を自動的に行う場合であるから、以下も当該型内潤滑圧粉成形法を主体に、代表例を示す図面を参照しつつ本発明をより具体的に説明していく。
【００２０】
しかし、本発明はもとより下記図示例によって制限されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例を示す概略説明図であり、スクリュー機構を利用した定量切出しフィーダとエア搬送・噴霧機構を採用し、型内潤滑圧粉成形を行う場合を示している。
【００２２】
図中、１は粉末潤滑剤供給ホッパー、２は撹拌翼、３は撹拌用モータ、４は加振機、５は定量切出し用スクリュー、６は駆動モータ、７は電磁クラッチ、８は定量供給ホッパー、９は粉末気流送給装置、１０は帯電部、１１はアラーム装置、１２は吹付けノズル等を備えた圧粉成形金型装置、１３は自動制御部を夫々示している。
【００２３】
この装置は、撹拌モータ３により駆動する撹拌翼２と加振器４が設けられた粉末潤滑剤供給ホッパー１の下部に、定量切出し用スクリュー５が接続されている。そして該スクリュー５は、電磁クラッチ７を介して駆動モータ６に接続されており、後述する如く圧粉成形金型装置１２の作動（金型の開放→型内潤滑剤の塗布→原料粉末の供給→圧粉成形→金型の開放→圧粉成形体取出し）サイクルに合わせて、粉末潤滑剤を金型方向へ定量供給すべく、電磁クラッチ７によって間欠駆動される。
【００２４】
即ち、粉末潤滑剤供給ホッパー１の下部に接続されたスクリュー５は、電磁クラッチ７の切換え周期に応じて間欠駆動し、所定量の粉末潤滑剤を間欠的に供給ホッパー８方向へ送り出す。図中１４は流動エア装置であり、粉末潤滑剤供給ホッパー１から流下してくる粉末潤滑剤が、該ホッパー１の下方やスクリュー５との連通部で詰ったり棚吊りを起こして定量切出しが不安定になるのを防止するため、該連通部の下方から流動用のエアを供給し、スクリュー５の回転に応じた粉末潤滑剤の定量切出しを安定化させる機能を果たす。
【００２５】
スクリュー５の先端から所定量づつ定量供給ホッパー８へ切り出された粉末潤滑剤は、粉末気流送給装置９で、例えばベンチュリー機構などによりキャリアガス（通常は空気）によって輸送管路Ｌ方向へ吸引・排出され、全量が下流側へ搬送される。
【００２６】
輸送管路Ｌにおける圧粉成形金型装置１２よりも上流側には帯電部１０が設けられており、管路Ｌ内を輸送される粉末潤滑剤は、該帯電部１０を通過する過程で帯電された後、圧粉成形金型装置１２方向へ送られる。該帯電部１０は、例えば図２に示す如く内壁面をポリフルオロエチレンの如き帯電性の高い素材によって構成されており、該帯電部を粉末が通過する過程で該内周面と粉末との摩擦によって当該粉末の帯電が行われる。尚この装置では、粉末に与える帯電量を一定にするため、帯電部１０の内周壁のみを高帯電性素材で構成し、帯電部１０以外の輸送管路Ｌは極力摩擦帯電を起こし難い素材によって構成する。
【００２７】
従ってこの帯電部１０では、管路Ｌ内を輸送されてくる粉体の量と流速が一定である限り、当該粉末には一定の帯電圧が与えられることになり、その帯電量は帯電信号として常時検知される。そして粉体の定量切り出しラインで異常が生じた場合は、該帯電部１０を通過する粉末量の変動によって帯電圧が変動し、この変動は演算検知部で直ちに検知される。そしてその信号は直ちにアラーム装置へ送られ、或いは成形金型装置１２に対して停止信号を出するが、この点については後述する。
【００２８】
なお粉末を帯電させるための手段としては、上記の様な摩擦帯電法の他、例えば粉末を金型キャビティー内へ吹き込む際のノズル等の先端にコロナ放電部を設け、気流輸送されてくる粉末にコロナ放電することによって帯電させる方法等を採用することも可能である。この場合、アラーム装置による検知はコロナ放電による帯電圧ではなく、別途摩擦帯電部を設けることによって検知する。
【００２９】
帯電部１０で帯電された粉末は、その後、圧粉成形金型装置１２に臨んで配置された粉末供給ノズルから金型内へ吹き込まれ、キャビティー内面に静電塗布される。
【００３０】
図３〜７は、圧粉成形金型装置１２の具体的な構造と作動機構を例示する概略断面説明図であり、固定タイプのダイスＤと上下動式のパンチＰ１，Ｐ２を主たる構成要素とするもので、ダイスＤの内周壁とパンチＰ１，Ｐ２の上下面で囲まれるキャビティー内に圧粉成形用の金属粉末を充填し、パンチＰ１，Ｐ２により上下方向から加圧することによって圧粉成形が行われる。
【００３１】
図中Ａは金属粉末供給装置、Ｎはその先端位置に取付けられた粉末潤滑剤供給ノズルを示しており、圧粉成形に当っては、パンチＰ２を所定位置まで降下させて所定のキャビティー形状を確保した上で、まず粉末潤滑剤供給ノズルＮからキャビティー内へ粉末潤滑剤を供給し、前記帯電部１０で与えられた静電気を利用してキャビティー内壁面に粉末潤滑剤を塗布する。この時点で、金属粉末供給装置Ａ内には、圧粉成形用の原料である金属粉末Ｍｅを装入しておく（図３）。
【００３２】
次いで、ノズルＮからの粉末潤滑剤の供給を停止すると共に、ロッドＲを作動して金属粉末供給装置Ａを進出させ、キャビティー内へ所定量の金属粉末を供給する（図４）。その後、ロッドＲを作動して金属粉末供給装置ＡおよびノズルＮをキャビティー位置から退避させると、金型キャビティー内には所定量の金属粉末が充填されることになる。引き続いて、図５に示す如く上側のパンチＰ１を降下させ、必要によっては下側のパンチＰ２も同時に上昇させることによって、圧粉成形を行う（図６）。
【００３３】
圧粉成形が完了した後は、パンチＰ１を上昇させると共に、ダイＤを降下させ（及び／又はパンチＰ２を上昇させ）ることによって、圧粉成形体Ｓをキャビティーから露出させた後、図示しないプッシャーなどによって該成形体Ｓを金型装置１２外へ排出する（図７）。
【００３４】
そして、圧粉成形体の排出が完了した後は、再び図３に示す工程に戻り、ロッドＲを作動して粉末潤滑剤供給ノズルＮを金型のキャビティー位置まで進出させた後、ノズルＮから粉末潤滑剤を噴霧してキャビティー内面に塗布する。
【００３５】
こうした、キャビティー内面への粉末潤滑剤の塗布→金属粉末の定量供給→パンチＰ１，Ｐ２による圧粉成形→圧粉成形体Ｓの取り出し、からなる一連の工程を１サイクルとして、圧粉成形を例えば３〜３０回／分といった非常に短い周期で間欠的に繰り返すことにより、間欠的且つ連続的に圧粉成形が行われる。
【００３６】
こうした間欠操業を円滑に遂行するには、金型装置１２の前述した間欠作動周期に合わせて、所定量の粉末潤滑剤を安定してキャビティー内へ供給して間欠塗布することが必要となるが、このとき、本発明に係る図１に例示した様な粉末の間欠供給装置がその機能を遺憾なく発揮し、粉末潤滑剤の安定供給を保障する。以下、再び図１の図示例に沿って粉末潤滑剤の間欠送給機構を説明する。
【００３７】
この設備は自動制御部１３で集中管理できるように構成されており、該自動制御部１３には、前記撹拌用モータ３、加振機４、定量切出しスクリュー５の駆動モータ６、電磁クラッチ７、粉末気流送給装置９、流動エア供給部１４などの駆動源が電気的に接続されると共に、帯電部１０の電圧検知部などやアラーム装置１１、更には上記圧粉成形金型装置１２における前記パンチＰ１，Ｐ２や金属粉末供給装置Ａ、粉体供給ノズルＮを進退させるロッドＲ等の進退作動源などが電気的に接続され、上記一連の工程を自動的に制御運転できる様に構成されている。
【００３８】
より具体的に説明すると、自動制御部１３には例えばタイマー１〜４等とエア調節器１，２等が内蔵されており、タイマー１では、前述した金型装置１２におけるパンチＰ１，Ｐ２，ロッドＲの上下動または進退、粉末潤滑剤供給ノズルＮの開閉などの間欠作動周期に合わせて、電磁クラッチ７の間欠駆動を含めた粉末潤滑剤供給のタイミングを図る。またタイマー２〜４では、スクリュー５から定量的に切り出されてくる粉末潤滑剤の全量を下流側へ確実に送給し得るよう、タイマー２では予備噴射時間、タイマー３では切出し時間、タイマー３では後噴射時間をそれぞれ調整すると共に、エア調節部１では搬送用空気圧、エア調節部２では流動用空気圧の調整が行われる。
【００３９】
そしてこれらを、前記圧粉成形金型装置１２におけるパンチＰ１，Ｐ２や金属粉末供給装置Ａ、粉体供給ノズルＮを進退させるロッドＲの進退作動源などの間欠作動周期に合わせて作動させることにより、金型キャビティーへの粉末潤滑剤の間欠送給を行う。
【００４０】
例えば図８は、粉末潤滑剤切出し部におけるタイマー作動例を示す説明図で、駆動モータ６は連続的に駆動されており、粉末潤滑剤供給時期に合わせて電磁クラッチ７を間欠作動させることによって、スクリュー５から粉末潤滑剤の定量切出しを行う。この際、搬送用エアと補助エアは、定量切出しされた粉末潤滑剤のすべてを下流側へ確実に送給し得るよう、電磁クラッチ７の作動時間を跨いで前後に若干長時間供給すると共に、撹拌モータ３や加振器４は、次工程で切り出される粉末潤滑剤が確実に定量切出しスクリュー５へ送り込まれるよう、電磁クラッチ７の停止後も若干延長して作動させる。
【００４１】
こうした間欠駆動時間は、前述したタイマー機構によって自動制御される。タイマーの設定時間は、圧粉成形体の寸法や形状、目標生産性などに応じて任意に調整し得るもので、制限的に解釈されるべきではないが、一般的な目安としては、例えばＴ１は０．１〜１０秒、Ｔ２は０．１〜３秒、Ｔ３は０．１〜５秒（精度は０．０１秒単位で保障できることが望ましい）、Ｔ４は０．１〜３秒程度と考えればよい。
【００４２】
即ち本例によれば、電磁クラッチを介して駆動モータに定量切出し装置を接続して間欠駆動させると共に、搬送エアを用いた安定送給を実現することで、従来例では短サイクルの間欠塗布が困難であった型内潤滑を採用した間欠圧粉成形を、非常に短いサイクルで効率よく実施することが可能となる。
【００４３】
なお図示例では、定量切出し装置として最も汎用性の高いスクリュー機構を用いた例を示したが、これに限定されるわけではなく、テーブルフィーダやバケットフィーダ等の定量切出し機構を採用することも勿論可能である。また、粉末供給ホッパー１の具体的構造も、定量切出し装置の切出し機構等に合わせて任意に変更できるし、気流送給装置９などの具体的な構成も、要は定量切出しされてくる粉末の全量を確実に気流搬送し得る機能を備えたものであれば、具体的な構造などは一切制限されない。
【００４４】
ところで、本発明を利用して実際に粉末潤滑剤の定量供給と型内潤滑および圧粉成形を実施すれば、電磁クラッチを用いた間欠定量切出しによって切出し量の変動を可及的に少なく抑えることができるが、雰囲気の湿度変化等による粉末潤滑剤の流動特性の変動、或いは送給用エアの僅かな圧力変動等を含めた定量切出し部の変動によっては、粉末潤滑剤の送給量が微妙に変化することもあり得る。そして、特に粉末潤滑剤の送給量不足が起ると、圧粉成形金型の内面が型潤滑不足となり、金型内面で焼付きを起こしたり圧密不足になるなど、圧粉成形不良を生じたり金型を損傷させる原因になる。
【００４５】
従って本発明の好ましい態様では、こうした事態も想定し、間欠送給される粉末潤滑剤の送給量を常時検知し、送給量の許容範囲を超える変動が生じた時はそれを即座に検知し、アラーム装置によって直ちに作業者に知らしめ、或いは、直ちに圧粉成形金型装置の作動を停止させる自動停止機構を設けておくことが望ましい。
【００４６】
前掲の図２は、上記の様な粉末潤滑剤の送給異常、特に送給不足が生じた時に、その異常を自動的に検知してアラーム機構によって作業者に知らしめるか、より好ましくは当該検知信号によって少なくとも圧粉成形金型装置の作動を自動的に停止させ、成形不良品の発生や金型装置の損傷事故を未然に阻止できるようにした機構を示している。
【００４７】
即ち図２で先に説明した如く、図示する帯電部１０では、内周面をポリフルオロエチレンの如き帯電性の高い素材によって構成し、その内部を気体同伴で通過する粉末を内周面との摩擦によって帯電させる機構を採用している。この帯電機構は、流路抵抗をあまり増大させることなく、粉末を簡単且つ迅速に帯電せしめ得るといった利点に加えて、当該帯電部１０内を通過する粉末の帯電量を帯電圧として外部から簡単に検知し得るという利点を有している。しかも本発明者らが確認したところによると、この様な摩擦帯電を採用した場合、帯電部１０から外部へ取り出される帯電圧を検知すれば、帯電されながら搬送される粉末の送給量自体を正確に検知し得ることが確認された。
【００４８】
本発明ではこうした知見を基に、摩擦帯電方式を採用する場合に、当該摩擦帯電部で粉体送給時の帯電圧を測定することによって粉体の送給量を検知し、該検知信号を基にして粉体送給量の変動を即座に検知すると共に、その変動を作業者に直ちに知らしめ、特に送給量不足となった場合は、圧粉成形金型装置を自動的に停止させる安全機構として有効活用することを、好ましい実施形態として推奨する。
【００４９】
具体的には、図２に示す如く、帯電部１０に付帯して帯電信号処理機構１５を設けておき、該処理機構１５内に設けた演算処理部には、粉末を定常状態で搬送する際に生じる帯電量に応じた帯電電圧を標準電圧として予め入力しておく。そして、粉末の間欠送給時には、粉末を帯電送給する際に生じる実際の帯電電圧を必要により電圧変換して常時検知できる様に構成し、該帯電電圧を予め設定した標準電圧と比較することによって、搬送される粉末の量を求める。そして、実際の搬送時における粉末の帯電電圧が、予め設定された標準電圧の許容範囲を下回ったときは、その信号を圧粉成形金型装置１２の間欠駆動源に伝え、該金型装置１２の駆動停止を指示する。なお該帯電信号処理機構１５は、図示する如く帯電部１０に付帯して独立して設けることも可能であるが、通常は、前記図１に示したような自動制御部１３に組み込んで自動制御される。
【００５０】
図９は、この際の帯電電圧の変動パターンを例示する図であり、正常状態の間欠送給時に帯電部で検知される帯電電圧は約８Ｖでほぼ一定であり、この帯電電圧が維持される限り、粉末の間欠送給量（１サイクル当たりの送給量）は一定に保たれている。しかし、粉末切出し部の異常などにより帯電部を通過する粉末の量が減少した場合、その状態は直ちに帯電電圧の減少として表われる。従って、前記帯電信号処理機構１５に正常状態の帯電電圧の下限値を予め入力しておき、実測される帯電電圧が当該設定値を下回ったときは、その信号をアラーム機構１１に伝え、或いは圧粉成形金型装置１２の駆動停止信号として出力するように制御ラインを組めばよい。
【００５１】
この様な自動検知機構や自動停止機構を付属せしめておけば、前記切出し部から搬送されて金型装置１２へ送り込まれる粉末潤滑剤に僅かな送給量異常が生じた場合でも、その異常を速やかに検知し得ると共に、自動停止機構を作動させることで、不良成形品の発生を未然に防止できると共に、金型の焼付き等に由来する金型装置の損傷などを未然に防止することができるので好ましい。
【００５２】
次に、電磁クラッチを用いた間欠供給装置を採用して粉末潤滑剤を間欠送給したときのサイクル毎の送給量の変動と、従来法を採用したときの同送給量の変動を比較するため、下記の実験を行った。
【００５３】
即ち、粉末としてステアリン酸亜鉛（平均粒径；１２μｍ）を使用し、図１に示した様な本発明の間欠送給装置と、市販のエアインジェクションタイプの間欠供給装置、およびスクリュータイプの粉体塗料塗装装置を用いて夫々間欠送給を行った場合について、粉末送給量の変動量を比較し、結果を表１に示した。但し、各装置の仕様は下記の通りとし、ｎ数はいずれも２０回とした。
【００５４】
［本発明の間欠送給装置］
スクリュー切出し方式を採用し、圧縮空気をキャリアガスとして用いて搬送する方式、切出し量；０．０３〜１．０ｇ／回、間欠送給切換え時間；０．２〜１．０秒、スクリュー回転数；２０〜１６０ｒｐｍ。
【００５５】
［市販のエアインジェクション間欠供給装置］
粉末をキャリアガスにより吸引し、吸引時間によって塗布量を調整する方式、塗布量；０．０３〜１．０ｇ／回、吸引時間；０．０１〜０．３０秒。
【００５６】
［スクリュータイプの粉体塗料塗装装置］
スクリュー式定量切出し方式、切出し量；０．５〜１．０ｇ／回、間欠送給切換え時間；１．０秒（１．０秒以下の短時間切換えは実質的に不可）、スクリュー回転数；１０〜２０ｒｐｍ。
【００５７】
【表１】
2004010947.tif 000003
【００５８】
上記表１からも明らかな様に、従来のエアインジェクションタイプの間欠供給装置を使用した場合でも、本発明装置を用いた場合と同程度の微量の間欠供給を実施できるが、本発明装置では切出し量の標準偏差が１／２レベル以下に減少しており、間欠定量供給精度が著しく高められることを確認できる。また、従来から粉体塗料の塗装用として用いられているスクリュータイプの供給装置では、１．０秒以下の短時間の間欠送給が不可能であり、且つ実現可能な間欠サイクルの下限値である１．０秒／回を実施した場合でも、切出し量の標準偏差が非常に大きく、高精度の定量間欠送給にそぐわないことが分る。
【００５９】
以上、本発明の粉体間欠供給装置を、粉末冶金用粉末を型内潤滑成形法によって圧粉成形する際の粉末潤滑剤の間欠供給を代表的に取り上げて説明したが、本発明は、要するに少量の粉末を短い間欠周期で定量的に精度よく送給し得るようにしたところに特徴を有するものであるから、こうした特徴を活かせば、例えば焼結部品のサイジング用潤滑剤の塗布、熱間鍛造における潤滑剤の塗布、錠剤成形による離型剤の塗布、アルミニウムなどの金属容器内面へのフッ素系粉末樹脂などの内面コーティング、オートバイのタイヤ用スポーク内面への防錆用粉体樹脂の塗布など、様々の分野で有効に活用できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、粉末供給部、該粉末供給部に接続した定量切出し装置、該切出し装置を駆動する駆動モータ、該定量切出し装置から切り出された粉末を気流輸送する輸送管路、該粉末を被塗布部へ噴霧供給するノズルを備えた粉末塗布装置において、特に、駆動モータと定量切出し装置を電磁クラッチを介して接続し、該クラッチの切り替えにより定量切出し装置を短い周期で間欠作動させることによって、所定量の粉末を高精度で間欠塗布し得ることになった。
【００６１】
そして該間欠塗布装置における気流輸送管路に、気流輸送される粉末を摩擦帯電させる帯電部を設け、該帯電部で粉末に与えられる帯電圧によって粉末の送給量を自動的に検知し、送給不足となったときはその信号によってアラーム装置を作動させ、或いは粉末塗布装置を自動停止するような制御機構を設けておけば、塗布不足による欠陥製品の発生を未然に防止することができ、製品歩留りを高めることが可能となる。更には、粉末の供給不足に起因して生じることのある設備への過負荷も軽減できる。
【００６２】
従ってこの間欠塗布装置は、例えば粉末冶金用粉末を圧粉成形する際に、金型内面へ型内潤滑剤を間欠塗布するための装置などとして有効に活用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉末の間欠塗布装置を用いた型内潤滑圧粉成形装置の全体構成を示す説明図である。
【図２】帯電部の構成と、帯電圧を利用した粉末供給量の検知・制御機構を例示する説明図である。
【図３】圧粉成形金型装置の具体的な構造と作動機構の例を示す概略説明図である。
【図４】圧粉成形金型装置の具体的な構造と作動機構の例を示す概略説明図である。
【図５】圧粉成形金型装置の具体的な構造と作動機構の例を示す概略説明図である。
【図６】圧粉成形金型装置の具体的な構造と作動機構の例を示す概略説明図である。
【図７】圧粉成形金型装置の具体的な構造と作動機構の例を示す概略説明図である。
【図８】粉末潤滑剤切出し部におけるタイマー作動例を示す説明図である。
【図９】帯電部で検知される帯電電圧の変動パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１　　粉末潤滑剤供給ホッパー
２　　撹拌翼
３　　撹拌用モータ
４　　加振機
５　　定量切出し用スクリュー
６　　駆動モータ
７　　電磁クラッチ
８　　定量供給ホッパー
９　　粉末気流送給器
１０　帯電部
１１　アラーム装置
１２　圧粉成形金型装置
１３　自動制御部
１４　流動エア供給部
１５　帯電信号処理機構
Ｌ　　送給管路
Ｄ　　ダイス
Ｐ１、Ｐ２　パンチ
Ａ　　金属粉末供給装置
Ｎ　　粉末潤滑剤供給ノズル
Ｒ　　ロッド
Ｍｅ　粉末冶金用金属粉末
【図１】
2004010947.tif 000004
【図２】
2004010947.tif 000005
【図３】
2004010947.tif 000006
【図４】
2004010947.tif 000007
【図５】
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【図６】
2004010947.tif 000009
【図７】
2004010947.tif 000010
【図８】
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【図９】
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