(57)【要約】【課題】粉末成形装置において原料粉末がキャビティ内に均一に充てんされるようにする。【解決手段】粉末成形装置に備えられ、粉末成形装置のダイ上面を摺動されてこのダイ上面に開口するキャビティＣ内に原料粉末Ｍを充てんするシューボックス３０であって、箱状に形成されたシューボックス３０の下端面に、ダイ上面を摺動される摺動板３３が固定され、摺動板３３のシューボックス３０の進退方向前方内周側の下面に、ダイ上面に対して角度をなす斜面が形成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成形装置に備えられ、粉末成形装置のダイ上面を摺動させて該ダイ上面に開口するキャビティ内に原料粉末を充てんするシューボックスであって、
箱状に形成されたシューボックスの下端面に、前記ダイ上面を摺動させる摺動板が固定され、該摺動板の前記シューボックスの進退方向前方内周側の下面に、前記ダイ面に対して角度をなす斜面が形成されていることを特徴とする粉末成形装置のシューボックス。
【請求項２】
粉末成形装置に備えられ、粉末成形装置のダイ上面を摺動させて該ダイ上面に開口するキャビティ内に原料粉末を充てんするシューボックスであって、
箱状に形成されたシューボックスの下端面に、前記ダイ上面を摺動させる摺動板が固定され、該摺動板の前記シューボックスの進退方向前方内周側の下面に、前記ダイ面に対して角度をなす面を形成する半径０．５ｍｍ以上のＲ面が形成されていることを特徴とする粉末成形装置のシューボックス。
【請求項３】
上面にキャビティが開口したダイと、該ダイ上面を摺動させて前記キャビティ内に原料粉末を充てんする請求項１に記載のシューボックスとを備えることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項４】
上面にキャビティが開口したダイと、該ダイ上面を摺動させて前記キャビティ内に原料粉末を充てんする請求項２に記載のシューボックスとを備えることを特徴とする粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結させることにより焼結製品となる圧粉体等を成形するための粉末成形装置、この粉末成形装置において原料粉末を充てんするためのシューボックスおよびシューボックスの摺動板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末成形装置は、ダイ上面に開口するキャビティ内に、ダイおよびダイ上を前後に進退するシューボックスによって原料粉末を充てんし、この原料粉末をキャビティ内で上下パンチによって圧縮して圧粉体を成形する装置である。
シューボックスは、下面に開口部を有する箱状体であって、上方に接続された供給管から原料粉末を供給されている。原料粉末は、シューボックスがキャビティ上に位置したときにシューボックス内からキャビティ内に落下して堆積し、キャビティ上から後退するシューボックスの下端面によってすり切られることにより、キャビティ内にダイ上面と同一面まで充てんされる。
【０００３】
このような粉末成形装置は、ダイが合金工具鋼や高速度工具鋼、超硬合金等からなる金属製であって、シューボックスはアルミニウムや真ちゅう、鉄等で形成されている。このため従来から、シューボックスの下端面にフェルト等の摺動板を設けることにより、ダイに対する円滑な摺動と、原料粉末がシューボックス内からダイ上面に漏えいすることの防止が図られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、焼結製品の形状精度は、圧粉体の密度分布が均一であるほど良好となるが、上述のような粉末成形装置で成形される圧粉体の密度分布は、原料粉末の充てん具合によって変化してしまう。
すなわち、原料粉末がキャビティ上面まで均一に充てんされていないと、圧縮後、充てん量が不足している部分の密度が低くなる。低密度部分は焼結によって高密度部分よりも大きく収縮し、結果的に形状精度の悪い焼結製品が製造されてしまう。
【０００５】
このような問題に対して、原料粉末の流れ方に傾向があり、シューボックスの進退方向の前後で充てん量が異なりがちであることに着目し、原料粉末が充てんされにくいキャビティ前方側に積極的に原料粉末を導くことにより、キャビティ全体に均一に充てんしようとするものもある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−５１０２号公報（段落０００３、図１、図８等）
【特許文献２】
特開平５−５７４９３号公報（段落０００４等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本願発明者は、キャビティ内の充てん量は、シューボックスからダイへ至る原料粉末の流れ方だけでなくシューボックスのかき取りによっても不均一となりうるという知見を得た。
すなわち、原料粉末の上面全体がダイ上面と同一となるようにシューボックスによって原料粉末をすり切ることが困難であり、部分的にダイ上面よりも下方にえぐられることがあるため、キャビティに対する原料粉末の均一な充てんが妨げられている、という問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたもので、粉末成形装置において原料粉末がキャビティ内に均一に充てんされるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る粉末成形装置は、粉末成形装置に備えられ、粉末成形装置のダイ上面を摺動させてこのダイ上面に開口するキャビティ内に原料粉末を充てんするシューボックスであって、箱状に形成されたシューボックスの下端面に、ダイ上面を摺動させる摺動板が固定され、摺動板のシューボックスの進退方向前方内周側の下面に、ダイ面に対して角度をなす斜面が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明に係る粉末成形装置は、粉末成形装置に備えられ、粉末成形装置のダイ上面を摺動させてこのダイ上面に開口するキャビティ内に原料粉末を充てんするシューボックスであって、箱状に形成されたシューボックスの下端面に、ダイ上面を摺動させる摺動板が固定され、この摺動板のシューボックスの進退方向前方内周側の下面に、ダイ面に対して角度をなす面を形成するＲ面が形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明に係るシューボックスは、上面にキャビティが開口したダイと、このダイ上面を摺動させてキャビティ内に原料粉末を充てんする請求項１のシューボックスとを備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明に係るシューボックスは、上面にキャビティが開口したダイと、このダイ上面を摺動させてキャビティ内に原料粉末を充てんする請求項２のシューボックスとを備えることを特徴としている。
【００１３】
これらの発明によれば、ダイ上面およびキャビティ上部の原料粉末をかき取る摺動板に、ダイ面に対して角度をなす斜面、あるいはこのような斜面を形成する半径０．５ｍｍ以上のＲ面が設けられていることにより、キャビティ上面の原料粉末がえぐられにくくなるので、キャビティ内に原料粉末が均一に充てんされやすく、均一な密度の圧粉体を成形することが可能となる。
【００１４】
この斜面、あるいはＲ面により形成される斜面がダイ上面に対してなす角度は、小さすぎても大きすぎても斜面による効果が薄くなるため、１０〜８５°とすることが好ましく、３０〜７０°とすることがより好ましい。またＲ面は、半径が０．５ｍｍ以上であればキャビティ上面の材料をえぐりにくくでき、さらに半径が大きければ斜面が平面である場合と同様の作用を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、ここでいう前後方向とは、シューボックスがキャビティ上に前進する方向を前側、シューボックスがキャビティ上から後退する方向を後側としている。
図１に、本実施形態のシューボックスを備えた粉末成形装置１０の要部を示す。この粉末成形装置１０は一般的なものであり、上下方向に移動自在に設けられた上パンチ１１と、この上パンチ１１の下方に設けられ固定台１２に支持固定された下パンチ１３と、この下パンチ１３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１４と、上パンチ１１と下パンチ１３およびコアロッド１４の間に円筒状のキャビティＣを形成するダイ１５を保持する保持盤１６とが備えられている。
【００１６】
保持盤１６の下面には、固定台１２を摺動自在に貫通するガイドロッド１７が延設されており、このガイドロッド１７の下端は図示しない駆動装置により昇降自在に設けられた下テーブル１８に固定されている。ダイ１５および保持盤１６と面一に設けられた平滑なダイプレート１９には、図示しないエアシリンダなどの駆動装置によって往復駆動されるロッド２０の端部が連結されたシューボックス３０が載置されている。シューボックス３０は、箱状の本体３１の下面に開口部３２を有しており、上部に接続された供給管２１を介して、ホッパーなどからなる原料粉末供給装置２２から原料粉末Ｍを供給されている。
【００１７】
粉末成形を行うには、まずシューボックス３０を内部に原料粉末Ｍを収納した状態で、図の右方に前進させてキャビティＣ上に開口させることによりキャビティＣ内に原料粉末Ｍを充てんし、その後、図の左方に後退させてキャビティＣ内の原料粉末Ｍをダイ１５および保持盤１６と面一にすり切る。そして、上パンチ１１を下降させて原料粉末ＭをキャビティＣ内で圧縮し成形体Ｎを成形した後、上パンチ１１を上昇させ、さらに固定台１２および下パンチ１３を上昇させることにより、下パンチ１３で保持盤１６上に成形体Ｎを押し上げる工程を繰り返すことにより、成形体Ｎを順次成形できるようになっている。
【００１８】
図２にシューボックス３０を示す。このシューボックス３０は、アルミニウム、鉄、真ちゅう等の金属製であり、キャビティＣよりも大きく開口した矩形の開口部３２を下面に向けて配置されている。開口部３２には、図２（ａ）に示すように本体３１の下端面に固定された摺動板３３が備えられている。摺動板３３は、図２（ｂ）に示すように、シューボックス３０の下端面に沿う矩形枠板状の部材であり、フェルト、ウレタンゴム等により形成され、接着剤等によって本体３１の下面に固定されている。したがって、シューボックス３０がダイプレート１９上を進退するときには、本体３１とダイプレート１９との間に位置する摺動板３３がダイプレート１９に対して摺動し、キャビティＣ上の原料粉末Ｍのすり切りを行うことになる。
【００１９】
摺動板３３には、シューボックス３０の進退方向（図２の左右方向）の前方（図２の右方）内周側の下面に面取りが施されており、ダイ１５の上面に対して角度をなす斜面３４が形成されている（図２（ｃ））。この斜面３４は、ダイ１５の上面に対し角度θ＝１０〜８５°、好ましくはθ＝３０〜７０°の角度で設けられて、シューボックス３０の後退方向（図２に左方）下方に向かっており、シューボックス３０がキャビティＣ上に開口部３２を開口させた後、ダイプレート１９上を後退するときに、積み上がった状態の原料粉末Ｍを斜面３４に対向する方向に押しのけることにより、ダイプレート１９上の原料粉末Ｍを浚うとともに、キャビティＣ内に充てんされた原料粉末Ｍの上面をダイ１５上面と面一にすり切り、均す作用をなす。
【００２０】
ここで、この斜面３４の作用に関する実験について説明する。この実験は、シューボックスの進退方向前側と後側とで、シューボックスによって均された原料粉末Ｍの状態を検証するものである。
【００２１】
キャビティＣとして、シューボックスの進退方向前後に２分割した半円筒状の分割キャビティＣ１，Ｃ２を突き合わせて、外周面の半径２８．５ｍｍ、内周面の半径１８．５ｍｍ、深さ４０ｍｍの有底円筒状としたものを用いる（図３）。
このキャビティＣに対して、ダイ１５の上面と面一に、各分割キャビティＣ１，Ｃ２に対して等量の原料粉末Ｍを充てんした上から、この原料粉末Ｍとは色が異なる着色粉末ｍを盛る。そして、シューボックスをキャビティＣ上に開口させて配置し、この状態から後退させて原料粉末Ｍをすり切り、キャビティＣに充てんされた原料粉末Ｍおよび着色粉末ｍの上面をダイ１５と面一に均す。
【００２２】
そして、分割キャビティＣ１と分割キャビティＣ２とを分割して、それぞれに充てんされた原料粉末Ｍの重量を比較する。各分割キャビティＣ１，Ｃ２に充てんされた原料粉末Ｍの重量が等しければ、シューボックスによって全体が均一に均されていると判断できる。
また、着色粉末ｍが原料粉末Ｍ上にどのように残留しているかを目視し、すり切り部分の近傍における原料粉末Ｍの挙動を確認する。
【００２３】
各分割キャビティＣ１，Ｃ２への充てん量の差について、斜面３４を有する摺動板３３を備えたシューボックス３０を用いた場合（実施例）と、図４に示すように斜面を持たない摺動板４１を備え、ダイ１５上面に対して垂直な面４２で原料粉末を均すシューボックス４０を用いた場合（比較例）で比較した。
【００２４】
（１）ダイ１５の上面に対してθ＝４５°の角度をなす斜面３４を幅ｔ＝２ｍｍで設けた場合、分割キャビティＣ１よりも分割キャビティＣ２の方が多く充てんされ、各分割キャビティＣ１，Ｃ２への充てん量の差は０．３１ｇであった。また、着色粉末ｍは、キャビティＣ全体の上面に均一に残留しているようであった。
（２）ダイ１５の上面に対してθ＝４５°の角度をなす斜面３４を幅ｔ＝４ｍｍで設けた場合、分割キャビティＣ１よりも分割キャビティＣ２の方が多く充てんされ、各分割キャビティＣ１，Ｃ２への充てん量の差は０．３４ｇであった。また、着色粉末ｍは、キャビティＣ全体の上面に均一に残留しているようであった。
（３）ダイ１５の上面に対して直角な面４２で原料粉末Ｍをかき取る場合、分割キャビティＣ１よりも分割キャビティＣ２の方が多く充てんされ、各分割キャビティＣ１，Ｃ２への充てん量の差は０．８３ｇであった。また、着色粉末ｍは、前側の分割キャビティＣ１の上面にはほとんど残っておらず、後側の分割キャビティＣ２の上面にわずかに残る程度であり、前側から後側に向かって残留量が多くなるようであった。
【００２５】
以上の実験結果から、キャビティＣの上面を均一に均すために、ダイ１５上面に対して角度θを持つ斜面３４を設けることが効果的で、その幅による影響はあまり大きくないことがわかった。
【００２６】
なお、以上の実施形態において示した各構成部材、その諸形状や組合せ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求に基づき種々変更可能である。
たとえば、摺動板３３の斜面３４は、上述したθ＝４５°の平面に限らず、斜面を形成するＲ面でもよい。すなわち、図５（ａ）に示すような摺動板の下面（摺動面）の接円弧面や、図５（ｂ）に示すような摺動面から立ち上がる円弧面など、シューボックスの後退方向下方に向かう面であれば、上述したように均一に原料粉末を均すことができる。この場合、Ｒ面の半径が大きければ平らな斜面と同様の形状となるが、半径が小さすぎると効果が得られず、原料粉末の上面が部分的にえぐられることになる。Ｒ面の半径は０．５ｍｍ以上とすれば、キャビティに充てんされた原料粉末の上面を平らに均すのに効果的である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粉末成形装置、粉末成形装置のシューボックスおよびシューボックスの摺動板によれば、キャビティに充てんされた原料粉末の上面をダイの上面と面一に、平らに均すことができる。
したがって、キャビティの全体に原料粉末を均一に充てんすることが可能となるので、全体に均一な密度の圧粉体を成形することができ、焼結時に偏った変形を生じにくく、形状精度の優れた焼結製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摺動板を備えたシューボックスで原料粉末の充てんを行う粉末成形装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示すシューボックスを示す断面図（ａ）、下面図（ｂ）である。
【図３】実験に用いたキャビティの上面図（ａ）、断面図（ｂ）である。
【図４】比較例として用いた従来のシューボックスを示す断面図（ａ）、下面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１０  粉末成形装置
１５  ダイ
２１  供給管
３０  シューボックス
３２  開口部
３３  摺動板
３４  斜面
Ｃ  キャビティ
Ｍ  原料粉末
【図１】
2004243401.tif 000003
【図２】
2004243401.tif 000004
【図３】
2004243401.tif 000005
【図４】
2004243401.tif 000006