(57)【要約】【課題】  乾式等方圧加圧装置の成形ゴム型内への原料粉末供給時に、この成形ゴム型内での原料粉末の充填状態を生産性の低下を伴わずに短時間で検知し、原料粉末の安定供給を保証できる機構を提供することである。【解決手段】  成形ゴム型に、その上方から原料粉末を供給する管状の給粉ノズルを備えた乾式等方圧加圧装置の給粉装置において、前記給粉ノズル１をその中途で、原料粉末計量供給装置８側の給粉部１ａが斜め方向となるように屈曲させ、この屈曲により生じた、成形ゴム型５に供給された原料粉末Ｐの上端面Ｕに対向する部位１ｃに、ピストンロッド２ａの先端に平板状のセンサー部６を設けた昇降シリンダセンサー２を装着したのである。前記計量供給装置８で、計量された原料粉末Ｐの成形ゴム型５内での上端面Ｕの位置が、センサー部６が接触することで検出でき、成形ゴム型５内へ原料粉末Ｐを適正に供給することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形ゴム型に、その上方から原料粉末を供給する管状の給粉ノズルを備えた乾式等方圧加圧装置の給粉装置において、前記給粉ノズルに、成形ゴム型に充填された原料粉末の上端面の位置を検出する粉面検出手段を、そのセンサー部が前記原料粉末の上端面に対向するように設けたことを特徴とする乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【請求項２】
前記粉面検出手段を、昇降シリンダのピストンロッドの先端部が原料粉末の上端面に接触することにより、前記上端面の位置を検出するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【請求項３】
前記ピストンロッドの先端に凹環状部が設けられ、この凹環状部の凹部に、前記成形ゴム型と同心状に配置されたマンドレルの先端部を収容することにより、前記環状部の環状側壁の下面を原料粉末の上端面に接触させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【請求項４】
前記粉面検出手段が非接触式の距離センサーである請求項１に記載の乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【請求項５】
前記給粉ノズルをその中途で、原料粉末の供給端側が斜め方向となるように屈曲させ、この屈曲により前記成形ゴム型に充填された原料粉末の上端面に対向するようになった前記給粉ノズルの部位に、前記粉面検出手段を設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【請求項６】
前記粉面検出手段によって検出した原料粉末の上端面の位置に基づいて、前記給粉ノズルへの原料粉末の供給量を制御する手段を設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の乾式等方圧加圧装置の給粉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乾式等方圧加圧装置（乾式ＣＩＰ装置）の成形ゴム型内に原料粉末を供給する給粉装置に係り、具体的には原料粉末の定量供給を検知する機構を備えた給粉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式等方加圧装置で、セラミックスやカーボンなどの原料粉末を成形ゴム金型に供給する給粉装置としては、例えば、図５に示す給粉装置が開示されている（特許文献１参照）。この給粉装置の給粉ノズル２１は、金属製の給粉管２２と、その外側に同心状に設けた通気管２３と、合成ゴム製のリング状パッキン２４とから構成され、通気管２３の上方に排気口２５が設けられている。前記給粉管２２の上端部の厚肉に形成された外周面に給粉用ホース２６の取り付けねじが形成され、この給粉ホース２６は、一端側で給粉管２２に接続され、他端側で、図示を省略した原料粉末定量供給装置を介して原料粉末Ｐの供給源に連通している。また、この給粉管２２の厚肉部の下面と通気管２３の上端面とが周方向に溶接され、給粉管２２と通気管２３との間に気体が自由に流通できる間隙が形成され、給粉ノズル２１は、前記間隙を流通する気体が排気口２５からのみ排出される二重管構造になっている。そして、この給粉ノズル２１は、乾式等方圧加圧装置の高圧容器の上蓋２７の開口部２７ａに挿通され、その下端に周設したパッキン２４の先細りテーパ部を成形ゴム型２８の上端内周面に当接させて、前記高圧容器に装着されている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６４−４２７９９号公報
【０００４】
前記給粉ノズル２１を用いて乾式等方圧加圧装置の、下パンチ２９が組み込まれた成形ゴム型２８内に原料粉末Ｐを供給すると、この供給粉末の成形ゴム型２８内への充填に伴い、供給粉末とともに流入した気体と成形ゴム型２８内の気体とは、矢印で示す流路を経て排気口２５から流出する。そして、この気流に随伴して上昇する原料粉末は、成形ゴム型２８の上端面に堆積せず、また、流出する気体は排気口２５からのみ外部に流出するため、この気体に随伴して流出する原料粉末の捕捉・回収が容易となり、連続操業に支障を来たすなどの従来の問題点を解消することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記給粉装置では、原料粉末定量供給装置での重量計量または容積計量により、原料粉末Ｐの供給量を制御しているものの、成形ゴム型２８内に原料粉末が投入された実際の状態、即ち成形ゴム型２８内での原料粉末Ｐの上面レベル（上端面）を検出する機構を備えていない。このため、原料粉末定量供給装置での計量が正常であっても、原料粉末Ｐの成形ゴム金型２８への安定供給が、加圧成形前に最終的に保証できないという問題点がある。また、成形ゴム型２８に供給された原料粉末Ｐの上端面、即ち充填状態の検知は、生産性を低下させないために短時間で行なう必要がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、乾式等方圧加圧装置の成形ゴム型内への原料粉末供給時に、この成形ゴム型内での原料粉末の充填状態を生産性の低下を伴わずに短時間で検知し、原料粉末の安定供給を保証できる機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【０００８】
即ち、成形ゴム型に、その上方から原料粉末を供給する管状の給粉ノズルを備えた乾式等方圧加圧装置の給粉装置において、前記給粉ノズルに、成形ゴム型に充填された原料粉末の上端面の位置を検出する粉面検出手段を、そのセンサー部が前記原料粉末の上端面に対向するように設けたのである。
【０００９】
このようにすれば、成形ゴム型内に供給された原料粉末の実際の上端面、即ち粉面を検出することができ、原料粉末量の過少による非充填部位への加圧（空打ち）や、原料粉末量の過多による加圧成形後の成形体の成形ゴム型内での詰まりによる取出し不良、さらには、原料粉末量の過少および過多による形状不良を防止することができ、成形品の品質が向上する。また、前記粉面検出手段は給粉ノズルに設ける機構であるため、粉面検出に要する時間がごく短時間で済み、成形サイクルタイムの損失を最小限に抑えることができ、生産性を阻害しない。
【００１０】
前記粉面検出手段を、昇降シリンダのピストンロッドの先端部が原料粉末の上端面に接触することにより、前記上端面の位置を検出するように形成することが望ましい。
【００１１】
このようにすれば、上記ピストンロッドのストローク量（変位）に基づいて、簡便に成形ゴム型内に供給された原料粉末の上端面（粉面）を検出することができる。
【００１２】
前記ピストンロッドの先端に凹環状部を設け、この凹環状部の凹部に、前記成形ゴム型と同心状に配置されたマンドレルの先端部を収容することにより、前記環状部の環状側壁の下面を原料粉末の上端面に接触させて前記上端面の位置を検出することもできる。
【００１３】
このようにすれば、成形ゴム型内に同心状にマンドレルを配置してパイプ形状の成形体に加圧成形する場合でも、型内に充填された原料粉末の上端面から突出するマンドレルの先端部が凹環状部の凹部に収めることができるため、突出した
マンドレルの先端が障害とならずに、この凹環状部の環状側壁の下面を原料粉末の上端面に接触させることができる。
【００１４】
前記粉面検出手段として、非接触式の距離センサーを用いることもできる。
【００１５】
レーザー式や超音波式などの非接触式の距離センサーにより、原料粉末の上端面までの距離を測定することによっても、前記成形ゴム型内でのこの上端面の位置を検出することができる。非接触式の距離センサーでは、前記昇降シリンダを用いた場合などの接触式センサーに比べて、誤動作の危険性がなくなる。
【００１６】
前記給粉ノズルをその中途で、原料粉末の供給端側が斜め方向となるように屈曲させ、この屈曲により前記成形ゴム型に充填された原料粉末の上端面に対向するようになった前記給粉ノズルの部位に、前記粉面検出手段を設けることが望ましい。
【００１７】
このようにすれば、前記粉面検出手段を、成形ゴム型内に充填された原料粉末の上端面に対向して、給粉ノズルに簡便に取り付けることができ、前記型内での上端面の位置をごく短時間で検出することができる。
【００１８】
前記粉面検出手段によって検出した原料粉末の上端面の位置に基づいて、前記給粉ノズルへの原料粉末の供給量を制御する手段を設けることが望ましい。
【００１９】
このように、原料粉末の上端面の位置検出結果を供給側にフィードバックすることにより、最適給粉条件を自動的に設定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、乾式等方圧加圧装置の給粉ノズルに設けた接触式または非接触式のセンサーを用いて、中実成形体のみならず、中空成形体を加圧成形する場合でも、成形ゴム型内に供給された原料粉末の上端面の位置を実際に検出するようにしたので、適正量の原料粉末が成形ゴム型内に供給、充填された状態で加圧成形される。それにより、原料粉末の過少または過多による成形上のトラブルを解消でき、かつ、成形体の品質を向上させることができる。
【００２１】
また、前記接触式または非接触式センサーを、給粉ノズルをその中途で屈曲させることにより成形ゴム型に充填された原料粉末の上端面に対向するようになった部位に設けるようにしたので、給粉ノズルに簡便に取り付けることができ、原料粉末の上端面の位置をごく短時間で検出することができる。それにより、成形のサイクルタイムのロスを最小限に抑えることができ、生産性を阻害せずに済む。
【００２２】
さらに、原料粉末の上端面の位置検出結果を供給側にフィードバックするようにしたので、最適給粉条件を自動的に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、この発明の実施形態を添付の図１から図４に基づいて説明する。
【００２４】
図１は第１の実施形態の乾式等方圧加圧装置の給粉装置を示したもので、この給粉装置は、原料粉末の供給端側の給粉部１ａが斜め方向となるように屈曲させた給粉ノズル１と、接触式粉面検出手段である昇降シリンダセンサー２と、給粉ノズル１の、原料粉末Ｐの投入部１ｂの外周に同心状に設けた通気管３と、先端シール部材４とから形成され、通気管３の上部には排気口３ａが設けられている。昇降シリンダセンサー２は、給粉ノズル１の屈曲により成形ゴム型５に充填された原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）に対向するようになった給粉ノズル１の取付け部位１ｃに、鉛直方向に装着され、そのピストンロッド２ａの先端に、原料粉末Ｐに接触、即ち面接触しやすいように、平板状のセンサー部６が前記上端面Ｕに対向するように設けられている。給粉部１ａは給粉ホース７を介して原料粉末計量供給装置８に接続されている。昇降シリンダセンサー２には、センサー部６によって原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）の成形ゴム型５内での位置を検出するためのリニア変位センサー９が取り付けられている。なお、前記センサー部６は、その接触面６ａを可能な限り大きくして、原料粉末Ｐとの接触面積を大きくすることが望ましい。また、前記給粉ノズル１は、その投入部１ｂと通気管３の２重管構造とせずに、排気口３ａを設けた通気管３が原料粉末Ｐの投入部を兼ねるように、単管構造にしてもよい。
【００２５】
前記原料粉末計量供給装置８で、予め設定された重量または容積に計量された原料粉末Ｐが、給粉ホース７を介して給粉ノズル１から供給されて成形ゴム型５内に充填される。充填後、昇降シリンダセンサー２のピストンロッド２ａが、破線で示すように前進してその先端部に設けたセンサー部６が下降し、このセンサー部６が原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）に接触し、その接触抵抗によりピストンロッド２ａの前進が停止する。このときのピストンロッド２ａの前進量がリニア変位センサー９により測定され、この測定値に基づいて成形ゴム型５内の原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）の位置が検出される。この位置検出値が、予め設定した適正位置範囲に収まっているかどうかが、前記リニア変位センサー９に接続された図示省略の比較器で比較される。
【００２６】
前記位置検出値が適正位置範囲に収まっている場合、ピストンロッド２ａが後退して、センサー部６が破線で示した状態から上昇し、実線で示したように、初期の位置に戻る。この後、給粉ノズル１が昇降シリンダセンサー２とともに、成形ゴム型５の上方から移動して退避し、図示を省略した成形用上パンチが成形ゴム型５の上部に入って、成形ゴム型５の下部に組み込んだ、図示省略の成形用下パンチとの間で前記原料粉末Ｐが予備加圧され、成形ゴム型５の外周から放射状に等方圧を作用させて乾式ＣＩＰ成形が行なわれる。一方、前記位置検出値が適正位置範囲から外れて過剰供給された場合には、前記比較器に接続された図示省略の警報機によってアラームが発せられ、乾式ＣＩＰ成形前に異常が知らされる。過少供給の場合には、不足分を演算し、追加供給を行なう。
【００２７】
なお、前記昇降シリンダセンサー２は、原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）の粉面抵抗でそのピストンロッド２ａの前進が停止する必要があるため、その下降推力を非常に小さくできる機構を備えている。また、その駆動方式として、空気圧、油圧などの流体圧駆動、電動のいずれをも用いることができる。前記下降推力を非常に小さくできる機構として、昇降シリンダセンサー２を駆動する空気圧回路または油圧回路に流量調整弁を組み込む機構、昇降シリンダセンサー２のシリンダ内に、前記下降推力を小さくするようにバネを付加する機構を採用することができる。さらに、前記シリンダの内壁とピストンヘッドとの摺動抵抗を考慮したウェイトを付加してピストンロッド２ａを自重で落下させる機構や前記ウェイトの代わりにバネを付加してその反発力を利用する機構を採用することも可能である。
【００２８】
上述のように乾式等方圧加圧装置の給粉装置を構成すれば、原料粉末Ｐの過少および過多による形状不良を防止することができ、また、昇降シリンダセンサー２を給粉ノズル１に設けているため、粉面検出に要する時間がごく短時間で済み、生産性を阻害せずに、適正原料粉末量により成形品の品質を向上させることができる。
【００２９】
図２は、第２の実施形態を示したもので、前記リニア変位センサー９に接続されたプログラムコントローラ１０により、前記位置検出値と予め設定した粉面位置の適正値との差を原料粉末の供給補正量に換算し、この供給補正量を原料粉末計量供給装置８にフィードバックするようにし、原料粉末の成形ゴム型５への供給量が自動補正される。このようにすれば、自動的に成形ゴム型５への適正供給量に修正されるため、原料粉末供給の段取りに時間を無駄に費やさずに済み、生産性の向上および原料粉末の供給工程の無人化が図れる。
【００３０】
図３は、第３の実施形態を示したもので、昇降シリンダセンサー２のピストンロッド２ａの先端部に、図１および図２に示した平板状のセンサー部６の代わりに、凹環状のセンサー部、即ち凹環状部１１を設けている。このようにすれば、成形ゴム型５内に同心状にマンドレル１２を配置してパイプ形状の成形体に加圧成形する場合でも、型内に充填された原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）から突出するマンドレル１２の先端部１２ａを凹環状部１１の凹部１１ａに収めることができるため、突出したマンドレル１２の先端部１２ａが障害とならずに、この凹環状部１１の環状側壁下面１１ｂを原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）に接触させることができる。それにより、成形体がパイプ形状の場合にも、粉面位置検出に昇降シリンダセンサー２を用いることができ、適用対象が拡張される。この実施形態の場合にも、図２に示した原料粉末Ｐの供給量を補正するフィードバック制御を行なうことができる。
【００３１】
図４は、第４の実施形態を示したもので、粉面検出手段として、図１から図３にそれぞれ示した昇降シリンダセンサー２のよう接触式センサーを用いる代わりに、レーザー式または超音波式などの非接触式の距離センサー１３が、成形ゴム型５に充填された原料粉末Ｐの上端面Ｕ（粉面）に対向する給粉ノズル１の部位１ｃに、鉛直方向に装着されている。このような非接触式の距離センサー１３を用いれば、図１から図３にそれぞれ示した昇降シリンダセンサー２の場合のように、センサー部６の機械的昇降がないため、引っ掛かりによる昇降不良等の機械的誤動作が発生せずに済む。また、この非接触式の距離センサー１３を用いた場合でも、図２に示したのと同様に、プログラムコントローラ１０ａを設けて、位置検出値と予め設定した粉面位置の適正値とを比較し、その差に基づいて、原料粉末計量供給装置８に供給補正量をフィードバック制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
乾式等方圧加圧装置（乾式ＣＩＰ装置）により、セラミックスやカーボンなどの粉末を加圧成形する際の、前記原料粉末の成形ゴム型内への適正供給量検知および供給量自動補正に用いることができ、給粉装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の第１の実施形態の接触式粉面検出手段を設けた給粉装置の縦断正面図
【図２】第２の実施形態の給粉量制御手段を設けた給粉装置の縦断正面図
【図３】第３の実施形態の接触式粉面検出手段を設けた給粉装置の縦断正面図
【図４】第４の実施形態の非接触式粉面検出手段を設けた給粉装置の縦断正面図
【図５】従来技術の給粉装置の縦断正面図
【符号の説明】
【００３４】
１：給粉ノズル      １ａ：給粉部                １ｂ：投入部
１ｃ：取付け部位      ２：昇降シリンダセンサー  ２ａ：ピストンロッド
３：通気管          ３ａ：排気口                  ４：先端シール部材
５：成形ゴム型        ６：センサー部            ６ａ：接触面
７：給粉ホース        ８：原料粉末計量供給装置    ９：リニア変位センサー
１０、１０ａ：プログラムコントローラ    １１：凹環状部    １１ａ：凹部
１１ｂ：環状側壁下面  １２：マンドレル        １２ａ：先端部
１３：距離センサー      Ｐ：原料粉末              Ｕ：上端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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