(57)【要約】【課題】シュートに溜まろうとする粉末を効果的に落下させることができ、シュートを滑走する圧粉体に粉末が付着することを抑えて高品質の圧粉体ひいては焼結体を得る。【解決手段】樋状のプレート本体２２の底板部２２ａに、傾斜の方向に沿って延びる複数の短冊状のプレートフィン２３を、互いに平行に、かつ水平方向に略等間隔をおいて配列し、これらプレートフィン２３上で圧粉体Ｐを滑走させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成形金型装置から下り勾配で傾斜して所定の次工程装置に架け渡され、前記粉末成形金型装置から排出される圧粉体を、次工程装置まで自然滑走させて供給するシュートであって、
前記傾斜の方向に沿って延び、互いに平行に、かつ水平方向に略等間隔をおいて配設された複数のフィンを有し、前記圧粉体が、少なくとも隣り合う２本以上のフィンに載った状態で滑走させられることを特徴とする圧粉体のシュート。
【請求項２】
前記各フィンを振動させる振動付与手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の圧粉体のシュート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形金型装置で成形されて排出された圧粉体を該金型装置から次工程の装置に供給するシュートに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末を圧縮成形して得た圧粉体を焼結して所定形状の製品を得る粉末冶金法は、複雑な形状のものを高い精度で同一寸法、同一形状に、かつ大量に製造する手法としてきわめて好適な方法として知られている。圧粉体は、粉末成形用の金型内に金属粉末を充填して圧縮成形されてから、引き続き焼結炉に搬送されて焼結炉で所定の条件（温度や時間）で加熱され焼結される。粉末成形金型から圧粉体は排出されて焼結炉に搬送されるが、その搬送手段として、傾斜して設けられるシュートが知られている（例えば特許文献１，２等）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５８−５６０２８号公報
【特許文献２】特開平１０−２９１０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シュートは、一般に細長い樋状であって傾斜して設けられ、圧粉体はこのシュートを重力により自然滑走して焼結炉等の次工程の入口に移される。ところで、このようなシュートの滑走面には、圧粉体に付着していた粉末が落下したり、圧粉体が金型のフィード面に落下していた粉末を運んできたりすることにより、粉末が溜まっていることが多い。このため、シュートを滑走する圧粉体に粉末が付着することがあり、そのまま圧粉体が焼結されると、形状が変化したり必要とされる機能が十分に発揮されなかったりといったように品質が低下してしまうおそれがある。そこで、シュートを滑走した後の圧粉体に付着している粉末を、空気を吹き付けたりブラシで擦るなどして除去することが行われている。
【０００５】
ところが、このような粉末の除去方法は、圧粉体が比較的大型であったり単純形状の場合には有効であったが、小型で形状が複雑な製品（例えばギヤやカム等）においては粉末を十分に除去することが困難であった。また、焼結前に粉末除去工程を追加すること自体、工程数が増えて生産性を低下させるものである。そこで、シュートの滑走面に多数の細かな孔をパンチング等の手段で形成し、その孔から粉末を落下させることが考えられたが、孔以外の滑走面にやはり粉末が溜まることが避けられず、有効な対策にはなっていないのが現状である。
【０００６】
よって本発明は、シュートに溜まろうとする粉末を効果的に落下させることができ、これによってシュートを滑走する圧粉体への粉末の付着を抑え、高品質の圧粉体ひいては焼結体を得ることができる圧粉体のシュートを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、粉末成形金型装置から下り勾配で傾斜して所定の次工程装置に架け渡され、粉末成形金型装置から排出される圧粉体を、次工程装置まで自然滑走させて供給するシュートであって、傾斜の方向に沿って延び、互いに平行に、かつ水平方向に略等間隔をおいて配設された複数のフィンを有し、圧粉体が、少なくとも隣り合う２本以上のフィンに載った状態で滑走させられることを特徴としている。
【０００８】
本発明のシュートによれば、圧粉体から落下したり圧粉体によって粉末成形金型装置から運ばれた粉末は、フィンの間の空間に落下し、したがって、滑走する圧粉体への粉末の付着が効果的に抑えられる。このため、当該シュートで粉末成形金型装置から払い出された圧粉体は、粉末が付着することなく形状が保持され、高品質の圧粉体が提供される。また、圧粉体への粉末の付着が抑えられることから、シュートを滑走してから次工程に移す前に粉末の除去作業を行うことを省略することができ、工程の増加が抑えられて生産性の向上が図られる。
【０００９】
本発明のシュートのフィンが振動付与手段によって振動が与えられる形態は、フィンから粉末がより落下しやすくなるので好ましい形態とされる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粉末が効果的に落下してシュート上に粉末が溜まることが抑えられ、このため、圧粉体に粉末が付着しにくくなり、高品質の圧粉体ひいては焼結体を得ることができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、一実施形態のシュートを備えた焼結設備の概略図である。この焼結設備によると、粉末成形金型装置１０で原料粉末が圧縮成形され、圧縮成形された圧粉体Ｐがシュート２０を滑走して焼結装置（次工程装置）３０に移される。焼結装置３０は、シュート２０を下りてくる圧粉体Ｐを受ける受け台３１と、搬送式の焼結炉３２と、圧粉体Ｐを受け台３１から焼結炉３２内に装入する図示せぬ装入手段とを備えている。圧粉体Ｐは焼結炉３２内を搬送される間に所定の焼結温度に加熱され、図１の右側にある図示せぬ出口から焼結体として排出される。この場合のワーク（圧粉体Ｐ）は図２に示すように中心に軸孔を有するギヤであるが、ワークはこれに限られない。
【００１２】
粉末成形金型装置１０は、金型１１と、この金型１１のシュート２０側に隣接された払い出し台１６と、金型１１から排出された圧粉体Ｐを払い出しを経てシュートに移すプッシャ１７とを備えている。
金型１１は、製造するギヤの外周面（歯面）に応じた内周面に形成された円筒状のダイ孔１２ａを有するダイ１２と、ダイ孔１２ａに摺動自在に挿入される上下のパンチ１３，１４と、ダイ孔１２ａの中心に下から挿入され、かつ上下のパンチ１３，１４の中心の孔に摺動自在に挿入されて、圧粉体Ｐの中心に軸孔を形成するコアロッド１５とを備えている。
【００１３】
この金型１１では、ダイ孔１２ａ内において下パンチ１４を所定の深さに位置させ、コアロッド１５の上端を水平なダイ１２の上面に揃えた状態で、図示せぬフィーダによってダイ孔１２ａ内のキャビティに合金粉末が充填され、次いで上パンチ１３をダイ孔１２ａ内に挿入して所定の圧力でダイ孔１２ａ内の合金粉末を軸方向に圧縮することにより、圧粉体Ｐが成形される。圧粉体Ｐは、上パンチ１３が上方に退避し、下パンチ１４が上昇することによりダイ孔１２ａから排出される。排出された圧粉体Ｐは、プッシャ１７によって払い出し台１６の上を滑走させられてシュート２０に移され、シュート２０を重力によって自走して滑走し、焼結装置３０の受け台３１で受けられる。この後、圧粉体Ｐは上記のように焼結炉３２内で焼結され、焼結体として製品化される。
【００１４】
次に、本発明に係るシュート２０を詳述する。
シュート２０は、図１に示すように、粉末成形金型装置１０の払い出し台１６から、所定角度で下り勾配で傾斜して焼結装置３０の受け台３１にわたって架け渡されている。このシュート２０は、図２に示すように、上流側（焼結装置側）のフィン付きプレート部２１と、これに続く下流側のパンチングプレート部２７とにより構成されている。フィン付きプレート部２１は、図２および図３に示すように、樋状のプレート本体２２と、このプレート本体２２に設けられた複数の短冊状のプレートフィン２３とから構成されている。プレート本体２２は、傾斜方向に延びる平板長方形状の底板部２２ａと、この底板部の幅方向両側に形成された脱落防止用の側壁部２２ｂとを有するものである。
【００１５】
プレート本体２２の底板部２２ａの上面に、該底板部２２ａの全長にわたって延びる複数のプレートフィン２３が、幅方向を上下方向に揃えて、互いに平行に、かつ幅方向（水平方向）に等間隔をおいて固着されている。これらプレートフィン２３は、断面矩形状であって、左右の側壁部２２ｂ間にわたって配列されている。底板部２２ａへのプレートフィン２３の固着手段は、接着や溶接といった手段が挙げられる。なお、プレートフィン２３は、スペーサ等によって隣り合うプレートフィン２３間の間隔、すなわちプレートフィン２３間に形成される溝２４が保持されれば、底板部２２ａに固着されておらず単に載った状態であってもよい。
【００１６】
圧粉体Ｐはプレートフィン２３の上面を滑走するため、プレートフィン２３の高さは側壁部２２ｂよりも低くされ、側壁部２２ｂによって圧粉体Ｐがフィン付きプレート部２１から落下しないようにされている。また、プレートフィン２３間の間隔は、圧粉体Ｐの幅（この場合直径）よりも十分に小さく、複数のプレートフィン２３上を圧粉体Ｐが滑走していくようになっている。プレートフィン２３の少なくとも上面は、圧粉体Ｐが滑走しやすいように低摩擦処理が施されていることが好ましく、また、シュート２０の傾斜角度も、圧粉体Ｐが円滑に滑走可能な角度に設定されている。
【００１７】
シュート２０のパンチングプレート部２７は、フィン付きプレート部２１のプレート本体２２と同様の樋状のプレートである。すなわち、底板部２７ａの両側に側壁部２７ｂを有するプレートであるが、底板部２７ａには、図２に示すように、多数の円形の孔２８がパンチング加工によって形成されている。パンチング孔２８は圧粉体Ｐよりも十分に小さく、また、パンチング孔２８間の間隔は、１つの圧粉体Ｐが複数のパンチング孔２８にまたがる大きさに設定されている。パンチングプレート部２７は、底板部２７ａの上面がフィン付きプレート部２１の各プレートフィン２３の上面と面一になる状態に、フィン付きプレート部２１のプレート本体２２に連結されている。
【００１８】
フィン付きプレート部２１にパンチングプレート部２７が連結されたシュート２０は、所定角度で傾斜し、幅方向をほぼ水平とされて、払い出し台１６から受け台３１に架け渡され、両者に固定されている。
【００１９】
次いで、上記シュート２０の作用を説明する。
上述したように、金型１１で成形された圧粉体Ｐはプッシャ１７で押されて払い出し台１６からシュート２０に落とされ、シュート２０を、フィン付きプレート部２１からパンチングプレート部２７にわたって滑走してから受け台３１まで自走し、受け台３１から焼結炉３２内に装入される。ここで、シュート２０上には、圧粉体Ｐに付着していた粉末が落下したり、圧粉体Ｐが金型１１のダイ１２の上面に落下していた粉末を運んできたりすることにより、粉末が溜まる場合があり、特にこの実施形態では、フィン付きプレート部２１に粉末が落下したり運ばれたりする。ところが、そのような粉末のほとんどは、プレートフィン２３間の溝２４に落下し、プレートフィン２３上にはほとんど溜まらない。
【００２０】
次のパンチングプレート部２７では、さらにパンチング孔２８に粉末が落下することにより、パンチング孔２８以外の底板部２７ａに粉末が溜まることはほとんどない。このため、シュート２０を滑走する圧粉体Ｐへの粉末の付着が効果的に抑えられる。そして、圧粉体Ｐは粉末が付着していない元の形状が保持されたまま、受け台３１から焼結炉３２内に装入されるので、高品質の焼結体を得ることができる。また、圧粉体Ｐへの粉末の付着が抑えられることから、シュート２０を滑走してから焼結炉３２内に装入する前に、圧粉体Ｐに付着した粉末の除去作業を行うことを省略することができ、このため工程の増加が抑えられて生産性の向上が図られるといった利点もある。
【００２１】
なお、図示はしないが、シュート２０に振動を与えるバイブレータ（振動付与手段）等を付加すると、圧粉体Ｐの滑走面であるプレートフィン２３の上面に落下した粉末を、溜まることなく速やかに溝２４に落下させることができるので、粉末付着を抑える上でより効果的である。また、パンチングプレート部２７を下流側に設置しているが、粉末を落下させる効果はフィン付きプレート部２１が高いため、フィン付きプレート部２１のみでシュート２０を構成してもよい。
【００２２】
フィン付きプレート部２１のプレートフィン２３は、上記実施形態ではプレート本体２２と別体のものであって底板部２２ａに固着するなどされているが、図４（ａ）に示すように、プレートフィン２３の代わりにフィン部２３ａとしてプレート本体２２の底板部２２ａに一体に形成されていてもよい。この場合、フィン部２３ａは切削加工や押出し成形等によって形成される。
【００２３】
さらに、プレートフィン２３またはフィン部２３ａの代わりに、図４（ｂ）に示すように、複数のワイヤ状のピンフィン２５を用いることもできる。これらピンフィン２５は、プレート本体２２の長手方向の両端部に設けられた端壁部２２ｃ間に、プレート本体２２の長手方向に沿って、かつ幅方向に等間隔をおいて互いに平行な状態に張られている。各ピンフィン２５の高さは均一で、プレート本体２２の側壁部２２ｂよりも低い位置に張られる。この場合、ピンフィン２５上に溜まろうとする粉末は、ピンフィン２５間の隙間からプレート本体２２の底板部２２ａに落下し、圧粉体Ｐに粉末が付着しにくい構造となっている。
【００２４】
また、上記いずれの形態においても、プレート本体２２の底板部２２ａの一部に、落下した粉末を除去するための開口を設ければ、その開口から粉末が落下して堆積しないようにすることができる。その開口は、シャッタで開閉するように構成してもよい。
【００２５】
図５は、さらに別形態のシュートとしてのフィン付きプレート部２１を示している。この場合のプレート本体２２は、中央部に凹所２２ｄが形成され、この凹所２２ｄ内に、複数のプレートフィン２３が収容されている。プレートフィン２３には、少なくとも一端部（この場合、上流側）にロッド通し孔２３ｂが形成されており、これら孔２３ｂにロッド２６を貫通させた状態でプレートフィン２３が凹所２２ｄ内に収容されている。
【００２６】
このフィン付きプレート部２１によれば、プレートフィン２３の間に適宜な隙間を空け、かつ隣接するプレートフィン２３に対し離接するようにプレートフィン２３を凹所２２ｄ内に移動可能に収容すると、その間隔を調整しやすいといった利点がある。また、ロッド２６にワッシャを嵌め込んでスペーサとすることにより、プレートフィン２３間の間隔をワッシャによって一定にしたり、プレートフィン２３どうしが接触すること防止したりすることができる。プレートフィン２３はプレート本体２２に固定せず、凹所２２ｄ内に単に収容している構成であるから、複数のプレートフィン２３の取り外しを一括して容易に行うことができる。プレートフィン２３を取り外せば、凹所２２ｄ内に落下して堆積した粉末を容易の除去することができる。また、凹所２２ｄの底部の一部に開口を設ければ、その開口から粉末が落下して堆積しないようにすることができ、その開口は、シャッタで開閉するように構成してもよい。
【実施例】
【００２７】
次に、実施例を説明して本発明の効果を実証する。
鉄系合金粉末からなるギヤ（ピニオン）の圧粉体を金型で圧縮成形し、この圧粉体を、図２で示したシュート２０におけるフィン付きプレート部２１のみで構成した本発明のシュートと、パンチングプレート部２７のみで構成した本発明外のシュートで滑走させた。圧粉体は、モジュール：０．８ｍｍで、図６に示すように、ピッチ円直径ｄ０：１９．２ｍｍ、軸孔径ｄ１：４ｍｍ、歯幅ｂ：５ｍｍで、歯数は２４である。
【００２８】
本発明のシュートとしては、図３に示したような構造であって、スチール製のフィンをプレート本体に設けたものであり、フィンの幅が、３．０ｍｍ、２．０ｍｍ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．３ｍｍで、フィンの間隔が３．０ｍｍの５種類のシュートを作製した。一方、本発明外のシュートとして、スチール製のパンチングプレートのパンチング孔の径が、３ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍで、孔の間隔が５０ｍｍの３種類のシュートを作製した。シュートの長さはいずれも５０ｃｍとし、これらのシュートを、図１に示したように粉末成形金型装置１０の払い出し台１６から焼結装置３０の受け台３１まで架け渡した。なお、傾斜角度は、金型による粉末圧縮成形に際し１５〜３０°の範囲で変位するように設定した。
【００２９】
これらシュートを用い、金型で上記寸法の圧粉体を１０００個圧縮成形しつつシュート上を滑走させ、それら圧粉体を焼結した後に、粉末の付着の有無を顕微鏡によって観察した。その結果を図７に示す。図７によると、比較例のパンチングプレートによるシュートを用いた場合には、１０００個の焼結体の中に２０個以上の粉末（鉄粉）の付着が認められたが、本発明のフィン付きプレートによるシュートでは、フィンの幅が３．０ｍｍ、２．０ｍｍのシュートを用いた場合には、それぞれ１０００個中に４個、２個について粉末の付着が認められ、フィンの幅が１．０ｍｍ以下のシュートでは粉末の付着が認められなかった。したがって本発明に係るフィン付きプレートによるシュートによれば、粉末の付着が大幅に低減することが判った。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るシュートが付設された焼結装置の側面図である。
【図２】一実施形態に係るシュートの平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】シュートの別形態を示す断面図である。
【図５】シュートのさらなる別形態を示す断面図である。
【図６】実施例で用いたギヤの圧粉体の断面図である。
【図７】実施例のシュート滑走実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０…粉末成形金型装置
２１…フィン付きプレート部（シュート）
２３…プレートフィン
２３ａ…フィン部
２５…ピンフィン
３０…焼結装置（次工程装置）
Ｐ…圧粉体
【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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【図６】
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【図７】
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