(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成形プレスのダイプレート上を進退する底のない箱状のフィーダーによる後退時の粉末擦り切りを少なくとも２段階に分け、第１段階でダイ上に供給された粉末を所定の充填深さよりも若干厚く残るようフィーダーの外に漏らして擦り切り、この残余の粉末を第２段階ないし最終段階で所定の充填深さに擦り切ることによりダイ内に粉末を偏りなく充填することを特徴とする、粉末成形プレスにおける粉末充填方法。
【請求項２】
予め下パンチ５０をダイプレートの面まで上昇させておき、ダイプレートおよび下パンチの上に所定の充填深さに等しい厚さの粉末層を形成したのち、下パンチ５０を下降させてその上に堆積している粉末をダイ内に移行させることを特徴とする、請求項１に記載の粉末充填方法。
【請求項３】
粉末成形プレスのダイプレート上をその前縁１２が待機位置からダイ４０の向こう側まで進退する底のない箱状のフィーダーにおいて、前縁１２をフィーダー本体から分離して上下自在に，且つその下端とダイプレートとの隙間を任意に設定できる構造とするとともに、この前縁１２の前方に掻き板２１を設け、前縁１２とダイプレートとの隙間を所定の充填深さよりも若干厚く設定し、掻き板２１とダイプレートとの隙間を所定の充填深さに調整したことを特徴とする、粉末成形プレスにおける給粉装置のフィーダー。
【請求項４】
掻き板２１が１枚の先端掻き板２１１と，少なくとも１枚の中間掻き板２１２とから構成され、中間掻き板２１２とダイプレートとの隙間を前縁１２および先端掻き板２１１の隙間の中間の大きさに調整した、請求項３に記載の給粉装置のフィーダー。
【請求項５】
掻き板の下端がナイフエッジ状で且つフィーダー側に傾いている、請求項３または請求項４に記載の給粉装置のフィーダー。
【請求項６】
フィーダーの前縁１２および掻き板２１が、各々の下端とダイプレートとの隙間を任意の大きさに可変設定できる請求項３，請求項４または請求項５に記載の給粉装置のフィーダー。
【請求項７】
フィーダーの前縁１２および掻き板２１のダイプレートとの隙間の可変手段が、前縁１２および掻き板２１を上下に移動または各々の上端を回転軸とする揺動である請求項６に記載の給粉装置のフィーダー。
【請求項８】
フィーダーをその進退方向に，または側方に傾斜させる手段を備えた請求項３，請求項４，請求項５，請求項６または請求項７に記載の給粉装置のフィーダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は主として粉末冶金，セラミックスなどの分野で用いられる粉末成形プレスにおける原料粉の充填方法および給粉装置、特にそのフィーダーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉末成形プレスは一般に、ダイプレート３０に取り付けられたダイ４０およびこのダイに嵌合する下パンチ５０が形成するダイキャビティ内に、給粉装置から原料粉を充填し、ダイ内の粉末を上・下のパンチ間に圧縮成形するものであり、給粉装置は通常、図７に例示するように高架されて原料粉を貯えるホッパー６０と底のない箱状のフィーダー１０とをフレキシブルホース６１で連結した構成になっている。このフィーダーは、先ずその待機位置からダイに向かって（図では左方に）前進し、ダイ４０の上に至って原料粉を流し込み、次いでダイ内に堆積した粉末の上面をフィーダーの下縁で平らに擦り切りつつ待機位置まで後退して充填の１サイクルを終了する訳である。図の１１は、油圧シリンダーなどの駆動装置（図示せず）に連結してフィーダーを進退させる駆動ロッドである。
【０００３】
フィーダーからダイ内に粉末を充填する際、一般に用いられるのは落とし込み法で、図８の（イ）が示すように、予め所定の充填深さまで下パンチ５０を下降させて（またはダイ４０を上昇させて）ダイキャビティを形成しておき、その上にフィーダーを移動させて粉末の自由落下によって充填する。この場合、粉末の落下を容易にするために、ダイの上でフィーダーを前後に数回振動させることが多い。
【０００４】
他の方法はダイキャビティが狭いか、または深く、落とし込みでは十分な充填ができない場合に用いられる吸い込み充填法で、図８の（ロ）が示すように予めフィーダーをダイの上に移動させておき、次に所定の充填深さまで下パンチ５０を下降（またはダイ４０を上昇）させ、ダイキャビティを形成しつつフィーダーから粉末を吸い込んで充填する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
粉末の充填方法が上述の何れの場合でも、ダイキャビティが粉末で充満された時点では図５の（イ）に示す状態になっている。この状態からフィーダー１０を後退させるとフィーダーは図の（ロ）に示すように、その前縁１２でダイ４０内の粉末を平らに擦り切りつつ待機位置に戻る。その際、ダイ内の表層部の粉末はフィーダー（およびその中の粉末）の移動に引き摺られて一緒に、フィーダーの後退方向に，即ちフィーダーの待機位置側に動く傾向を示す。
【０００６】
図６はその様子をやや強調して模式的に示したもので、（イ）の粉末充填状態では表層部の粉末は待機位置側のダイ内壁に片寄って密に堆積し、その反対側では、ダイ内壁から離れている。従ってこの状態で圧縮成形すると、（ロ）に示すように圧粉密度がダイ内の待機位置側では高く、その反対側（フィーダーの前進方向）では低い圧粉体が成形される。この様な密度の不均一は充填深さが浅い，従って得られる圧粉体の厚さが薄い場合により顕著に生じ、その結果、焼結時に反りや歪みを生じたり、焼結製品に強度などの機械的性質の不均一，重心の偏りその他種々の欠陥を招くという問題があった。なおこの様な粉末の片寄り現象は粉末の充填深さが著しく浅い場合は更に顕著で、フィーダーの前進方向（図の左側）のキャビティ内では、折角充填した粉末がフィーダーに引き摺られて戻ってしまい、充填されないことがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
フィーダーの後退に際してダイ内の（表層部の）粉末に前述のような片寄りを生じるのは、フィーダー内の大量の粉末の重量が負荷された状態で擦り切られるためと考えられる。してみれば、所定の充填深さでの擦り切りに先立ってダイの上に堆積している粉末を減らし、表層部への負荷を軽減してから擦り切るようにすれば、擦り切りに伴う粉末の片寄りは解消されることになる。
【０００８】
この発明はこの様な着想に基づいてなされたもので、従来はフィーダー本体と一体で常時ダイプレート３０に接していたその前縁１２を分離して上下自在に、且つその下端とフィーダーの下縁（ダイプレート３０の上面）との隙間を任意に設定できる構造とし、且つ、フィーダーの前部に一枚ないし複数枚の，その下縁とダイプレートの上面との隙間を任意に調整できる掻き板２１を備える擦り切り装置２０を設けたことを特徴とするものである。前縁１２と掻き板２１の機能については、後に図２，図３に基づいて説明する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）  図１はこの発明に係るフィーダーの一実施例を示したもので、図の（イ）に示すように、従来はフィーダー本体１０と一体であった前縁１２を分離して上下動自在に、且つその下端とフィーダーの下縁（ダイプレート３０の上端面）との隙間を任意に設定して固定できる構造とした。従ってフィーダーはその隙間の分だけ、前面下部が開放されている。そしてフィーダーの前面に支持枠２２を設けてこの支持枠に掻き板２１を２枚、ダイプレートとの隙間を任意に調整できるように取り付けてある。なお、図の（ロ）は掻き板２１などを省いてフィーダー本体１０を前から見た斜視図であり、前縁１２は所定の位置に、止めネジ１３で固定されている。駆動ロッド１１はフィーダーの向きを示すために描いたが、フレキシブルホース６１は省いてある。
【００１０】
説明の便宜上フィーダー本体からみて先端のものを掻き板２１１，これと前縁１２との中間のものを掻き板２１２，２１３…とすると、前縁１２とダイプレートとの隙間は所定の充填深さよりも若干大きく設定し、掻き板２１とダイプレートとの隙間は、先端の掻き板２１１では所定の充填深さと等しく、中間の掻き板２１２…では漸次段階的に大きくなるよう調整してある。即ち、このフィーダーでは先ず前縁１２が所定の充填深さより若干余分に粉末を残して擦り切った後、この余分の粉末を掻き板２１が例えば鉋で板を削るように掻き取って所定の充填深さに仕上げる訳である。従ってこの様な目的に適するよう、その下端はナイフエッジ状で、且つフィーダー側に（前縁１２側に）傾いていることが好ましい。ちなみに先端の掻き板２１１は必須であるが、中間の掻き板２１２は省ける場合もあれば、２枚（２段）以上を要する場合もある。
【００１１】
（実施例２）  図２は、この発明に係るフィーダーを落とし込み充填法に適用した場合を示したもので、図の（イ）は待機位置から前進したフィーダー１０がダイ４０の上に至り、ダイ内に粉末が充填された状態を示している。前縁１２とダイプレート３０との間には所定の隙間が設けられているので、フィーダー内の粉末が一部、この隙間から前方に漏れている。ここで前縁１２の下端を通りダイプレート３０と平行な面を仮想すると、フィーダーの後退に際してこの仮想平面より上にある粉末はフィーダーと一緒に戻り、仮想平面よりも下の粉末は隙間と同じ厚さの層をなしてダイ上に残り、前縁１２による擦り切りの影響をこの層で受け止めてダイ内の粉末に直接及ぶのを防止する。一方では、擦り切り装置２０に残される量が少ないほど中間の掻き板２１２を減らせるので、隙間の大きさは上記の防止効果が有効な範囲内で、なるべく小さく設定することが好ましい。
【００１２】
図の（イ）の状態からフィーダーを後退させると、（ロ）に示すように、ダイの上に前縁１２が残した粉末の一部を中間の掻き板２１２が先ず掻き取る。残る粉末は先端の掻き板２１１によって擦り切られるが、その厚さが僅かなのでダイ内の粉末には影響しない。かくして、従来のような擦り切りに伴う粉末の偏りを生じることなく、精密な擦り切り充填が完了する。なお、掻き板の隙間を個々に調整する代わりに支持枠２２を蝶番でフィーダーに取り付け、その角度の変更によって一括して調整することもできる。
【００１３】
（実施例３）  次に、厚さが薄い成形品の場合における吸い込み充填に、この発明に係るフィーダーを応用した事例を図３に示す。図の（イ）は吸い込み充填を説明した図８の（ロ）と同じく、ダイキャビティの形成前に、ダイ４０のやや前方までフィーダー１０を（厳密にはその前縁１２を）前進させた状態で、前縁１２とダイプレートとの隙間は所定の充填深さよりも若干大きく設定してある。また、この例では擦り切り装置２０が掻き板２１を２枚備えているが、それらの掻き板とダイプレートとの隙間は、中間の掻き板２１２では前縁１２の隙間より幾分小さくし、先端の掻き板２１１では所定の充填深さと等しく調節してある。
【００１４】
この状態からフィーダーを後退させると、（ロ）に示すように前縁１２の隙間からフィーダー内の粉末が、所定の充填深さより若干厚い層をなして流れ出す。続いてこの層の表面を中間の掻き板２１２が削り、最後に先端の掻き板２１１によって所定の充填深さと等しい厚さに擦り切られる。かくして所定の厚さの粉末層がダイ４０およびその前後のダイプレート３０の上に形成されるが、この層は少しずつ段階的に削り取って形成されたもので、且つ連続しているので、粉末の部分的な偏りは生じない。そこで下パンチ５０を下降（またはダイ４０を上昇）させれば、（ハ）に示すように下パンチの上の粉末がダイ内にそのまま移行し、均一で所定の充填深さの吸い込み充填が完了する。この充填方式では厚さが薄い場合にも均質で精密な充填が可能なので、例えば半導体装置のセラミックス部品などの成形に利用することができる。
【００１５】
なおこの方式の場合、フィーダーに適宜の傾斜手段，例えば図４に示すようにフィーダー１０に嵌めた外枠１４を調節ネジ１５で加減するなどの手段を設けてフィーダーを側方に傾斜させておくことにより、厚さが連続的に変化した粉末層が得られる。そこで、そのまま吸い込み充填して成形すれば、密度およびそれに伴う強度，含浸率その他の諸性質が連続的に変化した、機能傾斜型の製品を得ることができる。また調節ネジ１５を加減してフィーダーを前方に傾斜させると、前縁１２および掻き板２１とダイプレートとの隙間を小さくすることができる。そこでこれらの隙間を予め大まかに設定しておき、調節ネジ１５によって微調整することも可能である。
【００１６】
図１〜図４に示したものは前縁１２および掻き板２１を上下に移動することでダイプレートとの隙間を調整する態様の実施例であるが、前縁１２および掻き板２１の上端に軸を設けてこの軸をフィーダーまたは支持枠２０の側壁に揺動自在に取り付け、ダイプレートとの隙間が所定の大きさになるよう傾斜させ、ナットなどで固定する方式も可能である。また掻き板２１は、フィーダー１０の前方に設けた支持枠２０に取り付けた態様の実施例を示したが、従来のフィーダーからその前縁を取り除き、その中に実施例の前縁１２に相当する掻き板および掻き板２１１，２１２…を配置した構造とすることもできる。
【００１７】
【発明の効果】
以上に詳述した通り、この発明によればフィーダーの擦り切りに伴うダイ内の粉末の片寄りが解消され、製品の厚さが厚い場合はもとより薄い場合にも偏りのない、均質で精密な成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るフィーダーの一実施例を説明する図面である。
【図２】この発明の実施例２における、フィーダーの使用態様を説明する図面である。
【図３】この発明の実施例２における、フィーダーの使用態様を説明する図面である。
【図４】フィーダーを左右に傾斜させた態様を説明する図面である。
【図５】従来のフィーダーの問題点を説明する図面である。
【図６】従来のフィーダーによってダイ内の粉末に片寄りを生じた状態、およびそれを圧縮成形した状態を説明する模式図である。
【図７】粉末成形プレスにおける給粉装置の一般的構成を説明する図面である。
【図８】粉末充填における落とし込み法と吸い込み法を説明する図面である。
【符号の説明】
１０…フィーダー，１１…駆動ロッド，１２…前縁，３０…ダイプレート，
４０…ダイ，５０…下パンチ，６０…ホッパー，６１…フレキシブルホース，
１３…止めネジ，２０…擦り切り装置，２１…掻き板，２２…支持枠，
１４…外枠，１５…調節ネジ，７０…上パンチ。
【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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【図８】
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