(57)【要約】【課題】原料粉末をダイキャビティ内へ安定して充填することができ、さらに、従来の装置に比べて構成が簡素となる粉末フィーダ装置を提供する。【解決手段】粉末フィーダ装置１０は、シリンダ装置１６を具備する。フィーダボックス１１の後端上方には、給粉管１２が形成されている。この給粉管１２にはフィーダボックス側通気口１３ａが形成されている。また、シリンダ１７の上面１７ｂにはシリンダ側通気口２１ａが形成されている。これら各通気口１３ａ、２１ａは、空気ホース２２によって連通されている。フィーダボックス１１の前進時には、ピストン１９が圧力作用室２０の容積を減少させ、圧力作用室２０の空気がフィーダボックス１１内に供給される。また、フィーダボックス１１の後退時には、ピストン１９が圧力作用室２０の容積を増大させてフィーダボックス１１内の空気が圧力作用室２０に供給される。【選択図】図２
2009214135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイプレートの上面に沿って進退自在に設けられたフィーダボックスと、
このフィーダボックスを進退させるフィーダボックス駆動機構と、
前記フィーダボックスに給粉管を介して接続され、ホッパーに貯留されている粉末を前記フィーダボックス内に導く可撓性を有する粉末導管と、
シリンダ装置とを備え、
前記フィーダボックスが進出した時に、フィーダボックス内の粉末をダイキャビティ内に落とし込んで供給する粉末フィーダ装置であって、
前記シリンダ装置は、
軸方向が前記フィーダボックスの進退方向に延びるシリンダと、
このシリンダの一端部に気密的に挿入されて、一端部がフィーダボックスに固定されたピストンロッドと、
このピストンロッドの他端部に固定されて前記シリンダ内に摺動自在に嵌合され、シリンダ内に、圧力作用室を形成し、前記フィーダボックスの進出時には前記圧力作用室の容積を減少させ、前記フィーダボックスの後退時には前記圧力作用室の容積を増大させるピストンとを備えており、
さらに、前記シリンダには、前記圧力作用室と外部とを連通するシリンダ側通気口が設けられ、
前記給粉管にはフィーダボックス側通気口が設けられ、
これらシリンダ側通気口とフィーダボックス側通気口とが、空気導管によって連通されていることを特徴とする粉末フィーダ装置。
【請求項２】
前記シリンダ装置の前記シリンダは、前記フィーダボックスが待機する後退位置よりフィーダボックスの後退方向側のダイプレートもしくはダイプレートと面一なフィーダテーブル上に固定されることを特徴とする請求項１に記載の粉末フィーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形金型装置のダイキャビティ内に原料粉末を充填する粉末フィーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末成形金型装置によって成形される圧粉体は、ダイプレートに形成され、圧粉体の外形を形成するダイ孔と、下端面を形成する下パンチによってダイキャビティを形成し、そのダイキャビティ内に金属粉末などの原料粉末を充填し、上端面を形成する上パンチと下パンチによって目標寸法になるまで上下方向から加圧して形成される。一般的に原料粉末の充填は、ダイプレート上を進退するフィーダボックスと、フィーダボックスを進退させる駆動機構と、高所に備え付けられるホッパーと、フィーダボックスとホッパーを接続するホースとを備えた粉末フィーダ装置によって行われる。原料粉末は、高所に備え付けられたホッパーに装填され、その下方口から、フィーダボックスへと延びるホースに落とし込まれる。そして、原料粉末は、自動落下によってホース内を伝わりフィーダボックス内へと送り込まれる。この原料粉末が供給されたフィーダボックスが駆動機構により前進し、ダイキャビティ上に位置付けられると、フィーダボックス内の原料粉末がダイキャビティ内に落下し、ダイキャビティに原料粉末が充填される。
【０００３】
このとき、原料粉末はホッパーからダイキャビティに充填されるまで自重によって落下する。すなわち、下方の原料粉末は、上方の原料粉末によって押圧されてダイキャビティまで落下する。したがって、ホッパー内における原料粉末の容量の変化やホッパーの変更などによって、上方の原料粉末による押圧力が変化する。このように原料粉末の押圧力が変化すると、フィーダボックスに供給される原料粉末の量が異なってしまうといった問題が生じるおそれがある。フィーダボックス内に供給される原料粉末の量が異なると、ダイキャビティ内に充填される原料粉末の量も異なってしまうため、成形された圧粉体の重量が大きく変動してしまい、不良品が発生してしまう。この問題を解決する方法として、吸気装置によってフィーダボックス内を負圧状態にする方法がある（特許文献１参照）。この方法によれば、吸気装置を用いて、フィーダボックス内を負圧状態にすることで、ホッパーから供給される原料粉末が吸引装置によってフィーダボックス側に吸引されるため、原料粉末がホッパーからフィーダボックス内に安定して供給される。
【０００４】
また、原料粉末が充填される前のダイキャビティ内には空気が存在するため、原料粉末の充填時に原料粉末と空気の入れ換えが生じる。この結果、原料粉末の充填時間にロスが生じたり、原料粉末がダイキャビティ内に均一に充填されないといった問題が生じる。このような問題を解決するために、例えば特許文献２および特許文献３に記載されている方法がある。特許文献２の方法では、ダクトを用いてダイキャビティ内を負圧状態にした後、原料粉末が充填される。この方法では空気の影響が抑えられるため、原料粉末はダイキャビティ内に均一に充填される。また、特許文献３の方法では、フィーダボックス内に空気を供給してフィーダボックス内の原料粉末の攪拌を行いながら自然落下させて原料粉末がダイキャビティ内に充填される。この方法では、充填時間が短縮できるとともに、原料粉末をダイキャビティ内に安定して充填させることができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】実開平７−３７４９６号公報
【特許文献２】特開平３−２５８４９８号公報
【特許文献３】特許第２８０３６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２の場合では、ダイキャビティの形成と同時にダイキャビティの上方からダクトを押し当て、ダイキャビティ内を負圧状態にしている。このため、一般的な成形工程に、ダクトによるダイキャビティ内の空気の吸引動作が加わる。また、上記特許文献２のフィーダボックスは前方にダクトが設けられているため、従来のフィーダボックスに比べて全長が長くなる。これらの結果、一般的な粉末フィーダ装置に比べ原料粉末の充填に時間がかかってしまう。また、原料粉末は、例えば鉄や黒鉛などの複数の粉末によって構成される場合がある。この場合では、原料粉末は、成形前に、各粉末が均一に分散するように混合される。ところが、このような原料粉末を上記特許文献３のように攪拌してダイキャビティ内に充填すると、比重が軽い粉末は上方へ、比重が重い粉末は下方へ偏った状態でダイキャビティ内に原料粉末が充填されることが推測される。また、上記各特許文献の方法では、ダクトや吸引装置などの各種装置を一般的な粉末フィーダ装置に別途設けている。このため、一般的な粉末フィーダ装置に比べ構成が複雑になっている。
【０００７】
よって本発明は、ダイキャビティ内に原料粉末を充填する粉末フィーダ装置において、原料粉末をダイキャビティ内へ安定して充填することができ、さらに、従来の装置に比べて構成が簡素となる粉末フィーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ダイプレートの上面に沿って進退自在に設けられたフィーダボックスと、このフィーダボックスを進退させるフィーダボックス駆動機構と、フィーダボックスに給粉管を介して接続され、ホッパーに貯留されている粉末をフィーダボックス内に導く可撓性を有する粉末導管と、シリンダ装置とを備え、フィーダボックスが進出した時に、フィーダボックス内の粉末をダイキャビティ内に落とし込んで供給する粉末フィーダ装置であって、シリンダ装置は、軸方向がフィーダボックスの進退方向に延びるシリンダと、このシリンダの一端部に気密的に挿入されて、一端部がフィーダボックスに固定されたピストンロッドと、このピストンロッドの他端部に固定されてシリンダ内に摺動自在に嵌合され、シリンダ内に、圧力作用室を形成し、フィーダボックスの進出時には圧力作用室の容積を減少させ、フィーダボックスの後退時には圧力作用室の容積を増大させるピストンとを備えており、さらに、シリンダには、圧力作用室と外部とを連通するシリンダ側通気口が設けられ、給粉管にはフィーダボックス側通気口が設けられ、これらシリンダ側通気口とフィーダボックス側通気口とが、空気導管によって連通されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の粉末フィーダ装置では、フィーダボックスが進出すると、ピストンの移動に伴ってシリンダの圧力作用室内の空気が圧縮され、圧縮された空気はシリンダ側通気口と空気導管を介してフィーダボックス側通気口からフィーダボックス内に供給される。原料粉末の充填時にフィーダボックス内に空気が供給されると、供給された空気によりフィーダボックス内の原料粉末が常に一定の圧力で押される。これによって、原料粉末がダイキャビティ内に強制的に移動させられ、原料粉末がダイキャビティ内へ安定して充填される。次に、フィーダボックスが後退すると、フィーダボックス側通気口から空気が吸引されて、空気導管を介してシリンダ側通気口からシリンダの圧力作用室内に空気が供給される。フィーダボックスの後退時にシリンダ側通気口から空気が吸引されると原料粉末が給粉管側へ吸引され、ホッパーからの原料粉末の落下が促進される。これにより、ホッパーから落下した原料粉末がフィーダボックス内に円滑に移動し、フィーダボックス内へ原料粉末が安定して供給される。
【００１０】
また、本発明のフィーダ装置に用いられるシリンダ装置は、フィーダボックスの進退動作と連動してフィーダボックス内への空気の供給やシリンダの圧力作用室への空気の吸入が行われる。すなわち、空気の供給動作や吸引動作がフィーダボックスの進退動作によって制御される。このため、空気の供給動作や吸引動作を制御する機構を別途設ける必要はない。また、シリンダ装置は、従来技術に用いられる吸引装置などと比較して簡素な構成である。この結果、本発明の粉末フィーダ装置では、空気の供給動作や吸引動作を効率良く行うことができ、かつ、従来の装置に比べコストの低減が図られる。
【００１１】
また、本発明の粉末フィーダ装置のシリンダ装置のシリンダは、フィーダボックスが待機する後退位置よりフィーダボックスの後退方向側のダイプレートもしくはダイプレートと面一なフィーダテーブル上に固定されることが好ましい。このようにシリンダを固定することで、シリンダ装置が粉末成形金型装置の上パンチおよび下パンチに干渉しない位置に配設される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の粉末フィーダ装置によれば、シリンダ装置を設けることでフィーダボックスの進出時にシリンダ側通気口からフィーダボックス内に空気が供給され、この供給された空気によってフィーダボックス内の原料粉末が一定の圧力で押される。この結果、原料粉末をダイキャビティ内に安定して充填できるといった効果を奏する。また、フィーダボックスの後退時には、シリンダ側通気口から空気が吸引されることによりホッパーからの原料粉末の落下が促進される。この結果、ホッパー内の原料粉末の残存量などにかかわらず、原料粉末をフィーダボックス内へ安定して供給できるといった効果を奏する。また、シリンダ装置が比較的簡素な構成であるため、従来の装置に比べコストの低減が図れ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】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の粉末フィーダ装置を説明する。
［１］粉末フィーダ装置
図１は、圧粉体を成形する粉末金型装置のダイキャビティと、このダイキャビティ内に原料粉末を充填する粉末フィーダ装置を示す側面図である。原料粉末が充填されるダイキャビティ１は、圧粉体の外形を形成するダイプレート２に形成されたダイ孔３と、圧粉体の下端面を形成する図示せぬ下パンチにより形成される。粉末フィーダ装置１０は、下方の全面が開放された略直方体状に形成され、ダイプレート２の上面２ａに沿って進退自在に設けられたフィーダボックス１１と、このフィーダボックス１１を進退させるフィーダボックス駆動機構２３と、内部に原料粉末を貯留する漏斗状のホッパー１４と、フィーダボックス１１とホッパー１４とを連通させる可撓性を有する粉末ホース１５と、フィーダボックス１１の後方（図では右側）に配設されるシリンダ装置１６と、フィーダボックス１１内とシリンダ装置１６内とを連通させる可撓性を有する空気ホース２２とを具備している。ホッパー１４は、内部に貯留された原料粉末を落下させてフィーダボックス１１内に供給するため、フィーダボックス１１より上方に設置される。原料粉末は、例えば鉄や銅などの複数の粉末によって構成される。このような原料粉末は、成形前に、各粉末が均一に分散するように混合される。原料粉末の成分は製品の仕様により適宜選択される。
【００１４】
フィーダボックス１１の側面１１ａには、フィーダボックス駆動機構２３のロッド２４が接続されている。フィーダボックス駆動機構２３は、ロッド２４を水平方向に往復運動させることによりロッド２４の先端に取り付けられたフィーダボックス１１を、フィーダボックス１１内の原料粉末をダイキャビティ１内に充填する充填位置とフィーダボックス１１が待機する待機位置との間を移動させる。図では、左方向をフィーダボックス１１の前進方向、右方向をフィーダボックス１１の後退方向とする。
【００１５】
図２は、原料粉末４がダイキャビティ１内に供給される様子を示す粉末フィーダ装置１０の部分断面図である。図２に示すように、フィーダボックス１１の後端上部には、斜め後方に延び、フィーダボックス１１内と外部とを連通する給粉管１２がフィーダボックス１１と一体に形成されている。この給粉管１２には、図１に示すように粉末ホース１５の一端部が接続される。ホッパー１４に貯留された原料粉末は、ホッパー１４の下方口１４ａから粉末ホース１５と給粉管１２を介してフィーダボックス１１内に自重によって落下する。粉末ホース１５は、例えばゴムによって形成されており、その長さは、フィーダボックス１１の進退動作を阻害しない程度に設定されている。給粉管１２の外周面上方には、給粉管１２の内部と外部とを連通するフィーダボックス側通気管１３が給粉管１２と一体に形成されている。このフィーダボックス側通気管１３の外部への開口がフィーダボックス側通気口１３ａとされている。
【００１６】
図２に示すように、シリンダ装置１６は、軸線方向がフィーダボックス１１の進退方向に沿って延びており、一端が開口した筒状のシリンダ１７と、このシリンダ１７の閉塞された側の端部１７ａに気密的に挿入されて、一端部がフィーダボックス１１の後面１１ｂに固定されたピストンロッド１８と、このピストンロッド１８の他端部に固定され、シリンダ１７内に摺動自在に嵌合されるピストン１９とから構成される。シリンダ１７は、端部１７ａをフィーダボックス１１の前進方向、開口部１７ｃをフィーダボックス１１の後退方向に向かせてダイプレート２の上面２ａに設置される。シリンダ装置１６においては、シリンダ１７およびピストン１９と端部１７ａとによって形成される内部空間が圧力作用室２０とされている。シリンダ１７の上面１７ｂには、上方に延び、圧力作用室２０と外部とを連通するシリンダ側通気管２１が形成されている。このシリンダ側通気管２１の外部への開口がシリンダ側通気口２１ａとされている。シリンダ側通気口２１ａとフィーダボックス側通気口１３ａには、空気ホース２２の各端部が接続されている。これによって、上記のようにフィーダボックス１１内とシリンダ１７内が連通されている。空気ホース２２は、例えばゴムによって形成されており、その長さは、フィーダボックス１１の進退動作を阻害しない程度に設定されている。ピストン１９は、フィーダボックス１１の進退に伴ってシリンダ１７内を水平方向に移動させられる。シリンダ１７の長さは、フィーダボックス１１が充填位置に位置付けられたときにピストン１９が端部１７ａに接触せず、かつ、フィーダボックス１１が待機位置に位置付けられたときにピストン１９がシリンダ１７の開口部１７ｃから外れることのない長さに設定される。シリンダ側通気管２１は、フィーダボックス１１が充填位置に位置付けられたときのピストン１９の位置より、フィーダボックス１１の前進方向側になるように設定される。
【００１７】
フィーダボックス１１が前進するとピストン１９も前進し、圧力作用室２０の容積が減少する。これによって、圧力作用室２０の空気が、シリンダ側通気口２１ａと空気ホース２２を介してフィーダボックス側通気口１３ａからフィーダボックス１１内へ供給される。一方、フィーダボックス１１が後退するとピストン１９も後退し、圧力作用室２０の容積が増大する。これにより、フィーダボックス１１内の空気が、フィーダボックス側通気口１３ａと空気ホース２２を介してシリンダ側通気口２１ａから圧力作用室２０に供給される。
【００１８】
［２］ダイキャビティへの原料粉末の充填方法
次に、図３〜５を参照して、上記粉末フィーダ装置１０によるダイキャビティ１への原料粉末４の充填方法を説明する。
まず最初に、ホッパー１４内に装填された原料粉末４は、図３に示すように自重により下方口１４ａから落下し、粉末ホース１５と給粉管１２を介してフィーダボックス１１内に供給される。フィーダボックス１１内に原料粉末４が供給されると、図４に示すようにフィーダボックス駆動機構２３はフィーダボックス１１を充填位置へ移動させる。このとき、シリンダ装置１６においては、上記のようにピストン１９によって圧力作用室２０の容積が徐々に減少し、フィーダボックス１１内に空気が供給される。フィーダボックス１１内に空気が供給されると、フィーダボックス１１内の原料粉末４は供給された空気によって下方へ押される。フィーダボックス１１が充填位置に位置付けられると、フィーダボックス１１内の原料粉末４は、下方へ押されながら自重によって落下する。これによって、ダイキャビティ１内に原料粉末４が充填される。このとき、原料粉末４は、ダイキャビティ１内とフィーダボックス１１内とで連続した状態になっている。
【００１９】
次いで、フィーダボックス駆動機構２３は、図５に示すようにフィーダボックス１１を後退させる。フィーダボックス１１を後退させると、ダイキャビティ１内とフィーダボックス１１内とで連続した状態の原料粉末４は、フィーダボックス１１の下面１１ｃによってダイプレート２の上面２ａと面一の状態になるように擦り切られる。また、原料粉末４は、常にホッパー１４から自重によって落下している状態であるため、ダイキャビティ１内へ原料粉末４が充填されると不足分がホッパー１４からフィーダボックス１１内へ落下する。フィーダボックス１１が後退すると、シリンダ１７内のピストン１９は、フィーダボックス１１の後退方向に押され、これによって圧力作用室２０の容積が増大する。このとき、上記のようにフィーダボックス１１内の空気が圧力作用室２０へ供給される。すると、粉末ホース１５内の原料粉末４が給粉管１２側へ吸引され、ホッパー１４からの原料粉末４の落下が促進される。フィーダボックス１１が待機位置まで戻ると、ダイキャビティ１１内への原料粉末４の充填が終了する。
【００２０】
ダイキャビティ１内への原料粉末４の充填が終了すると、ダイキャビティ１内の原料粉末４は、前述のように上パンチと下パンチとにより上下方向から圧縮される。次いで、下パンチを上昇させることにより圧粉体がダイキャビティ１内から取り出され、所定の寸法の圧粉体が得られる。
【００２１】
本実施形態の粉末フィーダ装置１０では、フィーダボックス１１が前進すると、圧力作用室２０から供給された空気によってフィーダボックス１１内の原料粉末４が下方に向かって押圧される。また、給粉管１２内の原料粉末４は、圧力作用室２０から供給された空気によってフィーダボックス１１内に向かって押圧される。これらの空気圧の作用によって、フィーダボックス１１内および給粉管１２内の原料粉末４は、ダイキャビティ１内への落下が促進され、フィーダボックス１１が充填位置に位置付けられたときにダイキャビティ１内へ強制的に移動させられる。次に、フィーダボックス１１が後退すると、シリンダ側通気口１３ａから空気が吸引され、粉末ホース１５内の原料粉末４が給粉管１２側へ吸引される。これにより、ホッパー１４内の原料粉末４の落下が促進され、ホッパー１４の下方口１４ａから落下した原料粉末４がフィーダボックス１１内に円滑に移動する。これらの結果、本実施形態の粉末フィーダ装置１０では、ホッパー１４からフィーダボックス１１内へ原料粉末４が安定して供給されるとともに、フィーダボックス１１内の原料粉末４がダイキャビティ１内へ安定して充填される。
【００２２】
また、原料粉末４が供給されたフィーダボックス１１内の空気が吸引されると、フィーダボックス１１内の空気とともにフィーダボックス１１内の原料粉末４がフィーダボックス側通気口１３ａに吸引され、吸引された一部の原料粉末４がホースを介して圧力作用室２０内へ移動する可能性がある。このため、本実施形態の粉末フィーダ装置１０では、空気ホース２２内に圧力作用室２０への原料粉末４の移動を防止するフィルターを必要に応じて設けると良い。
【００２３】
また、本実施形態の粉末フィーダ装置１０に用いられるシリンダ装置１６は、フィーダボックス１１の進退動作と連動してフィーダボックス１１内への空気の供給やシリンダ１６の圧力作用室２０への空気の吸入が行われる。すなわち、空気の供給動作や吸引動作がフィーダボックス１１の進退動作によって制御される。このため、空気の供給動作や吸引動作を制御する機構を別途設ける必要はない。また、シリンダ装置１６は、従来技術に用いられる吸引装置などと比較して簡素な構成である。この結果、本実施形態の粉末フィーダ装置１０では、空気の供給動作や吸引動作を効率良く行うことができ、かつ、従来の装置に比べコストの低減が図られる。
【００２４】
また、本実施形態の粉末フィーダ装置１０のシリンダ装置１６のシリンダ１７は、待機位置よりフィーダボックス１１の後退方向側のダイプレート２の上面２ａに固定されている。このように、シリンダ１７を固定することで、シリンダ装置１６が粉末成形金型装置の上パンチおよび下パンチに干渉しないため、装置の安全が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】圧粉体を成形する粉末金型装置のダイキャビティと、このダイキャビティ内に原料粉末を充填する粉末フィーダ装置を示す側面図である。
【図２】原料粉末がダイキャビティ内に供給される様子を示す粉末フィーダ装置の部分断面図である。
【図３】フィーダボックスが待機位置で待機された状態を示す断面図である。
【図４】フィーダボックス内の原料粉末がダイキャビティ内へ充填されている様子を示す断面図である。
【図５】フィーダボックスを待機位置へ後退させる様子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…ダイキャビティ
２…ダイプレート
２ａ…ダイプレートの上面
４…原料粉末
１０…粉末フィーダ装置
１１…フィーダボックス
１２…給粉管
１３ａ…フィーダボックス側通気口
１４…ホッパー
１５…粉末ホース
１６…シリンダ装置
１７…シリンダ
１８…ピストンロッド
１９…ピストン
２０…圧力作用室
２１ａ…シリンダ側通気口
２２…空気ホース
【図１】
2009214135.tif 000003
【図２】
2009214135.tif 000004
【図３】
2009214135.tif 000005
【図４】
2009214135.tif 000006
【図５】
2009214135.tif 000007