(57)【要約】【課題】粉末冶金法で製造される焼結部品の品質を安定させるために、粉末成形装置に採用される給粉装置を改良してキャビティへの粉末の流入性を高め、各回の供給の条件も安定させてキャビティに対する粉末充填のばらつきを小さく抑えること課題としている。【解決手段】ダイ１０上でスライドして往復運動するシューボックス２と、ホッパ内の粉末をシューボックス２に送り込む管３とを備えさせ、管３の末端３Ｅの平面視輪郭形状を楕円形となし、この末端３Ｅをシューボックス２の中に設置してダイ１０の上面に接近させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成形装置のダイ（１０）上でスライドして往復運動するシューボックス（２）と、ホッパ内の粉末（１４）を前記シューボックス（２）に送り込む管（３）とを有し、給粉位置でシューボックス（２）内に導入された粉末を前記粉末成形装置のキャビティ（１１）に投入する給粉装置において、
前記管（３）の末端（３Ｅ）の平面視輪郭形状を楕円の長軸がシューボックス（２）のスライド方向に延びる楕円形となし、この末端（３Ｅ）をシューボックス（２）の中に設置したことを特徴とする給粉装置。
【請求項２】
粉末成形装置のダイ（１０）上でスライドして往復運動するシューボックス（２）と、ホッパ内の粉末（１４）を前記シューボックス（２）に送り込む管（３）を有し、給粉位置でシューボックス（２）内に導入された粉末を前記粉末成形装置のキャビティ（１１）に投入する給粉装置において、
前記管（３）の末端（３Ｅ）をシューボックス（２）内に設置し、さらに、その末端（３Ｅ）に粉末均し具（５）をシューボックス（２）のスライド方向と直角向きに横架して設けたことを特徴とする給粉装置。
【請求項３】
粉末成形装置のダイ（１０）上でスライドして往復運動するシューボックス（２）と、ホッパ内の粉末（１４）を前記シューボックス（２）に送り込む管（３）を有し、給粉位置でシューボックス（２）内に導入された粉末を前記粉末成形装置のキャビティ（１１）に投入する給粉装置において、
前記管（３）の末端（３Ｅ）の平面視輪郭形状を楕円の長軸がシューボックス（２）のスライド方向に延びる楕円形となし、その末端（３Ｅ）に粉末均し具（５）をシューボックス（２）のスライド方向と直角向きに横架して設け、この末端（３Ｅ）をシューボックス（２）の中に設置したことを特徴とする給粉装置。
【請求項４】
前記粉末均し具（５）をローラで構成した請求項２又は３に記載の給粉装置。
【請求項５】
前記シューボックス（２）への管（３）の入り込み量を変化させる入り込み量調整機構（４）を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の給粉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ホッパから送り出された原料粉末を粉末成形装置のキャビティに投入する粉末成形用の給粉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結部品の製造において圧粉成形工程で使用される粉末成形装置は、給粉装置を使用してダイと下パンチとの間、或いはダイと下パンチとコアとの間に形成されるキャビティに原料粉末を供給し、その後にキャビティ内の原料粉末をパンチで加圧して圧粉体を得る。
【０００３】
このときに使用する給粉装置は、ダイ上でスライドして退避位置と給粉位置（キャビティへの粉末投入位置）との間を往復運動するシューボックスと、ホッパ内の粉末をシューボックスに送り込む管を備えている。シューボックスは側壁に囲われた領域内にキャビティの入口を取り込める大きさの箱であり、このシューボックスに前記管経由で送り込んだ粉末がキャビティに導入されてキャビティに対する粉末の充填がなされる。
【０００４】
その給粉装置や給粉方法について述べた文献の中に、例えば、下記特許文献１〜３がある。特許文献1は、キャビティの各部に粉末を均一に充填するために、得られる圧粉体の粉末不足箇所を予め検出しておき、給粉装置でキャビティに粉末を供給した後、粉末が不足する箇所に粉末充填調整装置を用いて粉末を補充する方法を開示している。
【０００５】
また、特許文献２は、シューボックス（ケーシング）内に複数の球を転動可能に設け、その球で粉末に振動や衝撃を加えることでキャビティへの粉末の入り込み性を向上させる給粉装置（粉末供給装置）を、特許文献３はシューボックスの内室に相当する部分を円錐状のフード（側壁部）で構成してそのフードを振動手段で加振可能となした給粉装置（フィーダ）をそれぞれ開示している。この特許文献２、３も、特許文献1と同じく粉末の均一充填を図ったものである。
【特許文献１】特開昭５５−１３１１０１号公報
【特許文献２】特開平１０−５８１９８号公報
【特許文献３】特開平１０−１１８７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
焼結部品の原料粉末は擬似流体ではあるが、液体などに比べると流動性に劣り、周囲から圧迫されたりするとブリッジを生じてキャビティへの入り込みが悪くなることがある。条件のよくないキャビティ、例えば、入口幅の狭いキャビティや深さの深いキャビティ
に対する粉末供給ではその現象が顕著になり、入り込み性の良い部分と悪い部分で粉末充填量にばらつきが生じて得られる圧粉体の各部に強度信頼性などを低下させる密度差が発生する。
【０００７】
前掲の特許文献１〜３は、その問題に対応したものであるが、特許文献１の方法は、給粉後の粉末補充工程が必要になり、粉末成形の効率低下が起こる。また、キャビティに対する粉末の供給条件が毎回同じになる保証がなく、各回の供給条件のばらつきによって粉末が不足する箇所が変動することが考えられるため、この方法では安定した効果を期待し難い。
【０００８】
特許文献２が開示している装置も、球の転動状況や粉末の落ち込み状況などが毎回変動し、各回の供給条件がばらつく。そのために、得られる圧粉体の密度が一定せず、最終的
に得られる焼結部品の品質にばらつきが生じる。
【０００９】
特許文献３が開示している装置も、条件の良くないキャビティに対する粉末の充填では、キャビティの各部における充填量にばらつきが生じる。特許文献３などが開示している従来の給粉装置では供給される粉末によってキャビティ内に空気が閉じ込められ易く、そのことも均一充填性を悪くしている原因のひとつと考えられる。
【００１０】
この発明は、粉末冶金法で製造される焼結部品の品質を安定させるために、給粉装置を改良してキャビティへの粉末の流入性を高め、各回の供給の条件も安定させてキャビティに対する粉末充填のばらつきを小さく抑えること課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明においては、粉末成形装置のダイ上でスライドして往復運動するシューボックスと、ホッパ内の粉末を前記シューボックスに送り込む管とを有し、給粉位置でシューボックス内に導入された粉末を粉末成形装置のキャビティに投入する給粉装置に、下記（１）〜（３）のいずれかの構成を付加した。
【００１２】
（１）前記管の末端の平面視輪郭形状を楕円の長軸がシューボックスのスライド方向に延びる楕円形となし、この末端をシューボックスの中に設置する。
【００１３】
（２）前記管の末端に粉末均し具をシューボックスのスライド方向と直角向きに横架して設け、この末端をシューボックスの中に設置する。
【００１４】
（３）前記管の末端の平面視輪郭形状を楕円の長軸がシューボックスのスライド方向に延びる楕円形となし、その末端に粉末均し具をシューボックスのスライド方向と直角向きに横架して設け、この末端をシューボックスの中に設置する。
【００１５】
上記（２）の構成は、管の末端を楕円形にすることに代えて管の末端に粉末均し具を横架して設けたもの、また、（３）の構成は（１）と（２）を併用したものである。
いずれの形態も、管の末端は、キャビティの入口サイズに適合した大きさにするのがよい。
【００１６】
この発明の給粉装置は、いずれも、管の末端のシューボックス内への入り込み量を変える入り込み量調整機構を備えさせると好ましい。上記（２）、（３）の給粉装置に採用する粉末均し具は、ローラなどで構成することができる。
【００１７】
なお、この発明で言う「キャビティの入口サイズに適合した大きさ」とは、キャビティの全域に粉末を投入できる大きさであり、必ずしもキャビティの入口サイズに一致した寸法を示すものではない。
【発明の効果】
【００１８】
ホッパから送り出される粉末をシューボックスに流入させる管の末端をシューボックスの中に設置するとその末端がダイの上面に接近し、シューボックス内での粉末の無用の広がりが抑制される（管の末端のサイズがキャビティの入口サイズに適合しているものは粉末の広がり抑制の効果がより高まる）。これにより、この構成を有していないものに比べて１回当たりの粉末供給量を減少させることができ、ブリッジ発生の原因となる粉末の自重による圧迫を緩和することが可能になる。
【００１９】
また、管の末端を楕円形にすることでキャビティの入口が粉末によって急激に塞がれることがなくなり、粉末投入時にキャビティ内の空気が逃げ易くなって空気の閉じ込めによる粉末の流入不良が起こり難くなる。
【００２０】
これらの相乗効果で、条件の良くない入口幅の狭いキャビティや深さの深いキャビティに対してもキャビティの各部に粉末が平均的に入り込むようになり、粉末充填量のばらつきが小さく抑えられるようになる。
【００２１】
粉末均し具を設けたものは、均し具の通過によって粉末に衝撃や押し込み力が付与されてキャビティへの粉末の入り込みが強制される。これと管の末端をダイの上面に接近させたことによる粉末の圧迫緩和の作用により、条件の良くないキャビティにも上記同様粉末が各部に平均的に入り込むようになる。また、粉末均し具は管の末端に設けるので前掲の特許文献２の給粉装置と違って各回の供給条件の変動が起こらず、得られる圧粉体の密度と最終製品である焼結部品の品質に大きなばらつきが生じることがない。
【００２２】
上記（３）の構成を付加したものは、管の末端を楕円形にしたことによる効果と管の末端に粉末均し具を設けたことによる効果が共に発揮され、均一充填の効果がさらに高まる。
【００２３】
なお、シューボックスに対する管の入り込み量調整機構を備えたものは、金型交換によるキャビティの形状変化に対応できる。金型が交換されてキャビティの形状が変わると管の末端からダイの上面までの適正距離が変化することがあり、そのときに入り込み量調整機構で上記の距離を適正値に変更することができ、これにより給粉装置の適用範囲が広がり、多様な金型に同一給粉装置で対応することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の装置の実施の形態について説明する。図１〜図４はこの発明の給粉装置の第１実施形態を示している。この給粉装置１−１は、粉末成形装置のダイ１０上でスライドして退避位置（図２の実線で示す位置）と給粉位置（図２の一点鎖線で示す位置）との間を往復運動するシューボックス２と、先端がホッパ（図示せず）に、末端がシューボックス２に各々接続された粉末輸送用の管３を有している。
【００２５】
図１、図２の１１は、ダイ１０の内部に形成される粉末成形装置のキャビティである。このキャビティ１１は、粉末成形装置のダイ１０と下パンチ１２との間に形成される粉末の投入空間であり、その内部には、図１、図２に示すようなコア１３が配置されることもある。
【００２６】
管３の末端３Ｅは、ラッパ状に拡径させてキャビティ１１の入口サイズに合わせた大きさにしている。また、その末端３Ｅは平面視輪郭形状を楕円形にしている。その楕円は、長軸がシューボックス２のスライド方向に延びるものにしている。円錐状のフードや円筒状管を斜めに切断する方法で管３の末端３Ｅを簡単に所望の楕円形状にすることができる。
【００２７】
この平面視輪郭形状を楕円形にした管３の末端３Ｅを図１に示すようにシューボックス２の中に入り込ませてダイ１０の上面に接近した位置に配置すると、第１実施形態の給粉装置１−１ができる。なお、ここで言うダイ１０の上面に接近した位置とは、管３の末端３Ｅがダイ１０の上面に摺接する位置も含まれる。
【００２８】
例示の給粉装置１−１は、簡略化して表したが、シューボックス２への管３の入り込み量を調整する図３に示すような調整機構４を伴わせたものが管３の入り込み量の設定に自由度が生じて好ましい。図３の調整機構４は、ダイ１０の上面から管３の末端３Ｅまでの距離Ｌを調整するための機構であり、シューボックス２に回転可能に取付けた調整ナット４ａと、管３の外周に設けて調整ナット４ａを螺合させた雄ねじ部４ｂと、調整ナット４ａによる調整位置を固定するロックピン４ｃ（いずれも図３参照）とで構成されているが、調整機構４は、これに限定されるものではない。
【００２９】
このように構成した第１実施形態の給粉装置１−１は、ホッパ内の粉末を管３に通してシューボックス２に送り込む。その状態でシューボックス２を給粉位置に向けて移動させると、図４に示すように、管３の末端３Ｅが平面視楕円形状であるためキャビティ１１の入口上に徐々に被さって行き、空気抜きが（空気の流れを矢印で示す）良好になされる状況下で粉末１４がキャビティ１１に投入される。このときにシューボックス２内に粉末が多量に流入すると、シューボックス２が移動するときに内部の粉末が偏在し易くなり、その偏在によって粉末が圧迫されてブリッジが発生し、キャビティへの入り込みが悪くなったりするが、この発明の給粉装置は、管の末端３Ｅがダイ１０の上面に接近しているのでシューボックス２内に広く拡散することがなく、管３を通して供給された粉末の圧迫が抑制される。
【００３０】
図５、図６は、第２実施形態の給粉装置を示している。この給粉装置１−２は、管３の末端３Ｅの平面視輪郭形状を円形にしてその末端３Ｅに、粉末均し具５をシューボックス２のスライド方向と直角向きに横架して設けており、この点が第１実施形態と相違する。その他の構成は第１実施形態と同じであるので、同一構成の部分については再説明を省く。
【００３１】
図示の粉末均し具５は、ローラで構成されている。そのローラは管３に固定した支軸に支えられており、回転することができるが、粉末均し具５が回転可能であるか否かは重要なことではない。回転できない軸で構成された粉末均し具でも発明の目的は達成される。この粉末均し具５は管３に取付けられて管３との相対位置が固定されていることが重要であり、そのことによって各回の給粉条件の変動が防止される。
なお、粉末均し具５は、管３のシューボックス内への入り込み量によってダイ１０の上面に接して移動する場合と、ダイの上面から離れた位置を移動する場合とがある。
【００３２】
図７、図８は、第３実施形態の給粉装置を示している。この給粉装置１−３は、管３の末端３Ｅの平面視輪郭形状を楕円形にする第１実施形態の構成と、管３の末端３Ｅに粉末均し具５を設ける第２実施形態の構成を併用したものであって、キャビティに対する粉末の均一充填に関して、より良い効果が期待できる。
【００３３】
この発明の給粉装置の効果を確認するために、重量規格２０．００±０．１５ｇの圧粉体を１分間に１４個成形する高速成形の粉末成形装置を使用して比較試験を行った。発明品は、図７、図８に示す第３実施形態の給粉装置を使用し、比較には管の末端が円筒形でその末端がシューボックスに入り込んでおらず、末端の粉末均し具も無い一般的な給粉装置（従来装置）を用いた。
【００３４】
この試験の結果、発明品の給粉装置を使用した給粉では従来装置を使用した給粉に比べてキャビティに約２ｇ（約１０％）多く粉末を充填することができた。この給粉量の差が発生した理由は、従来装置によると高速成形に対応した高速供給ではキャビティの空気抜きが十分になされず、キャビティ内に空気が封入されて充填量が少なくなるのに対し、この発明の給粉装置ではその空気抜きが確実になされたからであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態の給粉装置の断面図
【図２】図１の給粉装置の平面図
【図３】管の入り込み量を調整する機構の一例を示す断面図
【図４】管の末端がキャビティの入口に徐々に被さって行く状況を示す平面図
【図５】第２実施形態の給粉装置の断面図
【図６】図５の給粉装置の平面図
【図７】第３実施形態の給粉装置の断面図
【図８】図７の給粉装置の平面図
【符号の説明】
【００３６】
１−１〜１−３   給粉装置
２            シューボックス
３            管
３Ｅ          末端
４            入り込み量の調整機構
４ａ          調整ナット
４ｂ          雄ねじ部
４ｃ          ロックピン
５            粉末均し具
１０          ダイ
１１          キャビティ
１２          下パンチ
１３          コア
１４          粉末
【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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