(57)【要約】【課題】焼結する前の粉末成形品の欠けを防止しながら焼結チャージ量も増加させて焼結部品製造での生産の歩留まり向上、生産性の向上を実現することを課題としている。【解決手段】プレス機１０から取り出された粉末成形品２０を、耐熱性のあるコンベヤ３ｂを炉内に引き通した予備焼結炉３に導入して予備焼結し、次いで、予備焼結後成形品２１をコンベヤ３ｂから集荷テーブル４上に流し落として集荷するようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機（１０）から取り出された粉末成形品（２０）の集荷方法であって、成形品（２０）を予備焼結炉（３）に導入して予備焼結し、次いで、予備焼結後成形品（２１）を集荷テーブル（４）上に集荷することを特徴とする粉末成形品の集荷方法。
【請求項２】
前記予備焼結炉（３）として、耐熱性のあるコンベヤ（３ｂ）を炉内に引き通した連続焼結炉を使用し、この連続焼結炉の前記コンベヤ（３ｂ）から前記予備焼結後成形品（２１）を前記集荷テーブル（４）上にシュータ（７）経由で流し落として集荷する請求項１に記載の粉末成形品の集荷方法。
【請求項３】
前記予備焼結炉（３）と前記プレス機（１０）との間に入口分配コンベヤ（２）を設置し、プレス機（１０）から取り出されて前記入口分配コンベヤ（２）上に供給された粉末成形品（２０）を、その粉末成形品の複数個がコンベヤ幅方向に広がるように振り分けて振り分け後の粉末成形品（２０）を前記入口分配コンベヤ（２）から前記コンベヤ（３ｂ）上に移すようにした請求項２に記載の粉末成形品の集荷方法。
【請求項４】
前記粉末成形品（２０）の振り分けを、前記入口分配コンベヤ（２）上に供給された粉末成形品（２０）を検出するセンサ（１ａ）及びそのセンサによる検出数を数えるカウンタと、カウント数が設定値になったときに駆動されて搬送方向に１列に並んでいる入口分配コンベヤ（２）上の粉末成形品（２０）を動かして同粉末成形品のコンベヤ幅方向の配列数を増加させる揺動アーム（１ｂ）を備えた成形品振り分け装置（１）を用いて行なう請求項３に記載の粉末成形品の集荷方法。
【請求項５】
前記集荷テーブル（４）を垂直な軸を支点にして回転させる回転駆動機構と、集荷テーブル（４）上の予備焼結後成形品（２１）をテーブル中心側に案内するガイドプレート（８）を設け、前記コンベヤ（３ｂ）から集荷テーブル（４）上に移された予備焼結後成形品（２１）を前記ガイドプレート（８）で案内して集荷テーブル（４）の中心側に集めるようにした請求項２〜４のいずれかに記載の粉末成形品の集荷方法。
【請求項６】
前記粉末成形品（２０）の前記予備焼結炉（３）による予備焼結を、予備焼結温度：３００〜４００℃の条件下で行なう請求項１〜５のいずれかに記載の粉末成形品の集荷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プレス機（粉末成形装置）から取り出された粉末成形品を健全な状態を保ちながら効率良く集荷して焼結炉に送り込むことができる焼結部品製造での粉末成形品の集荷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、粉末冶金法で製造される焼結部品の一例を示す。この焼結部品は、幅Ｗが１０ｍｍ程度、厚みｔが５〜６ｍｍ程度のサイズの小さな部品である。このような焼結部品の量産は、プレス機から取り出された粉末成形品（圧粉体）２０をロボットハンドで１個ずつつまみあげて焼結皿（焼結敷板）に載せ、数多くの粉末成形品を載せ終えた焼結皿を焼結炉に導入して焼結する方法でなされていた。
【０００３】
なお、下記特許文献１は、圧粉体の集荷方法を述べている。
【特許文献１】実開昭６０−３７０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼結前の粉末成形品は、脆くて壊れやすい。従来は、その粉末成形品のハンドリングをロボットハンドで行なっていたため、粉末成形品が欠けることがあった。その欠けは、ロボットハンドでつまんだ粉末成形品を焼結皿に置くときに発生しやすい。欠けが発生した粉末成形品は取り除くことになり、そのために、集荷作業が一時的に停止するいわゆる「チョコ停」が頻繁に起こって生産性を低下させる。
また、ロボットハンドによる移行は、移行先において隣り合う粉末成形品間につまみとつまみ解除の動作を行なうためのスペースを必要とし、そのために、焼結皿内での載置密度が粗くなって焼結のチャージ量が少なくなると言う問題もあった。この焼結チャージ量の減少も生産性を低下させる原因になる。
【０００５】
この発明は、粉末成形品の欠けを防止しながら焼結チャージ量も増加させて焼結部品製造での生産の歩留まり向上、生産性の向上を実現することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、この発明においては、プレス機から取り出された粉末成形品を予備焼結炉に導入して予備焼結し、次いで、予備焼結後成形品を集荷テーブル上に集荷する方法を採る。
【０００７】
この集荷方法では、前記予備焼結炉として、耐熱性のあるコンベヤを炉内に引き通した連続焼結炉を使用し、この予備焼結炉の前記コンベヤから前記予備焼結後成形品を前記集荷テーブル上にシュータ経由で滑らせながら流し落として集荷することができる。
【０００８】
その連続焼結炉を予備焼結炉として使用するときには、その予備焼結炉と前記プレス機との間に入口分配コンベヤを設置し、プレス機から取り出されて前記入口分配コンベヤ上に供給された粉末成形品を、その粉末成形品の複数個がコンベヤ幅方向に広がるように振り分けて振り分け後の粉末成形品を前記入口分配コンベヤから前記コンベヤ上に移すと、生産性のさらなる向上や予備焼結炉の小型化などが図れて好ましい。
【０００９】
また、前記粉末成形品の振り分けを、前記入口分配コンベヤ上に供給された粉末成形品を検出するセンサ及びそのセンサによる検出数を数えるカウンタと、カウント数が設定値になったときに駆動されて搬送方向に１列に並んでいる入口分配コンベヤ上の粉末成形品を動かして同粉末成形品のコンベヤ幅方向の配列数を増加させる揺動アームを備えた成形品振り分け装置を用いて行なうと振り分け作業の機械化が図れる。
【００１０】
このほか、前記集荷テーブルを垂直な軸を支点にして回転させる回転駆動機構と、集荷テーブル上の予備焼結後成形品をテーブル中心側に案内するガイドプレートを設け、予備焼結炉から集荷テーブル上に滑り落とした予備焼結後成形品を前記ガイドプレートで案内して集荷テーブルの中心側に集めるようにするのも好ましい。
【００１１】
なお、前記粉末成形品の前記予備焼結炉による予備焼結は、予備焼結温度：３００〜４００℃の条件下で行なうと望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
予備焼結炉による予備焼結によって粉末成形品の強度が高まる。これにより、前記予備焼結炉として粉末成形品をコンベヤで搬送しながら炉内に通す連続焼結炉を使用すること、および、予備焼結後成形品を前記コンベヤから集荷テーブル上にシュータで流し落として集荷することが可能になる。
【００１３】
予備焼結を行なっていない粉末成形品は、搬送コンベヤから集荷テーブル上に滑り落として集荷すると欠けを生じるが、予備焼結を行なった粉末成形品は強度が向上しているため、集荷テーブル上にシュータで流し落としても欠けの問題が起こらない。このような集荷が可能になるため、従来採用していたロボットハンドによる集荷が不要になり、ロボットハンドを使用することに起因した粉末成形品の欠けの問題と焼結チャージ量の減少による生産性の低下の問題が解消される。集荷テーブル上に集荷した成形品は、予備焼結によって欠け難くなっているので多数個を押し流すなどして本焼結時に使用する焼結皿に移すことができ、ロボットハンド使用時に必要としたつまみ動作用スペースを削減して焼結皿内での配置密度を高めて焼結チャージ量を増加させることができる。
【００１４】
なお、長さの限られた予備焼結炉に粉末成形品を搬送方向に１列に並べて導入すると効率的かつ確実な予備焼結が望めないが、上述した入口分配コンベヤを設けてプレス機から取り出された粉末成形品を複数個がコンベヤ幅方向に広がるように振り分け、振り分け後の粉末成形品を予備焼結炉のコンベヤ上に移行させる方法を採ることでこの問題も解決することができる。
【００１５】
粉末成形品を予備焼結炉に通すときの搬送速度（これはプレス機からの供給速度に合わせる必要がある）が速すぎると予備焼結が不十分になるが、粉末成形品を例えば２列に並べて予備焼結炉に導入すれば１列に並べて導入する場合に比べて搬送速度を低下させることができる。その配列数を増やすことで搬送速度をさらに下げることが可能になるため、長さの短い小型の予備焼結炉を用いて予備焼結が不十分になる問題を解消することができる。
【００１６】
また、入口分配コンベヤ上での粉末成形品の振り分けを、揺動アームを備えた成形品振り分け装置を用いて行なうものは、入口分配コンベヤを連続的に駆動して作業能率を高めながら振り分け作業を機械化することができ、生産性の向上の面でより有利になる。さらに、集荷テーブルを回転させ、集荷テーブル上に移された予備焼結後成形品をガイドプレートで案内して集荷テーブルの中心側に集めると、焼結皿への予備焼結後成形品の移し変えを効率的に行なうことが可能になる。
【００１７】
このほか、予備焼結を上記において望ましいとした条件で行なうと、成形品の強度が予備焼結を行なう前の強度に比べて２倍以上に高まり、この発明の方法による集荷を成形品の欠けをより確実に防止して行えるようになる。なお、成形品の強度は予備焼結の温度が高くなるほど高まるが、粉末成形品の強度を必要以上に高めても意味がないので、加熱に要するエネルギーの浪費を抑えるために、予備焼結の温度の上限を４００℃とした。また、生産性の面からは予備焼結の時間は短いほどよいが、１分程度は必要であり、ばらつきを考慮するとその時間の下限は０．９分、上限は１．１分程度に設定するのが好ましく、この好ましい時間内で予備焼結を完了させるために予備焼結の温度の下限は３００℃とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に基づいてこの発明の実施の形態を添付図面の図１〜図４に基づいて説明する。図１及び図２は、この発明の粉末成形品の集荷方法に利用する設備の具体例を示している。この設備は、成形品振り分け装置１を有する入口分配コンベヤ２と、予備焼結炉３と、集荷用の集荷テーブル４を組み合わせて構成されている。
【００１９】
成形品振り分け装置１は、入口分配コンベヤ２上に供給された粉末成形品２０を検出するセンサ１ａ及びそのセンサ１ａによる検出数を数えるカウンタ（図示せず）と、カウンタによるカウント数が設定値になったときに駆動されて搬送方向に１列に並んでいる入口分配コンベヤ２上の粉末成形品２０をコンベヤ幅方向にスライドさせて広げる揺動アーム１ｂを備えたものが設けられている。揺動アーム１ｂはエアシリンダ１ｃを駆動源とするアームであり、ピボット軸１ｄを支点にして水平面内で揺動する。
【００２０】
入口分配コンベヤ２は、プレス機１０と予備焼結炉３との間に配置される全長が５００ｍｍ程度の小型の動力駆動のベルトコンベヤである。この入口分配コンベヤ２の搬送面の上方に成形品振り分け装置１のセンサ１ａや揺動アーム１ｂが配置されている。図１の５は、プレス機１０から取り出された粉末成形品２０を入口分配コンベヤ２上に移すシュータである。
【００２１】
プレス機１０による粉末の成形は所定の時間間隔で連続的になされ、プレスされた粉末成形品２０がプレス機１０から取り出されて連続的に駆動されている入口分配コンベヤ２上に次々と供給される。入口分配コンベヤ２上に供給された粉末成形品２０は、センサ１ａによって検出され、成形品振り分け装置１が作動するまでは搬送方向に一列に並んだ状態が維持される。その後、センサ１ａによるカウント数が設定値に達すると、成形品振り分け装置１が作動して揺動アーム１ｂが図３の一点鎖線で示すように揺動し、搬送方向に１列に並んでいた粉末成形品２０を押し動かしてコンベヤ幅方向に広げる。その動作で入口分配コンベヤ２上での粉末成形品２０の配列数が増加（図示は４列に増加）し、その増加状態が維持された状態で粉末成形品２０が入口分配コンベヤ２から予備焼結炉３に送り込まれる。
【００２２】
予備焼結炉３は、炉体３ａ内に耐熱性のあるコンベヤ３ｂを引き通したものであって、炉体３ａの内部に加熱用のヒータ（図示せず）を有している。コンベヤ３ｂは、粉圧成形品の焼結で多用されているネットコンベヤを採用しており、このコンベヤ３ｂのメッシュベルト上に入口分配コンベヤ２から粉末成形品２０が移される。炉体３ａの出入り口は外部に開放しており炉内では大気雰囲気下での加熱がなされる。その加熱によって粉末成形品２０が軽度に焼き固められる。
【００２３】
集荷テーブル４は、コンベヤ３ｂの出口部に配置されており、予備焼結炉３を通過して得られる予備焼結後成形品２１がこの集荷テーブル４上に集荷される。この集荷テーブル４は平面視円盤形状のテーブルにし、回転駆動源（図示せず）で駆動して中心の垂直軸を支点にして回転させるようにしてある。テーブル面の上方には、集荷テーブル４の外周から径方向内側に向けて入り込むガイドプレート８を設けてあり、コンベヤ３ｂから集荷テーブル４の外周付近のテーブル面上に移された予備焼結後成形品２１は、ガイドプレート８に案内されて集荷テーブル４の回転中心側に集められる。このガイドプレート８による予備焼結後成形品２１の寄せ集めを可能にするために、集荷テーブル４を回転させる構造にしている。
【００２４】
なお、入口分配コンベヤ２とコンベヤ３ｂの各出口部には、それぞれ、シュータ６、７が配置されており、入口分配コンベヤ２の出口部に到達した粉末成形品２０はシュータ６経由でコンベヤ３ｂの入口部に移され、また、コンベヤ３ｂの出口部に到達した予備焼結後成形品２１はシュータ７経由で集荷テーブル４上に移される。予備焼結を行なう前の粉末成形品２０を滑らせるシュータ５，６は、落下の衝撃を発生させないようにするために傾斜角を小さくする必要があるが、予備焼結後成形品２１を集荷テーブル４上に滑り落とすシュータ７は、成形品２１の強度が予備焼結によって高まっているので、落下の衝撃が幾分か発生するような配置になっていても問題はない。
【００２５】
以上述べた例示の設備は、入口分配コンベヤ２の全長Ｌ１＝５２０ｍｍ、幅Ｗ１＝１２２ｍｍ、コンベヤ３ｂのローラ中心間長さＬ２＝１１００ｍｍ、コンベヤのネット幅Ｗ２＝１４０ｍｍ、予備焼結炉３の内部ヒータ能力３ｋｗである。この設備を用いた粉末成形品２０の予備焼結は、既述の好ましいとした条件下で行なわれる。
【００２６】
この発明の集荷方法の効果を評価した。その評価は、まず、図６に示したような小サイズ焼結部品用の粉末成形品（組成：Ｆｅ−４Ｎｉ−１．５Ｃｕ−０．５Ｍｏ−０．５Ｃ、密度７．０ｇ／ｃｍ３、基準単重４ｇ）２０を作り、この粉末成形品の強度（鍔折れ強度とラトラー値）が予備焼結によってどの程度高まるかを調べた。その結果を図５（ａ）に示す。
鍔折れ強度は、図５（ｂ）に示すように、間隔をあけて配置された対の固定部２２で
予備焼結後成形品２１の一端の鍔２１ａを受け支え、この状態で予備焼結後成形品２１に荷重Ｆを加え、鍔２１ａが折れる直前の荷重を測定する方法で求めた。
図５（ａ）からわかるように、予備焼結なし（予備焼結温度０℃）では１０Ｎ以下であった粉末成形品の強度は、３００〜４００℃の温度での予備焼結（焼結時間約１分）によって２〜３倍に高まる。なお、ラトラー値は、予備焼結を行なう前の粉末成形品と予備焼結温度３１０℃、焼結時間約１．０分の条件で予備焼結した粉末成形体について、以下のラトラー試験を実施して調べた。
ラトラー試験は、ＪＰＭＡ  Ｐ１１−１９９２（金属圧粉体のラトラー値測定方法）に準拠して行なった。試料の未焼結成形品と予備焼結後成形品の各５個を、水平配置のφ９２ｍｍの円筒かご（その円筒かごの内面には、高さ１２ｍｍ、厚み６ｍｍの障害板が１箇所に取り付けられている）に入れ、円筒かごを回転速度８７ｒｐｍの速度で合計で１００回回転させる試験を行って試験後の重量減少を調べ、それを欠けやすさの指標とした。この試験の結果、未焼結成形品に関しては、約１４％の重量減少が見られたのに対し、予備焼結後成形品の重量減少率は、０．１０％であった。
【００２７】
次に、上記の粉末成形品（密度７．０ｇ／ｃｍ３、基準単重４ｇ）を成形速度２７個／ｍｉｎの条件でプレスした後、図１の設備を用いて予備焼結し、その後に回転する集荷テーブル上に集荷した。そして、この方法での成形品の欠けに起因した設備の１ヶ月あたりの「チョコ停」発生回数を調べ、ロボットハンドを用いる従来の集荷方法と比較した。その結果、従来の集荷方法では１ヶ月合計で４５０回以上起こっていた「チョコ停」が、この発明の集荷方法ではほぼゼロになった。
【００２８】
また、従来法とこの発明の集荷方法による焼結皿１枚当たりの成形品のチャージ量を調べて比較したところ、ロボットハンドによるつまみスペースが必要な従来法では１皿当たりのチャージ量が１６９個であったのに対し、この発明の方法ではその数を２２５個まで増やすことができ、焼結チャージ量が３３％高まった。
【００２９】
この評価データから、この発明の集荷方法によれば、粉末成形品の欠けを防止しながら焼結チャージ量も増加させて生産の歩留まり向上、生産性の向上を実現できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の方法の実施に用いる設備の一例を示す平面図
【図２】図１の設備の側面図
【図３】図１の設備の入口分配コンベヤの拡大平面図
【図４】図３のＸ−Ｘ線方向の端面図
【図５】粉末成形品（評価試料）の予備焼結による強度変化を示す図表
【図６】この発明の方法で集荷して製造される焼結部品の一例を示す斜視図
【符号の説明】
【００３１】
１          成形品振り分け装置
１ａ        センサ
１ｂ        揺動アーム
１ｃ        エアシリンダ
１ｄ        ピボット軸
２          入口分配コンベヤ
３          予備焼結炉
３ａ        炉体
３ｂ        コンベヤ
４          集荷テーブル
５，６，７  シュータ
８          ガイドプレート
１０        プレス機
２０        粉末成形品
２１        予備焼結後成形品
２１ａ      鍔
２２        固定部
【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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