(57)【要約】【課題】粉末成形装置で圧粉体を成形するときに起こる給粉ボックスからの粉末の漏れを、粉末成形装置の複雑化や設備費の増加を招かずに、また、製品の品質に悪影響を及ぼすパッキンやフェルトなどの有機物のシール材を用いずに低減できるようにすることを課題としている。【解決手段】シュープレート２上をスライドして給粉ボックス６の内部に供給された粉末Ｐを、自己が備える投入穴１１からダイ１の上面に開口したキャビティＣに投入する敷板１０の下面に、投入穴１１の出口を取り囲む、ダイ１の上面の輪郭内に取り込まれる大きさの凸部１２を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイプレート（５）上にダイ（１）とシュープレート（２）を設置する粉末成形装置に採用してその装置の給粉ボックス（６）の底壁を構成する敷板であって、前記シュープレート（２）上をスライドして前記給粉ボックス（６）の内部に供給された粉末（Ｐ）を、前記ダイ（１）の上面に開口したキャビティ（Ｃ）に投入する投入穴（１１）を備え、
下面に、前記投入穴（１１）の出口を取り囲み、ダイ（１）の上面の輪郭（１３）内に取り込まれる大きさの凸部（１２）を設けたことを特徴とする粉末成形装置の給粉ボックス用敷板。
【請求項２】
前記凸部（１２）の高さ（ｈ）を、前記シュープレート（２）の上面（２ａ）と前記ダイ（１）の上面（１ａ）間の段差（ｄ）よりも大に設定した請求項１に記載の粉末成形装置の給粉ボックス用敷板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末成形装置の給粉ボックスに底壁の構成要素として採用する敷板、詳しくは、ダイの上面に開口したキャビティに給粉ボックスから粉末を投入するときの粉末の漏れを減少させるのに有効な敷板に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末成形装置は、焼結部品用の圧粉体などの成形に使用されるものであって、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、シュープレート上でスライドして退避位置からキャビティへの粉末投入位置に移動する給粉ボックスと、ホッパ内の粉末を給粉ボックスに送り込むホースを備えている。給粉ボックスはダイを側壁の内側に取り込める大きさの箱であり、この給粉ボックスに前記ホース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への粉末の充填がなされる。
【０００４】
その給粉装置について述べた文献として、例えば、下記特許文献１，２がある。特許文献1は、給粉ボックス（シューボックス）の底部とその近傍に吸引口を設け、その吸引口を吸引装置で吸引することによって給粉ボックスからの粉末の洩出の抑制と、洩出した粉末の回収を可能にする技術を開示している。
【０００５】
また、特許文献２は、給粉ボックス内の粉末収容部に中子を少なくとも１個、着脱自在に取り付け、その中子で給粉ボックスの出口の大きさを変化させて、共通の給粉ボックスを使用して形状や大きさの異なる圧粉体を成形するときに起こる圧粉体の質のばらつきを抑制することを開示している。また、この特許文献２は、中子の下面にパッキンを取り付けて給粉ボックスからの粉末の漏れをそのパッキンで防止することも併せて開示している。
【特許文献１】特開平５−５１０２号公報
【特許文献２】特開平１−２０８４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
形状や大きさの異なる圧粉体を共通の給粉ボックスを使用して成形するために、特許文献２の中子に相当する敷板を給粉ボックスに設けることが従来から行われている。その敷板は、給粉ボックスの底壁を構成するものであって、粉末投入用の穴を有している。その投入穴の大きさや形状が異なった敷板を交換して使用することで、成形する圧粉体の形状や大きさの変化に対応している。
【０００７】
ところが、その敷板を使用すると、ダイの上面と敷板間に生じる隙間から粉末が給粉ボックスの外部に漏れ出す。図５に示すように、給粉ボックス６は、シュープレート２上をスライドして退避点と粉末投入点間を移動するが、敷板１０がダイ１上に移動したときにシュープレートの上面２ａと周囲がシュープレートに囲まれたダイ１の上面１ａとの間に不可避の段差ができる。
【０００８】
その状態で敷板１０がシュープレート２上をスライドすると、図５に示すように、ダイ１の上面１ａと敷板１０の下面との間に前記段差に起因した隙間ｇができる。その隙間ｇはさほど大きなものではない。しかし、この隙間ｇがあると粉末の滞留空間ができてダイ１上に粉末Ｐが堆積し、それが給粉ボックス６の移動によって外部に漏れ出す。その隙間ｇに起因した成形１回当たりの粉末の漏れ出し量は限られたものであるが、量産品の成形では、各回の成形での漏れ分が蓄積されていくため、ロット全体では無視できない量となって原料の無駄がでる。
【０００９】
その無駄を無くすために、上記隙間からの粉末の漏れを低減することを検討した。ところが、前掲の特許文献１が開示している吸引口の設けられた給粉ボックスを使用すれば漏れの低減の要求に応えられるが、この特許文献１の技術は、粉末成形装置の複雑化や設備費の増加が避けられない。
【００１０】
また、特許文献１が開示している給粉ボックスは、ボックスの内側と吸引口との間を仕切るフェルトを下面に取り付けており、そのフェルトの摩耗が起こる。従って、フェルト交換の手間が発生し、加えて、フェルトの摩耗粉が粉末に混入して最終製品である焼結部品などの品質を悪化させることも考えられる（部品の密度低下の原因になる）。
【００１１】
特許文献２が開示している方法も、摩耗や欠けが起こるパッキンで隙間を塞ぐので、パッキンの交換を頻繁に行う必要があり、粉末成形装置の稼働率に悪影響がでる。また、パッキンの摩耗粉やかけらが粉末に混入して最終製品である焼結部品などの品質を悪化させることも考えられる。
【００１２】
この発明は、粉末成形装置で圧粉体を成形するときに起こるシュープレートとダイの上面の段差に起因した給粉ボックスからの粉末の漏れを、粉末成形装置の複雑化や設備費の増加を招かずに、また、製品の品質に悪影響を及ぼすパッキンやフェルトなどの有機物のシール材を用いずに低減できるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明においては、ダイプレート上にダイとシュープレートを設置する粉末成形装置に採用してその装置の給粉ボックスの底壁を構成し、前記シュープレート上をスライドして前記給粉ボックスの内部に供給された粉末を、自己が備える投入穴から前記ダイの上面に開口したキャビティに投入する敷板に、以下の工夫を加えた。すなわち、その敷板の下面に、前記投入穴の出口を取り囲み、ダイの上面の輪郭内に取り込まれる大きさの凸部を設けた。
【００１４】
前記凸部は、前記投入穴の出口の縁に沿って出口に近接した位置に設けると好ましい。
【００１５】
また、その凸部の高さは、シュープレートの上面とダイの上面間の段差よりも大に設定するのがよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の敷板は、投入穴の出口を取り囲む凸部を下面に設けたので、前記凸部がダイ上に移動したときにダイと敷板間の隙間が凸部によって塞がれ、この状況下でキャビティに対する粉末の投入がなされる。これにより、給粉ボックスからの粉末の流出が抑制されて従来に比べると漏れ出し量が少なくなる。
【００１７】
凸部がダイからシュープレートに乗り移るときやシュープレートからダイに乗り移るときには、瞬時的ではあるがダイとシュープレートの段差に起因した隙間がダイと敷板間にできる。従って、粉末の漏れ出しを完全に無くすことは難しいが、前記凸部の設置によって凸部無しの敷板を使用した現行の給粉での漏れ量の５０〜８０％程度を低減することが可能である。
【００１８】
その漏れ量の低減を敷板の下面に凸部を設けるだけで実現できるので、粉末成形装置の複雑化や設備費の増加を招かない。また、パッキンやフェルトなどのシール材を用いないため、製品の品質を低下させることもない。
【００１９】
なお、前記凸部を投入穴の出口の縁に沿って出口に近接した位置に設けた敷板は、凸部
の内側において敷板とダイとの間に隙間ができることがなく、敷板とダイとの間への粉末
の入り込みが起こらない。また、凸部を投入穴の出口の縁に近づけることで凸部のサイズが縮小されるため、シュープレートからダイ、ダイからシュープレートへ凸部が乗り移るときにダイと敷板間にできる隙間が小さくなり、粉末の漏れ量がより低減される。
【００２０】
また、凸部の高さをシュープレートの上面とダイの上面の段差よりも大に設定した敷板は、給粉位置にあるときに凸部がダイの上面に載置されてダイと凸部間の隙間を完全に塞ぐ。従って、これも漏れ量低減の効果が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の給粉ボックス用敷板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。図中１は粉末成形装置のダイ、２はシュープレート、３は下パンチ、４はコア、５はダイ１とシュープレート２を支持したダイプレート、６は給粉ボックス、７はホッパ（図示せず）内の粉末を給粉ボックス６に輸送するホース、８は給粉ボックス６のスライドガイド、９は給粉ボックス６に駆動力を伝える駆動機構の動力伝達リンク（駆動機構はそのリンクのみを図示）、１０は給粉ボックス６の下部に着脱可能に取り付けた敷板である。
【００２２】
敷板１０は、ホース７経由でホッパから給粉ボックス６の内部に供給された粉末Ｐを、ダイ１の上面に開口したキャビティＣに投入する投入穴１１を有している。また、その投入穴１１の出口を取り囲む凸部１２を下面に有している。
【００２３】
凸部１２は、ダイ１の上面の輪郭１３｛図１（ｂ）参照｝内に取り込まれる大きさにしてある。ここでは、その凸部１２がリング状に形成され、投入穴１１の出口の縁に沿って出口の縁に接した位置に設けられている。また、この凸部１２は、その高さｈ｛図１（ａ）参照｝が、シュープレート２の上面２ａとダイ１の上面１ａの段差ｄ（図４参照）よりも大に設定されている。
【００２４】
ダイ１の上面１ａとシュープレート２の上面２ａ間には図４に示した段差ｄがある。その段差ｄは、１ｍｍにも満たないような小さな寸法であるが、図４に示すように、シュープレート２の上面２ａからダイ１を落ち込ませる。その段差ｄよりも凸部１２の高さｈを高くしており、そのために、凸部１２がシュープレート２上に載っているときに、敷板１０の凸部を除く部分の下面がシュープレート２の上面２ａから図１（ａ）の凸部高さｈと同量浮き上がる。
【００２５】
このように構成された敷板１０を、給粉ボックス６の下部に取り付けて粉末成形装置の給粉装置を構成する。その給粉装置の給粉ボックス６は、駆動機構に駆動されて図１（ａ）の実線位置（退避点）と図３（ａ）の実線位置（給粉点）との間を反復移動する。
【００２６】
そのときの作用をさらに詳しく述べる。図１（ａ）の位置から給粉ボックス６が図中左方に前進すると、図２に示すように、敷板下面の凸部１２がダイ１上に乗り移って行く。その乗り移りの初期には凸部１２の大部分がシュープレート２に乗っているため給粉ボックス６は水平状態を維持し、そのために、凸部１２はダイ１の上面１ａから浮き上がってダイ１の上面１ａと凸部１２との間に隙間ができるがこの段階では給粉ボックス６が隙間のある側に動いて行くので、粉末の漏れ出しは起こり難い。
【００２７】
給粉ボックス６がさらに前進してその給粉ボックス６の重心がダイ上に移ると給粉ボックス６が傾き、そのために、凸部１２は一部がシュープレート２上にある状態で残りの一部がダイ１に乗り上げて隙間が狭まり、その後の給粉ボックス６の更なる前進で図３（ａ）に示すように、凸部１２の全体がダイ１上に乗り移ってダイ１と凸部１２間の隙間がなくなる。従って、給粉ボックス前進時の粉末の漏れ量ほとんど起こらない。
【００２８】
次に、給粉ボックス６は、図３（ａ）の位置でキャビティＣに対する粉末Ｐの投入を終えてその後に図中右方へ復帰する。このときには、凸部１２がダイ１上からシュープレート２上に乗り上げて行く。従って、凸部１２の図中右端側はダイ１の上面からもシュープレート２の上面からも浮き上がることがなく、その部分からの給粉ボックス後部への粉末の漏れはほぼゼロになる。
【００２９】
この敷板１０を使用したときの粉末の漏れは、給粉ボックス６が図３（ａ）の位置から復帰する過程で凸部１２の図中左側がダイ１から浮き上がり、この状態で給粉ボックス６が図中右方に移動するとき（凸部１２がシュープレート２上に完全に乗り移るまでの間）に起こると考えられる。その期間は瞬時であるので、漏れの絶対量は従来に比べて非常に少なくなる。
【００３０】
以下に、この発明の実施例を挙げる。
以下の仕様の敷板（発明品）を試作した。
・材質：Ｓ４５Ｃ
・投入穴の直径（＝凸部１２の内径）：１４０ｍｍ
・凸部１２の外径：１５０ｍｍ
・凸部１２の高さ：５ｍｍ
・敷板厚さ：２０ｍｍ
【００３１】
次に、試作した発明品の敷板を給粉ボックスに取り付けた給粉装置と、凸部の無い敷板
（従来品）を給粉ボックスに取り付けた給粉装置を、２００ｔｏｎプレス機を用いた粉末成形装置に採用し、粉末漏れの度合いを評価した。
評価試験は、下記の圧粉体１〜５を成形して行った。
・圧粉体１：自動車の可変バルブタイミング機構用ロータ、材料：鉄系合金、基本単重３０４ｇ
・圧粉体２：エンジン用シリンダーヘッド、材料：鉄系合金、基本単重１７５ｇ
・圧粉体３：ポンプ用円盤状部品、材料：鉄系合金、基本単重１５２ｇ
・圧粉体４：自動車用ハウジングベーン、材料：鉄系合金、基本単重２５９ｇ
・圧粉体５：筒状インサート部品、材料：鉄系合金、基本単重２１１ｇ
【００３２】
圧粉体１は、１ロットの成形個数１０００個、成形速度１０．０ｓｐｍ（１分間当たりの成形個数１０個）とした。
また、圧粉体２は、１ロットの成形個数１０００個、成形速度１１．０ｓｐｍ、圧粉体３は、１ロットの成形個数１０００個、成形速度１２．０ｓｐｍ、圧粉体４は、１ロットの成形個数１０００個、成形速度７．３ｓｐｍ、圧粉体５は、１ロットの成形個数３５００個、成形速度７．２ｓｐｍとした。
【００３３】
上記の条件による成形を行って、発明品の敷板使用時と、従来品の敷板使用時の１ロット当たりの粉末漏れ量を調査した。その結果と、｛１−（発明品使用時の漏れ量／従来品使用時の漏れ量）×１００｝の式で求まる発明品使用時の漏れ量削減率を表１にまとめる。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
この試験結果に、敷板下面にダイの上面の輪郭内に取り込まれる大きさの凸部を設ける
ことの有効性が如実に現れている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の敷板を採用した給粉装置を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図
【図２】図１の粉未成形装置の給粉ボックスが給粉点に向けて途中まで前進した状態を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図
【図３】図１の粉未成形装置の給粉ボックスが給粉点まで前進した状態を示す（ａ）断面図、（ｂ）平面図
【図４】ダイとシュープレートの段差の詳細を示す断面図
【図５】従来品の敷板を採用した粉未成形装置を使用したときにダイの上面と敷板下面間に生じる隙間を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１          ダイ
２          シュープレート
３          下パンチ
４          コア
５          ダイプレート
６          給粉ボックス
７          ホース
８          スライドガイド
９          動力伝達リンク
１０        敷板
１１        投入穴
１２        凸部
１３        ダイ上面の輪郭
Ｃ          キャビティ
Ｐ          粉末
ｈ          凸部野高さ
ｄ          ダイとシュープレートの上面の段差
ｇ          隙間
【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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