(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体成形用金型の内面に、帯電した潤滑剤粉末をエアで噴出、塗布する粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置であって、
前記潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンクと、該潤滑剤貯蔵タンクから潤滑剤粉末を所望量排出する潤滑剤排出装置と、該潤滑剤排出装置から排出された潤滑剤粉末を帯電ガンに移送するポンプと、該ポンプで移送された潤滑剤粉末を帯電する帯電ガンと、該帯電ガンで帯電された潤滑剤粉末を粉体成形用金型へ噴出するノズルと、該ノズルの直前にあって、潤滑剤粉末の噴出通路、戻り通路及びバイパス通路の３通路だけでＨ字形状に形成され、リターン用エアの供給停止で潤滑剤粉末をノズルへ供給し、あるいは該リターン用エアの供給で前記潤滑剤貯蔵タンクへの戻し、並びに前記ノズルのクリーニングを行う分岐ブロックと、該分岐ブロックから戻り通路に移送された潤滑剤粉末を前記潤滑剤貯蔵タンクヘ分離、返送する固気分離装置と、前記ポンプ、前記帯電ガン及び前記分岐ブロックをそれぞれ作動するエア量を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置。
【請求項２】
前記潤滑剤排出装置が、テーブルフィーダー又はスクリューフィーダーであることを特徴とする請求項１記載の粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置に係り、特に、鉄基粉末で従来より高密度の成形体を製造するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末冶金では、鉄基粉末（Ｆｅを主成分とした合金粉末）を素材にして各種の機械部品が製造できる。その製造方法は、まず、鉄基粉末に、銅粉、黒鉛粉等の合金用粉末と、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛等の潤滑剤とを混合して金型に充填加圧し、所望形状の成形体にする。その際、該成形体の密度は、通常、６．６〜７．１Ｍｇ／ｍ3である。そして、この鉄基粉末成形体（以下、単に成形体という）は、所定温度に加熱して焼結体とされ、必要に応じてサイジングや切削加工が施されて粉末冶金製品（機械部品）とされる。
【０００３】
ところで、このような粉末冶金製品を高強度化するには、前記焼結体にさらに浸炭熱処理や光輝熱処理を施すことが行われている。しかしながら、焼結体の密度が高いほど、該焼結体中の空孔が少なく、引張強さ、衝撃値や疲労強度等の機械的特性が向上するので、予め前記成形体の密度を高めておけば、焼結体の高強度化に有効と考えられる。
【０００４】
例えば、特開平８−１００２０３号公報は、鉄基粉末混合物中の潤滑剤量を低減し、高密度の成形体を得るため、潤滑剤粉末を摩擦帯電により静電的に帯電させ、該潤滑剤粉末を成形用金型の表面に塗布する粉末冶金装置を提案している。また、特公昭５８−２４４８１号公報は、図３に示すように、潤滑剤を電気的に帯電させるためのコロナ充電器２１と、コロナ充電器２１に連結された、潤滑剤及び乾燥空気を混合するための貯蔵器２２と、弁を具備し且つコロナ充電器２１に連結された分配器２３と、潤滑剤を循環させたり、射出したりする循環ブロワ２４とからなるモールド潤滑装置を開示している。さらに、特公平６−１５０５０号公報は、図４に示すように、エア吹き込み口３３及び振動機３４を備えた粉粒体供給タンク２５と、粉粒体供給タンク２５に設けたエアポンプ（エアエジェクタ２６）と、コロナピン２７を取り付けた吹き付けガン２８と、該ガン２８の排出側の輸送管２９に連結したバックフィルタ３０とを備えた粉粒体の断続スプレイ塗布装置を開示している。この装置によれば、高電圧発生装置３１を介してコロナピン２７の発生するコロナ放電により潤滑剤を帯電させ、粉粒体をノズル３５より噴出する時には、輸送管２９と分配器３２を介してエアエジェクタ２６より連続的、且つコンスタントに供給される粉粒体及び気体の混合物をノズル３５を通して噴出し、また、粉粒体の噴出を中断する時には、連続的、且つコンスタントに供給される粉粒体及び気体の混合物をガン２８内で分岐し、輸送管２９を通し、バックフィルタ３０に輸送するようにできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１００２０３号公報記載の粉末冶金装置は、潤滑剤粉末を摩擦帯電させるだけであり、均一且つ安定した潤滑剤の噴出量が得られないという欠点があった。また、特公昭５８−２４４８１号公報記載のモールド潤滑装置は、図３に示したように、弁の非作動時には、循環ブロワだけで潤滑剤を循環させているので、潤滑剤量が不安定となり、潤滑剤の噴出量が変わってしまい、均一に塗布できないという問題や、潤滑剤と乾燥空気とを混合するための貯蔵器１１では、流動性の低い潤滑剤を使用できないという問題があった。加えて、コロナ放電により発生したイオンで帯電させた潤滑剤を金型内に射出するので、コロナ放電により発生したイオンの一部が潤滑剤粒子に付着するばかりでなくコロナ放電により発生したイオンがフリーイオンとなって金型にも付着し、このフリーイオンにより逆電離現象が生じて、潤滑剤が金型に均一に付着しないという欠点もあった。さらに、特公平６−１５０５０号公報記載の粉粒体の断続スプレイ塗布装置は、図４に示したように、粉粒体の噴出を中断する時には、粉粒体及び気体の混合物を、輸送管２９を通してバックフィルタ３０に輸送するので、粉粒体を粉粒体供給タンクに補給するまでの間に粉粒体が減少してしまい、塗布量が不均一になったり、あるいはエア吹き込み口及び振動機を備えた粉粒体供給タンク２５が流動性の低い潤滑剤を使用できないという問題もあった。その上、コロナ放電により潤滑剤を帯電させるものであるので、前記特公昭５８−２４４８１号公報記載のモールド潤滑装置と同じ理由により、潤滑剤が金型に均一に付着しないという欠点もあった。
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解消し、流動性の低い潤滑剤であっても、金型表面へ均一、且つ安定して塗布が可能な粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置を提案することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するために、潤滑剤塗布装置について鋭意研究を重ね、帯電ガンを用いた摩擦帯電方式とするのが良いという知見を得、その知見を本発明に具現化した。
【０００８】
すなわち、本発明は、粉体成形用金型の内面に、帯電した潤滑剤粉末をエアで噴出、塗布する粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置であって、前記潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンクと、該潤滑剤貯蔵タンクから潤滑剤粉末を所望量排出する潤滑剤排出装置と、該潤滑剤排出装置から排出された潤滑剤粉末を帯電ガンに移送するポンプと、該ポンプで移送された潤滑剤粉末を帯電する帯電ガンと、該帯電ガンで帯電された潤滑剤粉末を粉体成形用金型へ噴出するノズルと、該ノズルの直前にあって、潤滑剤粉末の噴出通路、戻り通路及びバイパス通路の３通路だけでＨ字形状に形成され、リターン用エアの供給停止で潤滑剤粉末をノズルへ供給し、あるいは該リターン用エアの供給で前記潤滑剤貯蔵タンクへの戻し、並びに前記ノズルのクリーニングを行う分岐ブロックと、該分岐ブロックから戻り通路に移送された潤滑剤粉末を前記潤滑剤貯蔵タンクヘ分離、返送する固気分離装置と、前記ポンプ、前記帯電ガン及び前記分岐ブロックをそれぞれ作動するエア量を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置である。この場合、前記潤滑剤排出装置が、テーブルフィーダー又はスクリューフィーダーであることが好ましい。これは、流動性の低い潤滑剤でも安定して排出できるからである。
【０００９】
本発明によれば、流動性の低い潤滑剤を用いても、金型表面へ従来より均一、且つ安定して塗布が可能になる。その結果、従来より密度のばらつきが少ない粉体成形体が得られ、ばらつきの少ない機械特性を有する粉末冶金製品が製造できるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明に係る潤滑剤塗布装置は、図１に示すように、潤滑剤貯蔵タンク２と、該潤滑剤貯蔵タンク２からの潤滑剤粉末９を所望量だけ排出する潤滑剤排出装置３と，排出された潤滑剤粉末９を帯電ガン５に移送するポンプ４と、該ポンプ４から移送された潤滑剤粉末９を帯電する帯電ガン５とを備えている。また、この装置は、帯電ガン５で帯電した潤滑剤粉末９を、粉体成形用金型（図示せず、以下、単に金型という）の内面に噴出するノズル７や、該ノズル７の直前（上流側）にあって、潤滑剤粉末をノズルへ供給したり、あるいは潤滑剤貯蔵タンク２へ戻す分岐ブロック６を備えている。この分岐ブロック６は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、リターン用エアＣの供給停止により噴出通路１０を通してノズル７に、潤滑剤粉末を供給し、リターン用エアＣの供給により噴出通路１０上のバイパス通路１１を通して戻り通路１２に潤滑剤粉末を排出する機能を有している。さらに、上記ポンプ、帯電ガン及び分岐ブロックをそれぞれ作動するポンプ用エアＡ、帯電ガン用エアＢ及びリターン用エアＣの圧力制御並びに各エアの供給、あるいは停止を行うコントローラ１を備え、分岐ブロック６内の戻り通路１２に連結され、且つ該戻り通路１２に排出された潤滑剤粉末９を潤滑剤貯蔵タンク２に分離、返送する固気分離装置（例えば、サイクロン）８も備えている。
【００１２】
ここで、本発明に用いる帯電ガン用エアＢは、潤滑剤粉末９を所定の圧力で噴射させるためのものであり、帯電ガン５は、摩擦帯電方式のもので、潤滑剤粉末９が該ガン５内の特殊加工されたチューブ内で摩擦を受ける。また、本発明に用いる固気分離装置８は、リターン用エアＣにより戻ってきた潤滑剤粉末９を、回転流にともなう遠心力でエアと潤滑剤９に分離するものである。さらに、分岐ブロック６は、コントローラ１により、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、分岐ブロック６に送給するリターン用エアＣを停止したり、供給したりすることにより、分岐ブロック６内で潤滑剤粉末９の流れを変え、ノズル７から潤滑剤粉末９を噴出させたり、噴出を中断するようになっている。なお、このコントローラ１は、ポンプ用エアＡ、帯電ガン用エアＢ、リターン用エアＣの各圧力レギュレータと、リターン用エアＣの供給と停止を行うタイマーとを備え、導入された乾燥エア２０をそれぞれの用途に応じて分割して調整するようになっている。このように、本発明に係る潤滑剤塗布装置は、戻り通路１２に排出された潤滑剤粉末９を潤滑剤貯蔵タンク２に戻すようにした固気分離装置８を設けているので、該潤滑剤塗布装置を停止することなく、潤滑剤粉末９を潤滑剤貯蔵タンク２に返送することができ、潤滑剤貯蔵タンク２内の潤滑剤量の変動を少なくすることができる。その結果、潤滑剤粉末９の金型表面への塗布量を均一にするのである。
【００１３】
次に、かかる構成にした潤滑剤塗布装置の動作について説明する。
【００１４】
まず、図１に示すように、潤滑剤排出装置３で潤滑剤粉末９の所望量を排出し、潤滑剤粉末９を循環させる準備をする。そして、ポンプ４におけるポンプ用エアＡを０．０２〜０．２０ＭＰａとし、帯電ガン５における帯電ガン用エアＢの圧力を０．１０〜０．２０ＭＰａとする。その結果、潤滑剤粉末９は、潤滑剤貯蔵タンク２、潤滑剤排出装置３、ポンプ４、帯電ガン５、分岐ブロック６内の噴出通路１０上のバイパス通路１１と戻り通路１２とを経て、固気分離装置８、潤滑剤貯蔵タンク２へと循環する。そして、循環している潤滑剤粉末９の量が安定してから、分岐ブロック６にリターン用エアＣの供給を停止することで、図２（ａ）に示すように、帯電した潤滑剤粉末９を、噴出通路１０を通してノズル７に供給し、ノズル７から噴出する。また、ノズル７からの潤滑剤粉末９の噴出を中断する時には、図２（ｂ）に示すように、コントローラ１において、分岐ブロック６にリターン用エアＣを供給することにより、潤滑剤粉末９は、分岐ブロック６内の噴出通路１０上のバイパス通路１１と戻り通路１２を経て、前記固気分離装置８、潤滑剤貯蔵タンク２へと循環する。そこで、潤滑剤粉末９は、ノズル７からの噴出を中断している時には、上記のようにして該装置内で循環しているので、ポンプ４、帯電ガン５、分岐ブロック６の機器内や該ポンプ４と帯電ガン５の間、並びに帯電ガン５と分岐ブロック６とを連通する移送管又はホース内に残留しなくなり、ノズル７から噴出する際の潤滑剤粉末９の量を安定させる。
【００１５】
なお、分岐ブロック６は、コントローラ１により、分岐ブロック６に供給するリターン用エアＣの停止時間を変えて、潤滑剤粉末９の噴出量を調整することができ、リターン用エアＣが供給されている状態では、図２（ｂ）に示したように、ノズル７からエアを吸入し、ノズル７内をクリーニングするようになっている。また、該分岐ブロック６には、図２（ｃ）に示すようなエジェクタノズル１３を設けたものを用いても良い。
【００１６】
潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸リチウムなどの金属石鹸、ポリスチレン、ポリアミド、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリスチレン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマー、エチレンビスステアロアミド、ステアリン酸モノアミド等のアミド系ワックス、およびエチレンビスステアロアミドとポリエチレンの共溶融物、エチレンビスステアロアミドとステアリン酸亜鉛の共溶融物、エチレンピスステアロアミドとステアリン酸カルシウムの共溶融物の共溶激物等公知のもの、又はこれらを混合したものが使用できる。なお、潤滑剤以外の粉体（例えば、黒鉛粉等）を潤滑作用を損なわない程度に混合しても良い。
【００１７】
【実施例】
潤滑剤粉末９として、ステアリン酸亜鉛粉を用い、図１に示した潤滑剤塗布装置において、潤滑剤排出装置（テーブルフィーダー）３からの潤滑剤排出量を０．４ｇ／ｓｅｃとし、リターン用エアＣの圧力を０．３４ＭＰａとし、潤滑剤粉末９を該装置内で循環する準備をした。引き続いて、ポンプ４におけるポンプ用エアＡを０．１２ＭＰａとし、帯電ガン５における帯電ガン用エアＢの圧力を０．１８ＭＰａとすることにより、潤滑剤粉末９を、潤滑剤貯蔵タンク２、潤滑剤排出装置（テーブルフィーダー）３、ポンプ４、帯電ガン５、分岐ブロック６内の噴出通路１０上のバイパス通路１１と戻り通路１２を経て、固気分離装置（サイクロン）８、潤滑剤貯蔵タンク２間で循環させた。そして、循環している潤滑剤粉末９の量が安定してから、リターン用エアＣの停止時間を０．１秒とし、ノズル７から潤滑剤粉末を金型へと噴出した。
【００１８】
潤滑剤粉末９の噴出量を表１に示す。この表１には、特開平８−１００２０３号公報に開示されている装置を用いた場合を比較例とし、同時に示してある。
【００１９】
【表１】
0003779557.tif 000002
【００２０】
表１より、流動性の比較的劣るステアリン酸亜鉛粉を用いた場合であっても、本発明に係る潤滑剤塗布装置を使用すれば、潤滑剤粉末の安定した噴出が行えることが明らかである。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、流動性の低い潤滑剤を使用しても、均一にかつ安定して潤滑剤を金型に塗布することができるようになる。その結果、安定して高密度の成形体を得ることが可能であるという産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粉体成形用金型への潤滑剤塗布装置を示す構成図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る潤滑剤塗布装置で利用する分岐ブロックの動作を説明する断面図であり、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）と別態様の分岐ブロックの構造を示している。
【図３】従来のモールド潤滑装置の構成を示す構成図である。
【図４】従来の粉粒体のスプレイ装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１    コントローラ
２    粉体貯蔵タンク
３    潤滑剤排出装置
４    ポンプ
５    帯電ガン
６    分岐ブロック
７    ノズル
８    サイクロン（固気分離装置）
９    潤滑剤粉末
１０  噴出通路
１１  バイパス通路
１２  戻り通路
１３  エジェクタノズル
２０  乾燥エア
２１  コロナ充電器
２２  貯蔵器
２３  分配器
２４  循環ブロア
２５  粉粒体供給タンク
２６  エアエジェクタ
２７  コロナピン
２８  吹き付けガン
２９  輸送管
３０  バックフィルタ
３１  高電圧発生装置
３２  分配器
３３  エア吹き込み口
３４  振動機
３５  ノズル
Ａ    ポンプ用エア
Ｂ    帯電ガン用エア
Ｃ    リターン用エア
【図１】
0003779557.tif 000003
【図２】
0003779557.tif 000004
【図３】
0003779557.tif 000005
【図４】
0003779557.tif 000006