DE102016114586A1

DE102016114586A1 - Pulverzuführvorrichtung

Info

Publication number: DE102016114586A1
Application number: DE102016114586.6A
Authority: DE
Inventors: Manabu Umeda; Junichi Furukawa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2036-08-06
Also published as: JP2017109209A; US20170165750A1; DE102016114586B4; US9943906B2; JP6540492B2

Abstract

Eine Pulverzuführvorrichtung (1) umfasst eine Speisevorrichtung (3), welche einen Zuführdurchlass (31) zum Zuführen von Pulvermaterial (8) hin zu einem Formloch (21) einer Matrize (2) besitzt, und einen Fülltrichter (5), welcher von der Speisevorrichtung (3) getrennt ist und einen Sammeldurchlass (51) zum Zuführen des Pulvermaterials (8) in den Zuführdurchlass (31) besitzt. Der Zuführdurchlass (31) erstreckt sich über eine gesamte Ausdehnung des Zuführdurchlasses (31) in einer vertikalen Richtung (V). Eine Querschnittsgestalt des Zuführdurchlasses (31) stimmt mit einer Querschnittsgestalt des Formlochs (21) überein.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Pulverzuführvorrichtung, welche in einer Pulverformvorrichtung verwendet wird, in der Pulvermaterial formgepresst wird.
Hintergrund
Bei einer Pulverformvorrichtung, welche Pulvermaterial, wie Metallpulvermaterial, durch Verdichten formt, wird das Pulvermaterial, welches in einem Formloch einer Matrize angeordnet ist, verdichtet, während das Pulvermaterial gehalten wird, und dieses wird zwischen einem oberen Stempel und einem unteren Stempel zusammengedrückt. Dadurch wird ein Pulverformprodukt geformt. Das Pulvermaterial wird ausgehend von einer Pulverzuführvorrichtung in das Formloch geführt. Die Pulverzuführvorrichtung umfasst einen Fülltrichter und eine Speisevorrichtung. Der Fülltrichter speichert das Pulvermaterial. Die Speisevorrichtung hält das Pulvermaterial, welches von dem Fülltrichter zugeführt wird, und die Speisevorrichtung ist über die Matrize verschiebbar. Die Speisevorrichtung, welche das Pulvermaterial hält, wird hin zu einer Position oberhalb des Formlochs bewegt. Dann wird das Pulvermaterial nach unten geleitet bzw. abgeleitet, das heißt, dieses wird von der Speisevorrichtung in das Formloch ausgegeben. Danach wird die Speisevorrichtung von der Position oberhalb des Formlochs zurückgezogen. Auf diese Art und Weise wird das in das Formloch gefüllte Pulvermaterial getrennt und dadurch mit der Speisevorrichtung nivelliert und der Einfüllvorgang des Pulvermaterials in das Formloch ist abgeschlossen.
Darüber hinaus lehrt beispielsweise die JP 2002-153994 A eine Technologie zum Minimieren einer ungleichen Verdichtung und einer Partikelgrößensegregation des Pulvers, welche zu der Zeit des Trennens, das heißt Nivellierens, des in die Matrize gefüllten Pulvers auftreten würden. Insbesondere ist zumindest ein Deckschichtbereich des in die Matrize gefüllten Pulvers mit einem Trennelement in einer Oberflächenrichtung in eine Mehrzahl von kleinen Räumen bzw. Sektoren unterteilt. Danach wird dieses Pulver getrennt und dadurch mit einem Speisegehäuse nivelliert.
Bei der Pulverzuführvorrichtung der JP 2002-153994 A ist ein Querschnittsbereich eines Zuführdurchlasses der Speisevorrichtung, welcher das Pulvermaterial hält, jedoch größer ausgebildet als ein Querschnittsbereich einer Öffnung des Formlochs. Daher fällt das Pulvermaterial, welches von der Speisevorrichtung nach unten in das Formloch geleitet wird, nicht nur in der vertikalen Richtung, sondern dieses strömt ebenso in einer Richtung, welche die vertikale Richtung kreuzt. Dadurch kann bei entsprechenden Teilen des in das Formloch gefüllten Pulvermaterials möglicherweise eine Rohdichten-Uneinheitlichkeit auftreten. Mit anderen Worten, bei den jeweiligen Teilen des Pulvermaterials kann möglicherweise ein wesentlicher Dichteunterschied bzw. -unterschiede des Pulvermaterials auftreten. Diese Uneinheitlichkeit der Rohdichte bzw. des Raumgewichts bzw. der Schüttdichte kann bei der Verbesserung der Genauigkeit des Pulverformens zu einem Hindernis werden.
Kurzfassung
Die vorliegende Offenbarung erfolgte mit Blick auf den vorstehenden Punkt. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Pulverzuführvorrichtung vorzusehen, welche das Auftreten einer Rohdichten-Uneinheitlichkeit bei jeweiligen Teilen eines in ein Formloch einer Matrize gefüllten Pulvermaterials beschränken kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Pulverzuführvorrichtung mit einer Speisevorrichtung mit einem Zuführdurchlass, der Pulvermaterial hin zu einem Formloch einer Matrize führt, vorgesehen. Zumindest ein unterer Endabschnitt des Zuführdurchlasses erstreckt sich in einer vertikalen Richtung und besitzt eine Querschnittsgestalt, welche mit einer Querschnittsgestalt des sich in der vertikalen Richtung erstreckenden Formlochs übereinstimmt.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
Die hierin beschriebenen Abbildungen dienen lediglich zum Zwecke der Darstellung und diese sind nicht dahingehend gedacht, dass diese den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Art und Weise beschränken.
1 ist eine Querschnittsansicht einer Pulverzuführvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einer Gleitrichtung einer Speisevorrichtung betrachtet;
2 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in einer zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet, welche die Speisevorrichtung zeigt, die einem unteren Abschnitt eines Fülltrichters gegenüberliegt;
3 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in der zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet, welche die Speisevorrichtung zeigt, die einem unteren Abschnitt eines Sensors gegenüberliegt;
4 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in der zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet, welche die Speisevorrichtung zeigt, die einem oberen Abschnitt eines Formlochs gegenüberliegt;
5 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in der zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet, welche einen Zustand zeigt, in welchem Pulvermaterial durch ein Paar von verschiebbaren Nivellierplatten (Abziehplatten) der Speisevorrichtung nivelliert (abgezogen) wird;
6 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in der Gleitrichtung der Speisevorrichtung betrachtet, welche den Zustand angibt, in welchem das Pulvermaterial durch das Paar von verschiebbaren Nivellierplatten der Speisevorrichtung nivelliert wird;
7 ist eine Querschnittsansicht, welche das Paar von verschiebbaren Nivellierplatten ausgehend von einer Oberseite davon betrachtet zeigt und einen Zustand vor dem Nivellieren des Pulvermaterials zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, welche das Paar von verschiebbaren Nivellierplatten ausgehend von einer Oberseite davon betrachtet zeigt und einen Zustand nach dem Nivellieren des Pulvermaterials angibt;
9 ist eine Querschnittsansicht der Pulverzuführvorrichtung der Ausführungsform in der zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet, welche einen Zustand angibt, in welchem das Pulvermaterial nivelliert ist;
10 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Bereich um einen oberen Stempel und einen unteren Stempel in der zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung senkrechten Richtung betrachtet zeigt und ein zwischen dem oberen Stempel und dem unteren Stempel geformtes Pulverformprodukt angibt;
11 ist eine Querschnittsansicht einer früher vorgeschlagenen Pulverzuführvorrichtung;
12 ist ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Anzahl bzw. der Häufigkeit zum Ausführen des Formens eines Pulverformprodukts und einem Durchschnittswert (mm) einer bei acht Positionen entlang eines kreisförmigen Scheibenabschnitts eines Pulverformprodukts gemessenen Dicke für eine Testvorrichtung und eine Vergleichsvorrichtung bei einem Validierungstest angibt;
13 ist ein Diagramm, welches eine Dicke (mm) bei acht Messstellen bzw. -positionen angibt, die in einer Umfangsrichtung entlang des kreisförmigen Scheibenabschnitts des Pulverformprodukts der Reihe nach angeordnet sind, im Falle der Vergleichsvorrichtung bei dem Validierungstest;
14 ist ein Diagramm, welches eine Dicke (mm) bei acht Messstellen angibt, die in einer Umfangsrichtung entlang des kreisförmigen Scheibenabschnitts des Pulverformprodukts der Reihe nach angeordnet sind, im Falle der Testvorrichtung bei dem Validierungstest;
15 ist ein Diagramm, welches eine Differenz zwischen einem maximalen Dickenwert und einem minimalen Dickenwert bei den acht Messstellen des Pulverformprodukts im Falle der Vergleichsvorrichtung bei dem Validierungstest angibt; und
16 ist ein Diagramm, welches eine Differenz zwischen einem maximalen Dickenwert und einem minimalen Dickenwert bei den acht Messstellen des Pulverformprodukts im Falle der Testvorrichtung bei dem Validierungstest angibt.
Detaillierte Beschreibung
Eine Pulverzuführvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen beschrieben.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform eine Speisevorrichtung 3, welche einen Zuführdurchlass 31 zum Zuführen von Pulvermaterial 8 in ein Formloch 21 einer Matrize 2 besitzt. Der Zuführdurchlass 31, welcher einen unteren Endabschnitt 311 umfasst, erstreckt sich in einer vertikalen Richtung V und besitzt eine Querschnittsgestalt, die mit einer Querschnittsgestalt des sich in der vertikalen Richtung V erstreckenden Formlochs 21 übereinstimmt. Mit anderen Worten, der Querschnitt des Zuführdurchlasses 31 ist in einem vorbestimmten tolerierbaren Bereich identisch zu dem Querschnitt des Formlochs 21.
Nachfolgend wird die Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform detailliert beschrieben.
Wie in 10 gezeigt ist, wird die Pulverzuführvorrichtung 1 in einer Pulverformvorrichtung 10 verwendet, welche die Matrize 2, einen unteren Stempel 25 und einen oberen Stempel 26 umfasst. Der untere Stempel 25 ist ausgehend von einer unteren Seite des Formlochs 21 in das Formloch 21 der Matrize 2 eingefügt, um das Pulvermaterial 8 in dem Formloch 21 ausgehend von der unteren Seite zu komprimieren. Der obere Stempel 26 ist ausgehend von einer oberen Seite des Formlochs 21 in das Formloch 21 der Matrize 2 eingefügt, um das Pulvermaterial 8 in dem Formloch 21 ausgehend von der oberen Seite zu komprimieren.
Das von der Pulverzuführvorrichtung 1 in das Formloch 21 der Matrize 2 zugeführte Pulvermaterial 8 ist Metallpulver. Bei der Pulverformvorrichtung 10 wird das in das Formloch 21 geführte Metallpulver komprimiert, das heißt, mit dem unteren Stempel 25 und dem oberen Stempel 26 verdichtet, so dass ein Metallpulver-Formkörper geformt wird. Dieser Metallpulver-Formkörper ist klein und kann ohne das Durchführen eines Schneidvorgangs bei dem Metallpulver-Formkörper durch Verbessern einer Formgenauigkeit davon zu einem Endprodukt gemacht werden.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst die Pulverzuführvorrichtung 1 neben der Speisevorrichtung 3 einen Fülltrichter 5. Der Fülltrichter 5 besitzt einen Sammeldurchlass 51, durch welchen das Pulvermaterial 8 in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 nach unten geleitet wird.
Die Matrize 2 und der untere Stempel 25 sind durch ein Stellglied relativ zueinander verfahrbar bzw. verschiebbar, um zwischen einer oberen Fläche der Matrize 2 und einer oberen Fläche des unteren Stempels 25 in dem Formloch 21 einen Hohlraum bzw. eine Kavität 211 mit einem vorbestimmten Volumen zu bilden. Das zu dem Pulverformprodukt 81 zu formende Pulvermaterial 8 wird in die Kavität 211 eingefüllt.
Die Speisevorrichtung 3 ist separat zu dem Fülltrichter 5 ausgebildet. Die Speisevorrichtung 3 ist hin zu einer Position, welche unterhalb des Fülltrichters 5 liegt, und einer Position, welche oberhalb des Formlochs 21 liegt, verschiebbar.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 derart ausgebildet, dass der Zuführdurchlass 31 das Pulvermaterial 8 lediglich in der vertikalen Richtung V nach unten führt, während ein Strömen des Pulvermaterials 8 in einer Richtung quer zu der vertikalen Richtung V beschränkt wird. Eine gesamte Ausdehnung des Zuführdurchlasses 31 ist so ausgebildet, dass sich diese in der vertikalen Richtung V linear erstreckt und die Querschnittsgestalt besitzt, die mit der Querschnittsgestalt des Formlochs 21 der Matrize 2 übereinstimmt. Das Formloch 21 und der Zuführdurchlass 31 sind in einer zylindrischen Form mit einem kreisförmigen Querschnitt gestaltet. Die Matrize 2 ist in eine Plattenmatrize 22, welche in einer Plattenform gestaltet ist, und eine Ringmatrize 23, welche in einer Ringform gestaltet ist, aufgeteilt. Die Verschleißbeständigkeit der Ringmatrize 23 ist besser als diese der Plattenmatrize 22, und die Ringmatrize 23 dient als ein Matrizenhauptkörper. Das Formloch 2 ist in der Ringmatrize 23 ausgebildet und die Ringmatrize 23 ist in die Plattenmatrize 22 eingefügt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Sammeldurchlass 51 des Fülltrichters 5 derart ausgebildet, dass sich eine Durchlass-Ausbildungsrichtung (das heißt, eine Erstreckungsrichtung einer Längsrichtung) des Sammeldurchlasses 51 parallel zu der vertikalen Richtung V erstreckt. Der Fülltrichter 5 ist derart konfiguriert, dass der in dem Sammeldurchlass 51 aufgenommene Betrag an Pulvermaterial minimiert ist. Der Querschnitt des unteren Endabschnitts 511 des Sammeldurchlasses 51 weist eine Gestalt auf, die mit einer Gestalt des Querschnitts des Zuführdurchlasses 31 übereinstimmt. Ein Innendurchmesser des oberen Endabschnitts 512 des Sammeldurchlasses 51 ist größer als ein Innendurchmesser des unteren Endabschnitts 511. Ein Zwischenabschnitt 513, welcher kegelförmig bzw. verjüngt ist, ist zwischen dem unteren Endabschnitt 511 und dem oberen Endabschnitt 512 ausgebildet. Die Querschnittsgestalt des oberen Endabschnitts 512 und die Querschnittsgestalt des unteren Endabschnitts 511 sind ähnlich. Der Zwischenabschnitt 513 ist in einer konischen Form gestaltet, die einen progressiv abnehmenden Innendurchmesser in Richtung hin zu der unteren Seite besitzt.
Der Innendurchmesser des unteren Endabschnitts 511 des Sammeldurchlasses 51 des Fülltrichters 5 und der Innendurchmesser des Zuführdurchlasses 31 der Speisevorrichtung 3 sind in einem vorbestimmten tolerierbaren Fehlerbereich gleich dem Innendurchmesser des Formlochs 21 der Matrize 2.
Bei der Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform erstrecken sich der Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 und der Sammeldurchlass 51 des Fülltrichters 5 in gleicher Art und Weise wie das Formloch 21 der Matrize 2 in der vertikalen Richtung V. Die Querschnittsgestalt des unteren Endabschnitts 511 des Sammeldurchlasses 51 des Fülltrichters 5, die Querschnittsgestalt des Zuführdurchlasses 31 der Speisevorrichtung 3 und die Querschnittsgestalt des Formlochs 21 der Matrize 2 stimmen in einem vorbestimmten tolerierbaren Fehlerbereich überein.
Dadurch kann das Pulvermaterial 8 zu der Zeit des Zuführens des Pulvermaterials 8 von dem Sammeldurchlass 51 hin zu dem Zuführdurchlass 31 in der vertikalen Richtung V nach unten geleitet werden. Darüber hinaus kann das Pulvermaterial zu der Zeit des Zuführens des Pulvermaterials 8 von dem Zuführdurchlass 31 hin zu dem Formloch 21 in der vertikalen Richtung V nach unten geleitet werden. Zu der Zeit des Zuführens des Pulvermaterials 8 von dem Fülltrichter 5 hin zu der Speisevorrichtung 3 und zu der Zeit des Zuführens des Pulvermaterials 8 von der Speisevorrichtung 3 hin zu dem Formloch 21 ist es möglich, die Strömung des Pulvermaterials 8 in einer Richtung quer zu der vertikalen Richtung V zu beschränken. Daher ist es möglich, die Erzeugung einer Uneinheitlichkeit der Rohdichte bei den jeweiligen Umfangsteilen des in das Formloch 21 der Matrize 2 gefüllten Pulvermaterials 8 zu beschränken. Mit anderen Worten, es ist möglich, das Auftreten eines wesentlichen Dichteunterschieds bzw. von wesentlichen Dichteunterschieden des Pulvermaterials 8 bei den jeweiligen Umfangsteilen des Pulvermaterials 8 zu beschränken. Daher kann das Auftreten einer Dickenvariation bei den jeweiligen Umfangsteilen des aus dem Pulvermaterial 8 hergestellten Pulverformprodukts 81 beschränkt werden und dadurch kann eine Formgenauigkeit des Pulverformprodukts 81 verbessert werden.
Hier bezieht sich die Umfangsrichtung auf eine Umfangsrichtung um eine Mittelachse des Formlochs 21, die sich in der vertikalen Richtung V erstreckt. Darüber hinaus bezieht sich die Dicke des Pulverformprodukts 81 auf eine durch eine Tiefe der Kavität 211 des Formlochs 21 definierte Dicke.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, sind obere und untere Schließvorrichtungen (ein Paar von Schließvorrichtungen) 6A, 6B, welche in der vertikalen Richtung V bei einer oberen Seite bzw. einer unteren Seite angeordnet sind, entsprechend bei oberen und unteren Aussparungen (einem Paar von Aussparungen) 53, die in der vertikalen Richtung V bei dem unteren Endabschnitt 511 des Fülltrichters 5 nacheinander angeordnet sind, installiert. Ein Durchlass-Ausbildungsloch 61, welches einen Abschnitt des Sammeldurchlasses 51 bildet, ist in jeder der Schließvorrichtungen 6A, 6B ausgebildet. Eine Querschnittsgestalt des Durchlass-Ausbildungslochs 61 stimmt mit der Querschnittsgestalt des Sammeldurchlasses 51 überein. Jede Schließvorrichtung 6A, 6B ist so aufgebaut, um in der entsprechenden Aussparung 53 des Fülltrichters 5 in einer horizontalen Richtung, welche senkrecht zu der vertikalen Richtung V ist, zu gleiten. Jede Schließvorrichtung 6A, 6B ist zwischen einer Öffnungsposition 601 und einer Schließposition 602 verschiebbar. Wenn die Schließvorrichtung 6A, 6B in der Öffnungsposition 601 angeordnet ist, fällt eine Mitte des Durchlass-Ausbildungslochs 61 der Schließvorrichtung 6A, 6B mit einer Mitte des Sammeldurchlasses 51 zusammen, so dass das Durchlass-Ausbildungsloch 61 einen Abschnitt des Sammeldurchlasses 51 bildet. Wenn die Schließvorrichtung 6A, 6B andererseits in der Schließposition 602 angeordnet ist, ist die Mitte des Durchlass-Ausbildungslochs 61 zu der Mitte des Sammeldurchlasses 51 verschoben bzw. versetzt, so dass die Schließvorrichtung 6A, 6B den Sammeldurchlass 51 verschließt. Jede Schließvorrichtung 6A, 6B wird durch ein Stellglied angetrieben, um zwischen der Öffnungsposition 601 und der Schließposition 602 zu gleiten.
Das Pulvermaterial 8, welches in dem Durchlass-Ausbildungsloch 61 jeder Schließvorrichtung 6A, 6B angeordnet ist, wird im Ansprechen auf die Gleitbewegung der Schließvorrichtung 6A, 6B in die entsprechende Aussparung 53 des Fülltrichters 5 bewegt. Daher kann die Bewegung des Pulvermaterials 8 durch Minimieren der Dicke jeder Schließvorrichtung 6A, 6B reduziert werden.
Darüber hinaus ist, wie in 1 und 2 gezeigt ist, wenn sich die oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B in der Schließposition 602 befinden, ein Abschnitt des Sammeldurchlasses 51 in der Durchlassausbildungsrichtung (der Erstreckungsrichtung) des Sammeldurchlasses 51 zwischen der oberen Schließvorrichtung 6A und der unteren Schließvorrichtung 6B abgetrennt, um einen Mess-Durchlassabschnitt 52 zu bilden, welcher ein vorbestimmtes Volumen besitzt. Das heißt, die obere Schließvorrichtung 6A und die untere Schließvorrichtung 6B trennen den Abschnitt des Sammeldurchlasses 51 in einer solchen Art und Weise in den Mess-Durchlassabschnitt 52 ab, dass der Abschnitt des Sammeldurchlasses 51 von dem Rest des Sammeldurchlasses 51 in der Durchlassausbildungsrichtung (der Erstreckungsrichtung) des Sammeldurchlasses 51 abgeschnitten ist. Eine hin zu dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 zu führende, im Allgemeinen vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8 wird mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen. Nachdem die im Allgemeinen vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8 auf das Versetzen der oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B in die Schließposition 602 in dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen wird, wird die untere Schließvorrichtung 6B ausgehend von der Schließposition 602 hin zu der Öffnungsposition 601 verschoben. Dadurch wird die im Allgemeinen vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8 in dem Mess-Durchlassabschnitt 52 nach unten in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 geleitet. Die im Allgemeinen vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8, welche mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen wird, wird von dem Sammeldurchlass 51 in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 geführt.
Das Volumen des Mess-Durchlassabschnitts 52 kann gleich dem Volumen der in dem Formloch 21 ausgebildeten Kavität 211 eingestellt sein. Mit anderen Worten, der Betrag an Pulvermaterial 8, welcher mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen wird, kann gleich dem Betrag an Pulvermaterial 8 eingestellt sein, welcher pro Formung in die Kavität 211 geführt wird.
Darüber hinaus sind, wie vorstehend diskutiert ist, der Innendurchmesser des Mess-Durchlassabschnitts 52 und der Innendurchmesser des Formlochs 21 in einem vorbestimmten tolerierbaren Fehlerbereich gleich. Daher ist die Höhe des Mess-Durchlassabschnitts 52 (das heißt, eine Strecke zwischen einer Innenfläche der oberen Schließvorrichtung 6A und einer Innenfläche der unteren Schließvorrichtung 6B) in einem vorbestimmten tolerierbaren Fehlerbereich gleich der Höhe der in dem Formloch 21 ausgebildeten Kavität 211.
Wie in 11 gezeigt ist, besitzt eine früher vorgeschlagene Pulverzuführvorrichtung 9 die folgenden Charakteristika. Insbesondere wird in einem Fall, in welchem der Betrag an in dem Fülltrichter 95 aufgenommenen Pulvermaterial 8 groß ist, das von dem Pulvermaterial 8 in dem Fülltrichter 95 auf das Pulvermaterial 8 in der Speisevorrichtung 93 aufgebrachte Gewicht groß. Dadurch wird die Rohdichte des von der Speisevorrichtung 93 hin zu dem Formloch 921 der Matrize 92 geführten Pulvermaterials 8 groß bzw. hoch. Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, in welchem der Betrag des in dem Fülltrichter 95 aufgenommenen Pulvermaterials 8 klein ist, das von dem Pulvermaterial 8 in dem Fülltrichter 95 auf das Pulvermaterial 8 in der Speisevorrichtung 93 aufgebrachte Gewicht klein bzw. gering. Dadurch wird die Rohdichte des von der Speisevorrichtung 93 hin zu dem Formloch 921 der Matrize 92 geführten Pulvermaterials 8 klein bzw. gering.
Im Gegensatz dazu sind bei der Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Speisevorrichtung 3 und der Fülltrichter 5 separat zueinander ausgebildet und der Mess-Durchlassabschnitt 52 ist mit den oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B in dem Fülltrichter 5 ausgebildet. Die im Allgemeinen vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8, welche mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen wird, wird aufeinanderfolgend von dem Sammeldurchlass 51 des Fülltrichters 5 in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 geführt. Dadurch kann auch in dem Fall, in welchem sich der Betrag des in dem Sammeldurchlass 51 des Fülltrichters 5 aufgenommenen Pulvermaterials 8 verändert, der vorbestimmte Betrag (regulierte Betrag) an Pulvermaterial 8 in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 gehalten werden.
Darüber hinaus kann zu der Zeit eines sich wiederholenden Zuführens des Pulvermaterials 8 von dem Zuführdurchlass 31 hin zu dem Formloch 21 der Veränderungsbetrag des Gewichts des Pulvermaterials 8, welcher auf dasselbe ausgeübt wird, minimiert werden. Dadurch ist es möglich, das Auftreten einer Veränderung der Rohdichte des von der Speisevorrichtung 3 hin zu dem Formloch 21 der Matrize 2 geführten Pulvermaterials 8 zwischen einem Formvorgang und dem nächsten Formvorgang zu beschränken. Dadurch ist es möglich, das Auftreten von Variationen der Dicke des aus dem Pulvermaterial 8 geformten Pulverformprodukts 81 aus den Pulverformprodukten 81 zu beschränken.
Wie in 2 und 4 gezeigt ist, ist die Speisevorrichtung 3 in der horizontalen Richtung zwischen einer Aufnahmeposition 301, bei welcher die Speisevorrichtung 3 unterhalb des Fülltrichters 5 angeordnet ist und dem Fülltrichter 5 gegenüberliegt, und einer Zuführposition 302, bei welcher die Speisevorrichtung 3 bei der Position oberhalb des Formlochs 21 angeordnet ist und dem Formloch 21 gegenüberliegt, linear verschiebbar. Die Aufnahmeposition 301 entspricht einem Beispiel einer Rückzugsposition, bei welcher die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Position oberhalb des Formlochs 21 zurückgezogen ist. Die Speisevorrichtung 3 wird durch ein Stellglied (beispielsweise einen Zylinder oder einen Elektromotor) angetrieben, um zwischen der Aufnahmeposition 301 und der Zuführposition 302 zu gleiten. Die Speisevorrichtung 3 nimmt das Pulvermaterial 8 bei der Aufnahmeposition 301 von dem Fülltrichter 5 auf und die Speisevorrichtung 3 führt das Pulvermaterial 8 bei der Zuführposition 302 hin zu dem Formloch 21.
Wie in 1, 2 und 6 bis 8 gezeigt ist, sind obere und untere verschiebbare Nivellierplatten (ein Paar von verschiebbaren Nivellierplatten) 4A, 4B vorgesehen, welche in der vertikalen Richtung V auf einer oberen Seite bzw. einer unteren Seite angeordnet sind, um sich in einer bei einem unteren Abschnitt der Speisevorrichtung 3 ausgebildeten Positionieraussparung 32 zu überlappen. Die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B können ebenso als obere und untere verschiebbare Abziehplatten bezeichnet sein. Ein Durchlass-Ausbildungsloch 41, welches einen Abschnitt des Zuführdurchlasses 31 bildet, ist in jeder der verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B ausgebildet. Eine Querschnittsgestalt des Durchlass-Ausbildungslochs 41 stimmt mit der Querschnittsgestalt des Zuführdurchlasses 31 überein. Jede verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B ist so aufgebaut, dass diese in der horizontalen Richtung, welche senkrecht zu der vertikalen Richtung V ist, in der Positionieraussparung 32 der Speisevorrichtung 3 gleitet. Jede verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B ist zwischen einer Öffnungsposition 401 und einer Schließposition 402 verschiebbar. Wie in 7 gezeigt ist, fällt eine Mitte des Durchlass-Ausbildungslochs 41 der verschiebbaren Nivellierplatte 4A, 4B mit einer Mitte des Zuführdurchlasses 31 zusammen, so dass das Durchlass-Ausbildungsloch 41 einen Abschnitt des Zuführdurchlasses 31 bildet, wenn die verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B in der Öffnungsposition 401 angeordnet ist. Wenn die verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B im Gegensatz dazu in der Schließposition 402 angeordnet ist, wie in 6 und 8 gezeigt ist, ist die Mitte des Durchlass-Ausbildungslochs 41 zu der Mitte des Zuführdurchlasses 31 verschoben, so dass die verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B den Zuführdurchlass 31 verschließt. Jede verschiebbare Nivellierplatte 4A, 4B wird durch ein Stellglied angetrieben, um zwischen der Öffnungsposition 401 und der Schließposition 402 zu gleiten.
Wie in 1, 2 und 4 gezeigt ist, ist bei einer oberen Fläche der Speisevorrichtung 3 eine Schließplatte 45 installiert. Die Schließplatte 45 verschließt eine obere Öffnung des Zuführdurchlasses 31 der Speisevorrichtung 3 zu der Zeit des Verschiebens der Speisevorrichtung 3 von der Aufnahmeposition 301 hin zu der Zuführposition 302. In der Schließplatte 45 ist ein Durchgangsloch 451 ausgebildet, welches einen Innendurchmesser besitzt, der gleich diesem des Zuführdurchlasses 31 ist. Die Schließplatte 45 ist zwischen einer Verbindungsposition 403 und einer Schließposition 404 verschiebbar. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, steht das Durchgangsloch 451 der Schließplatte 45 mit dem Zuführdurchlass 31 in Verbindung, wenn die Schließplatte 45 in der Verbindungsposition 403 angeordnet ist. Wenn die Schließplatte 45 im Gegensatz dazu in der Schließposition 404 angeordnet ist, wie in 4 gezeigt ist, verschließt die Schließplatte 45 die obere Öffnung des Zuführdurchlasses 31.
Durch Verwenden der Schließplatte 45 ist es möglich, das Eindringen von Fremdstoffen (Fremdkörper, Staub oder dergleichen) zu der Zeit des Verschiebens bzw. Gleitens der Speisevorrichtung 3 von der Aufnahmeposition 301 hin zu der Zuführposition 302 von einer Oberseite in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 zu beschränken.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, sind die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B relativ zu einer imaginären Linie K, welche sich in der Gleitrichtung S der Speisevorrichtung 3 durch die Mitte des Zuführdurchlasses 31 erstreckt, entsprechend in Richtung hin zu entgegengesetzten Seiten, welche zueinander entgegengesetzt sind, verschiebbar. Wenn jede der verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B ausgehend von der Öffnungsposition 401 hin zu der Schließposition 402 verschoben wird, wird das in dem Zuführdurchlass 31 aufgenommene Pulvermaterial 8 abgetrennt und dadurch durch jede der verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B nivelliert. Darüber hinaus wird, wie in 9 gezeigt ist, wenn die Speisevorrichtung 3 von der Zuführposition 302 hin zu der Aufnahmeposition 301 zurückgeführt wird, das in der Kavität 211 des Formlochs 21 aufgenommene Pulvermaterial 8 abgetrennt und dadurch durch die Speisevorrichtung 3 nivelliert.
Die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B sind entsprechend in zwei entgegengesetzten horizontalen Richtungen (zwei entgegengesetzten Gleitrichtungen), welche senkrecht zu der Gleitrichtung S der Speisevorrichtung 3 sind, in Richtung hin zu entgegengesetzten Seiten relativ zu der imaginären Linie K verschiebbar. Das hin zu dem Formloch 21 der Matrize 2 geführte Pulvermaterial 8 wird in den drei Richtungen, das heißt, der Gleitrichtung S der Speisevorrichtung 3 und den beiden entgegengesetzten Gleitrichtungen der oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B abgetrennt (und dadurch nivelliert). Alternativ können die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B entsprechend in zwei entgegengesetzten horizontalen Richtungen, welche sich entlang einer imaginären Linie erstrecken, die relativ zu der Gleitrichtung S der Speisevorrichtung 3 um einen vorbestimmten Neigungswinkel geneigt ist, verschoben werden. Ferner können die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B alternativ beispielsweise entsprechend in zwei entgegengesetzten horizontalen Richtungen, welche um beispielsweise 120 Grad zueinander versetzt sind, verschoben werden.
Darüber hinaus ist es anstelle des Vorsehens der beiden verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B möglich, lediglich eine einzelne verschiebbare Nivellierplatte vorzusehen, die in einer entgegengesetzten Richtung, welche zu der Gleitrichtung zu der Speisevorrichtung 3 zu der Zeit des Zurückziehens der Speisevorrichtung 3 von der Position oberhalb des Formlochs 21 weg entgegengesetzt ist, verschiebbar ist.
Darüber hinaus ist es möglich, zusätzlich zu den beiden verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B, welche entsprechend in Richtung der entgegengesetzten Seiten verschiebbar sind, eine zusätzliche verschiebbare Nivellierplatte vorzusehen, welche in einer entgegengesetzten Richtung, die zu der Gleitrichtung der Speisevorrichtung 3 zu der Zeit des Zurückziehens der Speisevorrichtung 3 von der Position oberhalb des Formlochs 21 weg entgegengesetzt ist, verschiebbar ist.
Die Positionieraussparung 32 des unteren Abschnitts der Speisevorrichtung 3 ist bei einer Position ausgebildet, welche von der unteren Fläche (Bodenfläche) der Speisevorrichtung 3 in Richtung hin zu der oberen Seite geringfügig beabstandet ist. Die untere verschiebbare Nivellierplatte 4B ist derart angeordnet, dass die untere verschiebbare Nivellierplatte 4B mit der unteren Fläche der Speisevorrichtung 3 nicht direkt in Kontakt steht.
Das Pulvermaterial 8, welches in dem Durchlass-Ausbildungsloch 41 jeder der verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B angeordnet ist, wird im Ansprechen auf die Gleitbewegung der verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B in die Positionieraussparung 32 der Speisevorrichtung 3 bewegt. Daher kann die Bewegung des Pulvermaterials 8 durch Minimieren der Dicke jeder verschiebbaren Nivellierplatte 4A, 4B reduziert werden.
Wie in 11 gezeigt ist, wird bei der früher vorgeschlagenen Pulverzuführvorrichtung 9 das nach unten in das Formloch 921 geleitete Pulvermaterial 8 lediglich durch die Rückführbewegung der Speisevorrichtung 93 von der Position oberhalb des Formlochs 921 weg abgetrennt und dadurch nivelliert. Dadurch ist in dem Formloch 921 eine Rohdichte eines Teils des Pulvermaterials 8, welcher sich auf einer Seite befindet, in deren Richtung die Speisevorrichtung 93 verschoben wird, um das Pulvermaterial 8 zu nivellieren, im Vergleich zu der Rohdichte eines peripheren Teils des Pulvermaterials 8, welcher sich bei einer Peripherie des vorstehend beschriebenen Teils des Pulvermaterials 8 befindet, erhöht.
Bei der Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform wird das Pulvermaterial 8 nicht nur durch die Speisevorrichtung 3 nivelliert, sondern ebenso durch die beiden verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B, welche in den unterschiedlichen Richtungen (unterschiedliche Trennrichtungen), die sich von der Gleitrichtung (Trennrichtung) der Speisevorrichtung 3 unterscheiden, verschoben werden. Das heißt, zusätzlich zu dem Nivellieren des Pulvermaterials 8 mit der Speisevorrichtung 3 wird das Pulvermaterial 8 durch die beiden verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B nivelliert. Daher wird das Pulvermaterial 8, welches sich in dem Zuführdurchlass 31 oder dem Formloch 21 befindet, in den drei unterschiedlichen Richtungen abgetrennt (nivelliert), welche voneinander abweichen.
Auf diese Art und Weise kann in der in dem Formloch 21 ausgebildeten Kavität 211 der Teil des Pulvermaterials 8, welcher die erhöhte Rohdichte besitzt, in der horizontalen Richtung bzw. den horizontalen Richtungen verteilt werden. Daher ist es möglich, die Erzeugung einer Uneinheitlichkeit der Rohdichte bei den jeweiligen Umfangsteilen des in die Kavität 211 eingefüllten Pulvermaterials 8 zu beschränken.
Darüber hinaus umfasst die Pulverzuführvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3 gezeigt ist, einen Sensor 7, welcher das Vorliegen des Pulvermaterials 8 in dem Zuführdurchlass 31 erfasst. Der Sensor 7 ist bei der Matrize 2, dem Fülltrichter 5 oder einem Rahmen der Pulverzuführvorrichtung 1 installiert. Eine Strecke zwischen dem Sensor 7 und der oberen Fläche der Matrize 2 ist konstant gehalten. Der Sensor 7 erfasst eine Höhe einer Oberfläche des in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 angeordneten Pulvermaterials 8.
Der Sensor 7 kann der Speisevorrichtung 3 in der Mitte des Gleitpfades der Speisevorrichtung 3, welche zwischen der Aufnahmeposition 301 und der Zuführposition 302 verschiebbar ist, gegenüberstellt werden. Die Speisevorrichtung 3 kann bei einer Zwischenposition 303 zwischen der Aufnahmeposition 301 und der Zuführposition 302 angehalten werden, bei welcher die Speisevorrichtung 3 dem Sensor 7 gegenüberliegt. Wie in 2 gezeigt ist, nimmt die Speisevorrichtung 3 (insbesondere der Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3) bei der Aufnahmeposition 301 das Pulvermaterial 8 von dem Fülltrichter 5 auf. Darüber hinaus erfasst der Sensor 7, wie in 3 gezeigt ist, den Betrag des Pulvermaterials 8 in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3, wenn die Speisevorrichtung 3 bei der Zwischenposition 303 angeordnet ist. Außerdem führt die Speisevorrichtung 3 das Pulvermaterial 8 bei der Zuführposition 302 von dem Zuführdurchlass 31 hin zu dem Formloch 21, wie in 4 gezeigt ist.
Der Sensor 7 der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem Laserabstandssensor, welcher einen Abstand von dem Sensor zu einem Messobjekt über die Strahlung eines Laserlichts hin zu dem Messobjekt und eine Reflexion des Laserlichts von dem Messobjekt erfassen kann. Der Sensor 7 ist derart konfiguriert, dass dieser eine Höhenposition der oberen Fläche des Pulvermaterials 8 in dem Zuführdurchlass 31 erfasst, um zu erkennen, ob das Pulvermaterial 8, welches mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 des Fülltrichters 5 gemessen wird und in einem vorbestimmten Massenbereich liegt, in dem Zuführdurchlass 31 vorliegt. Der Sensor 7 der vorliegenden Ausführungsform soll nicht auf den Laserabstandssensor beschränkt sein. Das heißt, der Sensor 7 kann irgendeinem von verschiedenen berührungslosen Sensoren entsprechen, welche den Abstand von dem Sensor 7 zu dem Messobjekt erfassen können.
Durch das Verwenden des Sensors 7 ist es möglich zu überprüfen, ob der Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 den vorbestimmten Betrag (vorbestimmte Masse) an Pulvermaterial 8 hält, welcher einer Summe der Beträge (Massen) des Pulvermaterials 8 entspricht, welche durch den Mess-Durchlassabschnitt 52 entsprechend über eine Mehrzahl von Messungen gemessen werden. Mit anderen Worten, unter Verwendung des Sensors 7 kann eine Massenveränderung des in dem Zuführdurchlass 31 gehaltenen Pulvermaterials 8 in einem tolerierbaren Fehlerbereich gehalten werden, welcher als ein vorbestimmter Bereich dient. Dieser tolerierbare Fehlerbereich kann einem Massenbereich an Pulvermaterial entsprechen, welcher mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 pro Messung gemessen wird. Darüber hinaus sollte zu der Zeit eines wiederholenden Zuführens des Pulvermaterials 8 von dem Zuführdurchlass 31 hin zu dem Formloch 21 sichergestellt sein, dass das Pulvermaterial 8 in dem tolerierbaren Fehlerbereich stets in dem Zuführdurchlass 31 gehalten ist. Auf diese Art und Weise wird eine Massenveränderung des Pulvermaterials 8 in dem Zuführdurchlass 31 minimiert und dadurch wird es einfach, den Zustand zu implementieren, bei welchem sich die Rohdichte des Pulvermaterials 8, das von der Speisevorrichtung 3 hin zu dem Formloch 21 der Matrize 2 geführt wird, zwischen einem Formvorgang und dem nächsten Formvorgang nicht wesentlich verändert.
Ein tolerierbarer Fehlerbereich, welcher bei dem Sensor 7 eingestellt ist, ist auf einen Veränderungsbereich der Höhenposition der oberen Fläche des Pulvermaterials 8 in dem Zuführdurchlass 31 eingestellt, welcher pro Messung mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 stattfindet. Dieser Veränderungsbereich der Höhenposition der oberen Fläche des Pulvermaterials 8 kann einem Differenzbereich zwischen einer Höhenposition der oberen Fläche des Pulvermaterials 8, welches in dem Zuführdurchlass 31 aufgenommen ist, über eine Gesamtheit von sechs Messungen von Pulvermaterial 8 mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52, und einer Höhenposition der oberen Fläche des in dem Zuführdurchlass 31 aufgenommenen Pulvermaterials 8 über eine Gesamtheit von sieben Messungen des Pulvermaterials 8 mit dem Mess-Durchlassabschnitt 52 entsprechen.
Die Speisevorrichtung 3 ist wie folgt aufgebaut. Das heißt, nachdem der Sensor 7 erfasst, dass das Pulvermaterial 8 in dem vorbestimmten Massenbereich in dem Zuführdurchlass 31 vorliegt, wird die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Aufnahmeposition 301 hin zu der Zuführposition 302 verschoben und die Speisevorrichtung 3 führt den vorbestimmten Betrag an Pulvermaterial 8 von dem Zuführdurchlass 31 in das Formloch 21. Wenn die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Aufnahmeposition 301 hin zu der Zuführposition 302 verschoben wird, hält der Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 stets das Pulvermaterial 8, welches eine Massenveränderung des Pulvermaterials 8 zeigt, die in dem tolerierbaren Fehlerbereich gehalten wird.
Das Stellglied, welches die Matrize 2 antreibt, um die Matrize 2 relativ zu dem unteren Stempel 25 anzuheben, das Stellglied, welches die Speisevorrichtung 3 antreibt, um die Speisevorrichtung 3 zu verschieben, die Stellglieder, welche die oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B entsprechend antreiben, um die oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B zu verschieben, und die Stellglieder, welche die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B entsprechend antreiben, um die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B zu verschieben, werden durch eine Steuerungsvorrichtung gesteuert, welche die Pulverzuführvorrichtung 1 und die Pulverformvorrichtung 10 steuert. Der Betrieb der Pulverzuführvorrichtung 1 wird gemäß einem in der Steuerungsvorrichtung gespeicherten Steuerprogramm ausgeführt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Zuführen des Pulvermaterials 8 in das Formloch 21 der Matrize 2 durch die Pulverzuführvorrichtung 1 und ein Verfahren zum Formen des Pulverformprodukts 81 aus dem Pulvermaterial 8 durch die Pulverformvorrichtung 10 beschrieben.
Zunächst bringt die Steuerungsvorrichtung, wie in 2 gezeigt ist, die untere Schließvorrichtung 6B in die Schließposition 602 und die obere Schließvorrichtung 6A in die Öffnungsposition 601, so dass das Pulvermaterial 8 in den unteren Endabschnitt 511 des Sammeldurchlasses 51 nach unten geleitet wird. Dann treibt die Steuerungsvorrichtung die Schließvorrichtung 6A ausgehend von der Öffnungsposition 601 hin zu der Schließposition 602 an, um die vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8 in dem Mess-Durchlassabschnitt 52 zu messen. Darüber hinaus verschiebt die Steuerungsvorrichtung die Speisevorrichtung 3 hin zu der Aufnahmeposition 301, so dass die Speisevorrichtung 3 unterhalb des Fülltrichters 5 angeordnet ist.
Nachfolgend verschiebt die Steuerungsvorrichtung die Schließvorrichtung 6B in dem Zustand, in welchem die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B der Speisevorrichtung 3 in der Schließposition 402 angeordnet sind, ausgehend von der Schließposition 602 hin zu der Öffnungsposition 601. Zu dieser Zeit wird die vorbestimmte Masse an Pulvermaterial 8, welche in dem Mess-Durchlassabschnitt 52 gemessen wird, nach unten in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 geführt, so dass das Pulvermaterial 8 auf der oberen verschiebbaren Nivellierplatte 4A gesammelt wird. Die Steuerungsvorrichtung wiederholt jeden Vorgang des Messvorgangs zum Messen der vorbestimmten Masse an Pulvermaterial 8 in dem Mess-Durchlassabschnitt 52 und des Strömungsvorgangs zum Leiten der vorbestimmten Masse an Pulvermaterial 8 nach unten in den Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 mit einer vorbestimmten Häufigkeit bzw. Anzahl.
Danach verschiebt die Steuerungsvorrichtung, wie in 3 gezeigt ist, die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Aufnahmeposition 301 hin zu der Zwischenposition 303, so dass die Speisevorrichtung 3 unterhalb des Sensors 7 angeordnet ist. Dann misst die Steuerungsvorrichtung die Höhenposition der oberen Fläche des in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 aufgenommenen Pulvermaterials 8 mit dem Sensor 7 und erfasst (bestimmt), ob das Pulvermaterial 8 in dem vorbestimmten Massenbereich in dem Zuführdurchlass 31 vorliegt. Wenn erfasst wird, dass das Pulvermaterial 8 in dem vorbestimmten Massenbereich in dem Zuführdurchlass 31 vorliegt, verschiebt die Steuerungsvorrichtung die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Zwischenposition 303 hin zu der Zuführposition 302.
Danach verschiebt die Steuerungsvorrichtung, wie in 4 gezeigt ist, gleichzeitig jede der oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B der Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Schließposition 402 hin zu der Öffnungsposition 401, so dass die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B entsprechend in Richtung hin zu den entgegengesetzten Seiten verschoben werden, und dadurch wird der Zuführdurchlass 31, welcher das Pulvermaterial aufnimmt, bei der Position oberhalb des Formlochs 21 geöffnet.
Nachfolgend hebt die Steuerungsvorrichtung die Matrize 2 relativ zu dem unteren Stempel 25 an. Zu dieser Zeit wird das Pulvermaterial 8, welches in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 aufgenommen ist, in das Formloch 21 nach unten geleitet, so dass die Kavität 211 mit einem vorbestimmten Volumen, welches mit dem Pulvermaterial 8 gefüllt ist, in dem Formloch 21 der Matrize 2 ausgebildet wird. Alternativ zu dem vorstehenden Vorgang kann die Steuerungsvorrichtung jede der oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B nach dem Anheben der Matrize 2 relativ zu dem unteren Stempel 25 ausgehend von der Schließposition 402 hin zu der Öffnungsposition 401 verschieben.
Danach verschiebt die Steuerungsvorrichtung, wie in 5 bis 8 gezeigt ist, die oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B der Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Öffnungsposition 401 hin zu der Schließposition 402 entsprechend hin zu den entgegengesetzten Seiten. Auf diese Art und Weise wird das in dem Zuführdurchlass 31 der Speisevorrichtung 3 aufgenommenen Pulvermaterial 8 abgetrennt und dadurch mit den jeweiligen verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B nivelliert. Danach verschiebt die Steuerungsvorrichtung die Speisevorrichtung 3 ausgehend von der Zuführposition 302 hin zu der Aufnahmeposition 301, wie in 9 gezeigt ist. Zu dieser Zeit wird das Pulvermaterial 8 in der Kavität 211 abgetrennt und dadurch mit der Speisevorrichtung 3 nivelliert und das Einfüllen des Pulvermaterials 8 in die Kavität 211 wird abgeschlossen.
Nachfolgend senkt die Steuerungsvorrichtung den oberen Stempel 26 in Richtung hin zu dem unteren Stempel 25, wie in 10 gezeigt ist. Wenn der obere Stempel 26 hin zu einer vorbestimmten Position abgesenkt ist, wird das Pulvermaterial 8 in der Kavität 211 eingeklemmt, das heißt, zwischen dem unteren Stempel 25 und dem oberen Stempel 26 gehalten. Zu dieser Zeit wird das Pulvermaterial 8 pressgeformt bzw. formgepresst, so dass das Pulverformprodukt 81 geformt wird. Dann hebt die Steuerungsvorrichtung den oberen Stempel 26, um den oberen Stempel von dem Formloch 21 zurückzuziehen, und die Steuerungsvorrichtung senkt die Matrize 2 relativ zu dem unteren Stempel 25. Auf diese Art und Weise wird das Pulverformprodukt 81 in dem Formloch 21 entfernt. Danach wird das Pulverformprodukt 81 gesintert, um das Endprodukt auszubilden.
Hierbei ist anzumerken, dass ein in das Pulverformprodukt 81 einzuformendes Wellenelement 82 (siehe 10) optional in dem oberen Stempel 26 gehalten werden kann. In diesem Fall wird das Pulverformprodukt 81 geformt, welches das bei einem mittleren Abschnitt des Pulverformprodukts 81 angeordnete Wellenelement 82 besitzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind in der einzelnen Ausführungsform eine erste Anordnung zum Übereinstimmen der Querschnittsgestalt des unteren Endabschnitts 511 des Sammeldurchlasses 51 des Fülltrichters 5, der Querschnittsgestalt des Zuführdurchlasses 31 der Speisevorrichtung 3 und der Querschnittsgestalt des Formlochs 21 der Matrize 2 relativ zueinander in dem vorbestimmten tolerierbaren Fehlerbereich, eine zweite Anordnung zum Vorsehen der oberen und unteren Schließvorrichtungen 6A, 6B bei dem Fülltrichter 5, welcher von der Speisevorrichtung 3 getrennt ist, eine dritte Anordnung zum Messen des Betrags des in dem Zuführdurchlass 31 aufgenommenen Pulvermaterials 8 mit dem Sensor 7 und eine vierte Ausführungsform zum Vorsehen der oberen und unteren verschiebbaren Nivellierplatten 4A, 4B bei der Speisevorrichtung 3 implementiert. Alternativ können diese Anordnungen separat implementiert sein.
Beispielsweise kann die Pulverzuführvorrichtung 1 ausgebildet sein, welche lediglich die erste Anordnung umfasst. Alternativ kann die Pulverzuführvorrichtung 1 ausgebildet sein, welche die ersten und zweiten Anordnungen umfasst. Weiterhin kann alternativ die Pulverzuführvorrichtung 1 vorgesehen sein, welche die ersten bis dritten Anordnungen umfasst. Weiterhin kann alternativ die Pulverzuführvorrichtung 1 ausgebildet sein, welche die ersten und vierten Anordnungen umfasst.
Darüber hinaus sollte die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt sein, und diese kann durch verschiedene weitere Ausführungsformen implementiert sein, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
(Validierungstest)
Bei einem Validierungstest werden Dicken des Pulverformprodukts 81 gemessen, welches unter einem konstanten Druck mit der Pulverformvorrichtung 10 (nachfolgend als eine Test-Pulverformvorrichtung oder einfach als eine Testvorrichtung bezeichnet) mit der vorstehend beschriebenen Pulverzuführvorrichtung 1 unter einem konstanten Druck pressgeformt wird. Für Vergleichszwecke werden Dicken des Pulverformprodukts 81 gemessen, welches unter dem konstanten Druck mit einer Pulverformvorrichtung (nachfolgend als eine Vergleichs-Pulverformvorrichtung oder einfach als eine Vergleichsvorrichtung bezeichnet) eines Vergleichsbeispiels mit der Pulverzuführvorrichtung 9 von 11, welche die ersten bis vierten Anordnungen nicht besitzt, pressgeformt wird.
Das Pulvermaterial 8, welches bei dem Formvorgang des Validierungstests verwendet wird, entspricht Fe-Si-Metallpulver, welches eine mittlere Partikelgröße von 80 μm besitzt. Darüber hinaus beträgt ein Ziel-Außendurchmesser des Pulverformprodukts 81, welches in der kreisförmigen Scheibenform gestaltet ist, 10 mm (das heißt, φ 10 mm) und eine Ziel-Dicke des Pulverformprodukts 81 beträgt 2,2 mm. Darüber hinaus ist das Wellenelement 82, welches einen Außendurchmesser von 3,6 mm (das heißt, φ 3,6 mm) besitzt, bei dem mittleren Abschnitt des Pulverformprodukts 81 (siehe 10) eingeformt. Darüber hinaus werden bei der Pulverzuführvorrichtung 1, 9 von jeder der Test-Pulverformvorrichtung und der Vergleichs-Pulverformvorrichtung eine Gesamtheit von achtzig Pulverformprodukten 81 geformt.
Die Dicke des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 des Pulverformprodukts 81 wird bei jeder von acht Messpositionen (das heißt, jedem von acht Umfangsteilen), welche in der Umfangsrichtung um eine Mittelachse des Pulverformprodukts 81 bei gleichen Intervallen der Reihe nach angeordnet sind, gemessen. Eine Veränderung eines durchschnittlichen Dickenwerts mit Bezug auf die Anzahl zum Ausführen des Formens und eine Variation der Dicke bei den acht Umfangsteilen des Pulverformprodukts 81 werden überprüft.
12 bis 15 geben ein Messergebnis der Dicke des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 des Pulverformprodukts 81 für die Test-Pulverformvorrichtung (in den Abbildungen als „Testvorrichtung” angegeben) und die Vergleichs-Pulverformvorrichtung (in den Abbildungen als „Vergleichsvorrichtung” angegeben) an.
12 gibt eine Beziehung zwischen der Anzahl bzw. der Häufigkeit zum Ausführen des Formens des Pulverformprodukts 81 und dem Durchschnittswert (mm) der bei den acht Umfangsteilen des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 des Pulverformprodukts 81 gemessenen Dicken für sowohl die Test-Pulverformvorrichtung (siehe eine durchgehende Linie) als auch die Vergleichs-Pulverformvorrichtung (siehe eine gestrichelte Linie) an. Wie in 12 angegeben ist, ist der Durchschnittswert der Dicken des Pulverformprodukts 81 im Falle der Vergleichs-Pulverformvorrichtung, wenn die Anzahl zum Ausführen des Formens von dem 1. Mal zum 59. Mal erhöht wird, reduziert, während dieser ein gewisses Ausmaß an Schwankungen zeigt. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass der Betrag des Pulvermaterials 8 in dem Fülltrichter 95 und der Speisevorrichtung 93 im Ansprechen auf eine Zunahme der Anzahl zum Ausführen des Formens zunehmend reduziert ist und dadurch das von dem Pulvermaterial 8 in der Speisevorrichtung 93 auf das Pulvermaterial 8 in dem Formloch 21 aufgebrachte Gewicht zunehmend reduziert ist. Darüber hinaus wird das Pulvermaterial 8 in den Fülltrichter 95 nachgefüllt, wenn die Anzahl zum Ausführen des Formens das 60. Mal erreicht. Daher wird der Durchschnittswert der Dicken des Pulverformprodukts 81 nach dem 60. Mal einmal erhöht. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass, wenn das Pulvermaterial 8 in den Fülltrichter 95 nachgefüllt wird, das von dem Pulvermaterial 8 in der Speisevorrichtung 93 auf das Pulvermaterial 8 in dem Formloch 21 aufgebrachte Gewicht erneut erhöht wird.
Im Gegensatz dazu wird im Falle der Test-Pulverformvorrichtung das Abnehmen des Durchschnittswerts der Dicken des Pulverformprodukts 81 im Ansprechen auf die Zunahme der Anzahl zum Ausführen des Formens nicht beobachtet, obwohl bei dem Durchschnittswert der Dicken des Pulverformprodukts 81 ausgehend von einer Formzeit hin zu der nächsten Formzeit ein gewisses Ausmaß einer Schwankung vorliegt. Im Falle der Vergleichs-Pulverformvorrichtung beträgt eine Differenz zwischen einem maximalen Durchschnittswert der Dicken des Pulverformprodukts 81 und einem minimalen Durchschnittswert der Dicke des Pulverformprodukts 81 31,5 μm. Im Gegensatz dazu beträgt im Falle der Test-Pulverformvorrichtung eine Differenz zwischen einem maximalen Durchschnittswert der Dicken des Pulverformprodukts 81 und einem minimalen Durchschnittswert der Dicke des Pulverformprodukts 81 17,5 μm. Gemäß diesem Ergebnis wird ersichtlich, dass die vorstehend diskutierten ersten bis dritten Anordnungen bei der Test-Pulverformvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wirkungsvoll sind und dadurch eine wesentliche Veränderung des Durchschnittswerts der Dicken des Pulverformprodukts 81 im Ansprechen auf die Zunahme der Anzahl zum Formen des Pulverformprodukts 81 weniger wahrscheinlich auftritt.
13 gibt eine Beziehung zwischen den acht Umfangs-Messpositionen (den acht Umfangsteilen) des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 des Pulverformprodukts 81 und der Dicke (mm) des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 bei jeder der acht Umfangs-Messpositionen bei der Vergleichs-Pulverformvorrichtung des Vergleichsbeispiels an. 14 gibt eine Beziehung zwischen den acht Umfangs-Messpositionen (den acht Umfangsteilen) des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 des Pulverformprodukts 81 und der Dicke (mm) des kreisförmigen Scheibenabschnitts 811 bei jeder der acht Umfangs-Messpositionen bei der Test-Pulverformvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform an.
Wie in 13 gezeigt ist, sind im Falle der Vergleichs-Pulverformvorrichtung die Dicke bei der vierten Messposition des Pulverformprodukts 81 und die Dicke bei der fünften Messposition des Pulverformprodukts 81 relativ groß. Die vierte Messposition und die fünfte Messposition sind auf einer Seite (die rechte Seite in 9) angeordnet, in deren Richtung die Speisevorrichtung 3 verschoben wird, um das in dem Formloch 21 aufgenommene Pulvermaterial 8 zu nivellieren (abzuziehen). Daher treten die Dickenvariationen bei den Umfangsteilen des Pulverformprodukts 81 im Ansprechen auf die Beeinflussung der Abziehrichtung auf.
Im Gegensatz dazu zeigen die Dicken der ersten bis achten Messpositionen des Pulverformprodukts 81 bei der Test-Pulverformvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform keine wesentlichen Unterschiede, wie in 14 gezeigt ist. Bei der Test-Pulverformvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform wird der Effekt der vorstehend diskutierten vierten Anordnung bedeutend, so dass die wesentlichen Dickenvariationen der Umfangsteile weniger wahrscheinlich auftreten.
15 zeigt ein Histogramm, welches basierend auf dem in 13 gezeigten Ergebnis der Vergleichs-Pulverformvorrichtung des Vergleichsbeispiels vorbereitet ist und eine Verteilung einer Dickendifferenz (mm) zwischen einem maximalen Dickenwert und einem minimalen Dickenwert bei jeder der acht Messpositionen von jedem der achtzig Pulverformprodukte 81 angibt, die entsprechend bei achtzig Formvorgängen bei der Vergleichs-Pulverformvorrichtung erzeugt werden. Darüber hinaus zeigt 16 ein Histogramm, welches basierend auf dem in 14 gezeigten Ergebnis der Test-Pulverformvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform vorbereitet ist und eine Verteilung einer Dickendifferenz (mm) zwischen einem maximalen Dickenwert und einem minimalen Dickenwert bei jeder der acht Messpositionen von jedem der achtzig Pulverformprodukte 81, welche entsprechend bei achtzig Formvorgängen bei der Test-Pulverformvorrichtung erzeugt werden, angibt.
Wie in 15 und 16 gezeigt ist, ist die Verteilung der Dickendifferenzen im Falle der Test-Pulverformvorrichtung bei den Umfangsteilen konzentriert, bei welchen die Dickendifferenz jeweils im Vergleich zu der Dickendifferenz im Falle der Vergleichs-Pulverformvorrichtung relativ klein ist. Ein Durchschnittswert der Dickendifferenz im Falle der Vergleichs-Pulverformvorrichtung beträgt 32,3 μm. Im Gegensatz dazu beträgt ein Durchschnittswert der Dickendifferenz im Falle der Test-Pulverformvorrichtung 13,8 μm. Dadurch wird ersichtlich, dass im Falle der Test-Pulverformvorrichtung die Variationen der Dicke des Pulverformprodukts im Vergleich zu diesen der Vergleichs-Pulverformvorrichtung im Durchschnitt um etwa 40% reduziert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-153994 A [0003, 0004]

Claims

Pulverzuführvorrichtung mit einer Speisevorrichtung (3), welche einen Zuführdurchlass (31) besitzt, der Pulvermaterial (8) hin zu einem Formloch (21) einer Matrize (2) führt, wobei: sich zumindest ein unterer Endabschnitt (311) des Zuführdurchlasses (31) in einer vertikalen Richtung (V) erstreckt und eine Querschnittsgestalt besitzt, die mit einer Querschnittsgestalt des sich in der vertikalen Richtung (V) erstreckenden Formlochs (21) übereinstimmt.
Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend einen Fülltrichter (5), welcher separat zu der Speisevorrichtung (3) ausgebildet ist und einen Sammeldurchlass (51) besitzt, durch welchen das Pulvermaterial (8) in den Zuführdurchlass (31) abgeleitet wird, wobei: sich der Zuführdurchlass (31) in der vertikalen Richtung (V) über eine gesamte Ausdehnung des Zuführdurchlasses (31) linear erstreckt und eine Querschnittsgestalt besitzt, die mit der Querschnittsgestalt des Formlochs (21) übereinstimmt; und sich zumindest ein unterer Endabschnitt (511) des Sammeldurchlasses (51) in der vertikalen Richtung (V) erstreckt und eine Querschnittsgestalt besitzt, die mit der Querschnittsgestalt des Zuführdurchlasses (31) übereinstimmt.
Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 2, wobei: der Fülltrichter (5) eine obere Schließvorrichtung (6A) und eine untere Schließvorrichtung (6B) umfasst, welche in der vertikalen Richtung (V) entsprechend auf einer oberen Seite und einer unteren Seite angeordnet sind, um einen Abschnitt des Sammeldurchlasses (51) in einer solchen Art und Weise in einen Mess-Durchlassabschnitt (52) mit einem vorbestimmten Volumen abzutrennen, dass der Abschnitt des Sammeldurchlasses (51) von dem Rest des Sammeldurchlasses (51) in einer Erstreckungsrichtung des Sammeldurchlasses (51) abgetrennt ist; und das Pulvermaterial (8), dessen Betrag in dem Mess-Durchlassabschnitt (52) gemessen wird, ausgehend von dem Sammeldurchlass (51) in den Zuführdurchlass (31) geführt wird.
Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 3, aufweisend einen Sensor (7), welcher das Vorliegen des Pulvermaterials (8) in dem Zuführdurchlass (31) erfasst, wobei: der Sensor (7) erfasst, ob das Pulvermaterial (8), dessen Betrag mit dem Mess-Durchlassabschnitt (52) gemessen wird und in einem vorbestimmten Bereich liegt, in dem Zuführdurchlass (31) vorliegt; und die Speisevorrichtung (3) hin zu einer Position oberhalb des Formlochs (21) verschoben wird und das Pulvermaterial (8) ausgehend von dem Zuführdurchlass (31) in das Formloch (21) führt, nachdem der Sensor (7) erfasst, dass das Pulvermaterial (8), dessen Betrag mit dem Mess-Durchlassabschnitt (52) gemessen wird und in dem vorbestimmten Bereich liegt, in dem Zuführdurchlass (31) vorliegt.
Pulverzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Speisevorrichtung (3) zwischen einer Rückzugsposition (301), bei welcher die Speisevorrichtung (3) von einer Position oberhalb des Formlochs (21) zurückgezogen ist, und einer Zuführposition (302), bei welcher die Speisevorrichtung (3) bei der Position oberhalb des Formlochs (21) angeordnet ist und dem Formloch (21) gegenüberliegt, linear verschiebbar ist; die Speisevorrichtung (3) eine obere verschiebbare Nivellierplatte (4A) und eine untere verschiebbare Nivellierplatte (4B) umfasst, welche entsprechend auf einer oberen Seite und einer unteren Seite angeordnet sind, so dass sich diese bei einer Positionierungsvertiefung (32) der Speisevorrichtung (3) gegenseitig überlappen und in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Zuführdurchlasses (31) verschiebbar sind; und die obere verschiebbare Nivellierplatte (4A) und die untere verschiebbare Nivellierplatte (4B) entsprechend in Richtung hin zu entgegengesetzten Seiten, welche entgegengesetzt zueinander liegen, relativ zu einer imaginären Linie (K), die sich durch eine Mitte des Zuführdurchlasses (31) in einer Gleitrichtung (S) der Speisevorrichtung (3) erstreckt, verschiebbar sind, um das in dem Zuführdurchlass (31) befindliche Pulvermaterial (8) abzutrennen und dadurch zu nivellieren.
Pulverzuführvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das in dem Formloch (21) befindliche Pulvermaterial (8) mit der Speisevorrichtung (3) getrennt und dadurch nivelliert wird, wenn die Speisevorrichtung (3) ausgehend von der Zuführposition (302) hin zu der Rückzugsposition (301) verschoben wird.