JP2005177815A - 潤滑剤塗布装置および潤滑剤塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段と、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズルとの間に、配管が存在する潤滑剤塗布装置であって、安定した潤滑剤塗布量を達成できる潤滑剤塗布装置、および該潤滑剤塗布装置を使用し、潤滑剤塗布量が安定している潤滑剤塗布方法を提供する。
【解決手段】粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル５、該ノズル側へ潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段４、該ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管６、および該配管にガス噴射口が設けられたことを特徴とする潤滑剤塗布装置、ならびに、該潤滑剤塗布装置を用い、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射後に、ガス噴射口よりガスを該配管内およびノズルを通して粉体成形用押型内へ噴射することを特徴とする潤滑剤塗布方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉末成形装置の押型内面に潤滑剤粉末を塗布するために使用される潤滑剤塗布装置、および該装置を使用する潤滑剤塗布方法に関するものである。

高密度焼結部品などに用いられる粉末成形品は、押型を有する粉末成形装置により原料粉末を圧縮成形した後、得られた成形品を押型から押し出す方法などにより製造される。ここで、成形品を押し出す際の押型内面との摩擦が大きいと、成形品内の残留応力が増し、割れなどの不良が増加するので、押型内面との摩擦を低減するために潤滑剤が用いられる。

潤滑剤による潤滑方式には、押型内面に潤滑剤を塗布する押型潤滑法と、潤滑剤を原料粉末に添加、混合しておく混入潤滑法とがあるが、原料粉末の流動性、粉末成形品密度、強度、また粉末成形品を押し出す際の押出力の観点から、通常、押型潤滑法が好ましく用いられる。

押型潤滑法では、潤滑剤塗布装置が用いられ、原料粉末供給前に、該潤滑剤塗布装置から潤滑剤が押型内に供給され押型内面に潤滑剤が塗布される。このような潤滑剤塗布装置としては、例えば、特開２００２−３２７２０４号公報（特許文献１）に開示されているものが挙げられる。この潤滑剤塗布装置は、潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンク、潤滑剤粉末を帯電する帯電ガン、潤滑剤粉末を粉体成形用押型へ噴射するノズルと、該ノズルの直前にあって、潤滑剤粉末のノズルへの供給あるいは前記潤滑剤貯蔵タンクへの戻りを行う分岐ブロック、帯電ガンや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などを備えたことを特徴とし（請求項１）、流動性の低い潤滑剤の場合であっても、均一にかつ安定した塗布をすることを目的とした（段落００２１）ものである。

上記潤滑剤塗布装置では、潤滑剤粉末のノズルへの供給を行う分岐ブロックが、該ノズルの直前にある。しかし、押型の設置位置の自由度、すなわち粉末成形装置の設計の自由度を増すためには、上記分岐ブロックのような潤滑剤粉末の定量供給手段とノズル間を配管などで連結し、該定量供給手段とノズルを離れた位置に設置可能にした方が好ましい。また、粉末成形装置の設計の自由度を増すためには、配管の形状にも自由度が求められ、屈曲部を有する配管、屈曲性のある配管、例えばゴムなどの柔軟性のある材質により形成された配管などが使用されることがある。
特開２００２−３２７２０４号公報（請求項１、段落００２１）

しかし、定量供給手段とノズル間に配管が存在する場合、特に該配管が屈曲している場合は、他の点は特開２００２−３２７２０４号公報記載のものと同様な潤滑剤塗布装置を用いた場合であっても、潤滑剤塗布量が不安定となる場合があり、安定した塗布量を得にくかった。本発明者は、検討の結果、この原因が、潤滑剤粉末をノズル側に供給する際に、配管内に吹き残りの潤滑剤粉末が残留し、その結果、押型に噴射される潤滑剤粉末の量が所定の量より減少する、また、同一の潤滑剤塗布装置により潤滑剤の塗布を繰り返す場合、前回の塗布の際に配管内に残留した潤滑剤粉末が新たに供給された潤滑剤粉末とともにノズルより噴射されることとなり、噴射量が所定の量より変動する、などによることを見出した。

本発明は、潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段と、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル間に、配管が存在する潤滑剤塗布装置であって、安定した潤滑剤塗布量を達成できる潤滑剤塗布装置を提供することを課題とする。本発明はさらに、該潤滑剤塗布装置を使用し、潤滑剤塗布量が安定している潤滑剤塗布方法を提供することを課題とする。

本発明者は、定量供給手段とノズル間の配管に、配管内に残留した潤滑剤粉末を噴射により除去するためのガス噴射口を設け、粉体成形用押型内への潤滑剤粉末の噴射後に、該ガス噴射口よりガスを該配管内へ噴射することにより潤滑剤塗布量が安定することを見出し、本発明を完成した。

本発明は、その請求項１において、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル、該ノズル側へ潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段、該ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管、および該配管にガス噴射口が設けられたことを特徴とする潤滑剤塗布装置を提供する。

ここで、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズルとしては、従来の粉体成形装置で用いられているものと同様なものが例示されるが、これらに限定されず、押型内へ潤滑剤粉末を供給できる供給口を意味する。

潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段は、予め定められた所望の量の潤滑剤粉末を、ノズル側へすなわち配管内に供給する装置であって、所定量の潤滑剤粉末を所定時間内に供給できるものであれば特に限定されないが、具体的には、特開２００２−３２７２０４号公報（特許文献１）に記載されているような、分岐ブロックが例示される。

これは、潤滑剤貯蔵タンク側からノズル側へ潤滑剤粉末を供給するための潤滑剤供給用ガスの流路、潤滑剤粉末を潤滑剤貯蔵タンクに戻すためのリターン用ガスの流路、および該潤滑剤供給用ガス流路と該リターン用ガス流路を連結するバイパス流路をその中に有し、リターン用ガスを供給用ガスより高い圧力とすることにより、供給用ガス中の潤滑剤粉末をリターン用ガス中に吸引して潤滑剤貯蔵タンクに戻し、リターン用ガスの流通を停止することにより供給用ガス中の潤滑剤粉末をノズル側へ供給するものである。そして、リターン用ガスの流通の停止を所定時間とすることにより、所定量の潤滑剤粉末を供給する。なお、供給用ガス、リターン用ガスとしては、通常エア（大気）が用いられるが、窒素、アルゴンなどの他のガスを用いてもよい。

近年、粉体成形用押型内へ噴射される潤滑剤粉末を押型内面へ塗布し、付着させる方法として、静電付着法が、塗布状態の均一性および付着強度の点から、好ましく採用されている。これは、潤滑剤粉末に摩擦帯電などにより電荷を付与しておき、それを噴射して、アースした押型に静電的にさせる付着させる方法である。このため、本発明において、ノズルより噴射される潤滑剤粉末としては帯電しているものが好ましく、そこで本発明の潤滑剤塗布装置には、好ましくは、潤滑剤粉末の帯電手段が設けられている。

本発明の請求項２は、この好ましい態様に該当し、上記の潤滑剤塗布装置であって、潤滑剤粉末の帯電手段をさらに有することを特徴とする潤滑剤塗布装置である。該帯電手段は、好ましくは、定量供給手段への潤滑剤粉末の供給側に設置される。

ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管の長さは、好ましくは０．５〜５００ｃｍの範囲である。配管の長さがこの範囲より小さいと、配管の設置が困難となる。一方この範囲より大きい場合は、ガス圧力が小さいときは、潤滑剤粉末の除去が困難になりやすく、一方ガス圧力を大きくするためには、コンプレッサーなどの設備として巨大なものが必要となる。

配管の内径は、好ましくは０．１〜３ｃｍである。配管の内径がこの範囲より小さい場合、潤滑剤粉末による配管の詰まりなどを生じて、潤滑剤粉末の塗布が良好に行えない場合がある。一方この範囲より大きい場合、ガス圧力が小さいときは、潤滑剤粉末が配管内に残存しやすくその除去が困難な場合があり、一方ガス圧力を大きくするためには、コンプレッサーなどの設備として巨大なものが必要となる。

本発明の請求項３は、この好ましい態様に該当し、上記の潤滑剤塗布装置であって、該配管の長さが、０．５〜５００ｃｍであり、かつ該配管の内径が０．１〜３ｃｍであることを特徴とする潤滑剤塗布装置である。より好ましくは、配管の長さが、５〜２００ｃｍであり、かつ該配管の内径が０．２〜１．５ｃｍである。押型の設置位置の自由度、すなわち粉末成形装置の設計の自由度を増すためには、配管の長さとして５ｃｍ以上が好ましい。

なお、ガス圧力としては、０．００１〜１０ＭＰａの範囲が好ましく、より好ましくは０．００２〜１ＭＰａの範囲である。この範囲より小さい場合は、ガス圧不足により、配管の長さや内径などにかかわらず潤滑剤粉末の除去が困難になりやすく、一方この範囲より大きい場合は、押型内に付着した潤滑剤までガスにより除去される場合がある。

配管の形状は、特に限定されず、屈曲部を一または複数有する配管、例えば鉄管などや、屈曲性のある配管、例えばゴムやコルゲート管などの柔軟性や屈曲性のある材質により形成された配管であってもよい。従来の潤滑剤塗布装置において、屈曲部を有する配管や屈曲性のある配管を使用した場合は、配管内に潤滑剤粉末が残留しやすく、潤滑剤塗布量が特に不安定である。そこで、このような配管が使用される場合は、本発明の効果が特に発揮される。

本発明の潤滑剤塗布装置では、定量供給手段とノズルを連結する配管に配管内に残留した潤滑剤粉末を噴射により除去するためのガス噴射口が設けられている。噴射されるガスは通常エアであるが、他のガスを用いることもできる。このガス噴射口から、配管内にガスが噴射されることにより、配管内に残留している潤滑剤粉末が該ガスとともにノズルから押型内に噴射される。

このガス噴射口の位置は、ノズルよりも配管上の定量供給手段に近い方（すなわち分岐ブロックに近い方）が、配管内に残留している潤滑剤粉末の除去がより充分に行われるので好ましい。本発明の請求項４は、この好ましい態様に該当し、上記の潤滑剤塗布装置であって、ガス噴射口が、配管の該定量供給手段側に設けられていることを特徴とする潤滑剤塗布装置である。

より具体的には、ガス噴射口の位置は、定量供給手段と配管との接続点から５０ｃｍ以内が好ましく、特に好ましいのは接続点に設置される場合である。接続点から５０ｃｍより遠くなると、配管内、特に接続点とガス噴射口間に残留する潤滑剤粉末の除去が困難になりやすい。

ガスの噴射は、通常、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射した後、０．０５〜３０秒後に行われることが好ましい。またその噴射時間も、０．０５〜３０秒の範囲が好ましい。そこで、潤滑剤塗布装置は、ガスの噴射タイミングおよび噴射時間を制御する手段を有することが好ましい。本発明の請求項５は、この好ましい態様に該当し、上記の潤滑剤塗布装置であって、ガスの噴射タイミングおよび噴射時間を制御するコントローラをさらに有することを特徴とする潤滑剤塗布装置である。

本発明の潤滑剤塗布装置を用いた潤滑剤塗布方法では、先ず粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射し、その後にガス噴射口よりガスを配管内に噴射して配管内に残留している潤滑剤粉末を、ノズルから押型内へ噴射する。本発明の請求項６は、この潤滑剤塗布方法に該当し、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル、該ノズル側へ潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段、該ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管、および該配管に設けられたガス噴射口を有する潤滑剤塗布装置を用い、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射後に、該ガス噴射口よりガスを、該配管内およびノズルを通して粉体成形用押型内へ噴射することを特徴とする潤滑剤塗布方法を提供するものである。

上記のようにガスの噴射は、通常、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射した後、０．０５〜３０秒後に行われることが好ましく、噴射時間も、０．０５〜３０秒の範囲が好ましい。ガスの噴射を、潤滑剤粉末を噴射した後の０．０５秒未満で行った場合は、配管内に残留した潤滑剤粉末が配管内に充分堆積しておらず、ガスの噴射を行っても吹き残りが生じる場合がある。一方、３０秒経過後にガスの噴射を行った場合は、生産性の低下となる。また、後述のように、ガスの噴射は、押型内の潤滑剤粉末を撹拌して押型内での潤滑剤粉末の付着を良好にする効果もあるが、３０秒経過後にガスの噴射を行った場合は、すでに押型内の潤滑剤粉末が固着しているので、この効果を期待しにくい。噴射時間が０．０５秒未満の場合は、配管内の潤滑剤粉末を充分除去することができない。一方、噴射時間が３０秒を越える場合は、生産性の低下となる。

本発明の請求項７は、この好ましい態様に該当し、ガスの噴射を、粉体成形用押型内への潤滑剤粉末の噴射の０．０５〜３０秒後に、０．０５〜３０秒の噴射時間で行うことを特徴とする潤滑剤塗布方法である。より好ましくは、押型内への潤滑剤粉末の噴射の０．1〜５秒後に、０．１〜５秒の噴射時間で、ガスの噴射が行われる。

上記のように配管に設けられたガス噴射口よりのガスの噴射により、粉体成形用押型内面への潤滑剤粉末の塗布量を安定させるという、本発明の目的とする効果が奏されるが、ガスの噴射にはさらに粉体成形用押型内面への潤滑剤粉末の塗布量を増大させるという効果もある。すなわち、潤滑剤粉末を押型内に噴射しても、一部は押型内面へ付着せず、重力の影響で下パンチなどへ堆積する。配管内に噴射されたガスは、ノズルを通して配管中に残留していた潤滑剤粉末とともに押型内へ噴射されるので、この噴射により潤滑剤粉末は押型内で撹拌され、下パンチなどへの堆積量が低減される。また堆積された潤滑剤粉末を巻上げて押型内面に付着させるという効果が得られる。

本発明に使用される潤滑剤としては、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類、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、またはこれらを混合したものなどが例示される。

本発明により、潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段と、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル間に、配管が存在する潤滑剤塗布装置であっても、配管内への潤滑剤粉末の残留を防ぎ、安定した潤滑剤塗布量を達成できる。さらに、押型内での潤滑剤粉末の撹拌により、潤滑剤粉末の下パンチなどへの堆積量を低減し、または堆積された潤滑剤粉末を巻上げて押型内面に付着させるとの効果もある。

以下、本発明の実施の形態について、具体例を用いて説明する。

図１は、本発明の潤滑剤塗布装置の一例の構成図である。
図１の例では、潤滑剤粉末は、潤滑剤貯蔵タンク１に貯蔵されており供給用ガスコントローラ２より供給されるガスにより帯電ガン３に供給される。帯電ガン３においては、供給用ガスコントローラ２より供給されるガスにより摩擦帯電が行われ、潤滑剤粉末は帯電される。帯電された潤滑剤粉末は、分岐ブロック４（定量供給手段）に供給される。

分岐ブロック４には、供給用ガスコントローラ２よりリターン用ガスが供給され、また潤滑剤供給用ガス流路と該リターン用ガス流路を連結するバイパスをその中に有し、該リターン用ガスを供給用ガスより高い圧力とすることにより、潤滑剤粉末を潤滑剤貯蔵タンクに戻し、該リターン用ガスの流通を停止することにより潤滑剤粉末をノズル５側へ供給する。なお、供給用ガスコントローラ２は、潤滑剤供給用ガスのみでなく、帯電ガン３に供給されるガス、リターン用ガスを供給し、コントロールする機能を有する。

上記のようにリターン用ガスの流通が停止されると、潤滑剤粉末はその供給用ガスとともに、ノズル５側、すなわち配管６内に供給される。配管６内に供給された潤滑剤粉末は、その供給用ガスによりノズル５を通して、押型（図示されていない）内に噴射されるが、一部は配管６内に残留する。

図１の潤滑剤塗布装置は、配管６の分岐ブロック４側に配管内に残留した潤滑剤粉末を噴射により除去するためのガス噴射口７を有している。ガスは、ガス供給路８を通りガス噴射口７から配管６内に供給され、配管６を通りノズル５より押型内に噴射される。該ガスの噴射タイミングおよび噴射時間は、ガス噴射コントローラ９により制御される。

ガスが配管６を通りノズル５より押型内に噴射される際、配管６内に残留していた潤滑剤粉末も、該ガスにより、配管６内から除去され押型内に噴射される。その結果、配管内への潤滑剤粉末の残留による、潤滑剤粉末塗布量の変動を防ぐことができる。また、押型内に噴射されたガスにより、押型内が撹拌され、潤滑剤粉末の下パンチなどへの堆積量が低減され、また堆積された潤滑剤粉末を巻上げて押型内面に付着させることができる。

本発明の、潤滑剤塗布装置の一例の構成図である。

符号の説明

１、 潤滑剤貯蔵タンク
２、 供給用ガスコントローラ
３、 帯電ガン
４、 分岐ブロック（定量供給手段）
５、 ノズル
６、 配管
７、 ガス噴射口
８、 ガス供給路
９、 ガス噴射コントローラ

Claims (7)

1. 粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル、該ノズル側へ潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段、該ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管、および該配管にガス噴射口が設けられたことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
2. 潤滑剤粉末の帯電手段を、さらに有していることを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤塗布装置。
3. 該配管の長さが、０．５〜５００ｃｍであり、かつ該配管の内径が０．１〜３ｃｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潤滑剤塗布装置。
4. ガス噴射口が、配管の定量供給手段側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置。
5. ガスの噴射タイミングおよび噴射時間を制御するコントローラをさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の潤滑剤塗布装置。
6. 粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射するノズル、該ノズル側へ潤滑剤粉末の所定量を供給する定量供給手段、該ノズルおよび該定量供給手段を連結する配管、および該配管に設けられたガス噴射口を有する潤滑剤塗布装置を用い、粉体成形用押型内へ潤滑剤粉末を噴射後に、該ガス噴射口よりガスを、該配管内およびノズルを通して粉体成形用押型内へ噴射することを特徴とする潤滑剤塗布方法。
7. ガスの噴射を、粉体成形用押型内への潤滑剤粉末の噴射の０．０５〜３０秒後に、０．０５〜３０秒の噴射時間で行うことを特徴とする請求項６に記載の潤滑剤塗布方法。
   
   

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