JP2005179751A - 潤滑剤塗布装置および潤滑剤塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤供給用ガス流路およびリターン用ガス流路を有し、リターン用ガスの流通および停止により、粉体成形用押型への潤滑剤粉末の供給停止および供給を行う潤滑剤塗布装置であって、潤滑剤の塗布量の安定性が向上された潤滑剤塗布装置および潤滑剤の塗布量がより安定している潤滑剤塗布方法を提供する。
【解決手段】潤滑剤供給用ガス流路５、潤滑剤粉末のリターン用ガス流路６、バイパス流路、ガスの流通を制御するガスコントローラ２、ならびに潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガス間の差圧を測定する差圧計７を有する潤滑剤塗布装置であり、この装置を用い、両ガスの差圧を管理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉末成形装置の押型内面へ、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、例えば、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により製造される。ここで、成形品を押し出す際、成形品と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、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潤滑剤の塗布をすることを目的とした（段落００２１）ものである。

ここで、分岐ブロックは、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、リターン用ガスを潤滑剤供給用ガスより高い圧力とすることにより、潤滑剤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、潤滑剤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、リターン用ガスの停止を所定時間とすることにより、潤滑剤粉末の供給量を所定量とすることを意図している。
特開２００２−３２７２０４号公報（請求項１、段落００２１）

前記の潤滑剤塗布装置を用いても、潤滑剤の塗布量の安定性に関しては、充分に満足できるものではなかった。すなわち、リターン用ガスの停止時間を一定にしても、潤滑剤粉末の供給量（塗布量）に変動が生じることがあり、全く潤滑剤粉末が供給されない場合もあった。一方、潤滑剤粉末を潤滑剤貯蔵タンク側に戻し、ノズル側への供給を停止するため、リターン用ガスを流通させる場合においても、一部の潤滑剤粉末がノズルから吹きこぼれるとの問題があった。そこで、この問題を解決し、潤滑剤の塗布量の安定性をより向上させた潤滑剤塗布装置および方法の開発が望まれていた。

本発明は、特開２００２−３２７２０４号公報記載の装置のような、潤滑剤供給用ガス流路およびリターン用ガス流路を有し、リターン用ガスの流通および停止により、粉体成形用押型への潤滑剤粉末の供給停止および供給を行う潤滑剤塗布装置であって、従来の装置より、潤滑剤の塗布量の安定性が向上された潤滑剤塗布装置および潤滑剤の塗布量がより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、鋭意検討の結果、前記の従来の潤滑剤塗布装置における潤滑剤粉末の塗布量の変動は、リターン用ガスと潤滑剤供給用ガスの差圧の変動により生じること、および、リターン用ガスの流通時における一部潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれの問題は、リターン用ガス圧と潤滑剤供給用ガス圧の差が小さい場合に生じることを見出した。そして、リターン用ガスと潤滑剤供給用ガスとの差圧を制御することによりこの問題を防ぐことができることを見出し、本発明を完成した。

本発明は、その請求項１において、潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給するための潤滑剤供給用ガス流路、該潤滑剤粉末を潤滑剤粉末入り口側へ戻すためのリターン用ガス流路、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、該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガスの流通を制御するガスコントローラ、ならびに該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧を測定する差圧計を有することを特徴とする潤滑剤塗布装置を提供する。

本発明の潤滑剤塗布装置は、通常、分岐ブロックを有し、該分岐ブロックには潤滑剤供給用ガス流路及びリターン用ガス流路が通り、該分岐ブロック内に設けられたバイパス流路により両者は連結されている。バイパス流路は、前記の特開２００２−３２７２０４号公報に記載の潤滑剤塗布装置の分岐ブロック内に設けられたバイパス流路と同じ作用、機能を奏する。すなわち、リターン用ガスを潤滑剤供給用ガスより高い圧力とすることにより、潤滑剤供給用ガス中の潤滑剤粉末を、該バイパス流路を通してリターン用ガス中に吸引し、リターン用ガス流路を通して潤滑剤粉末入り口側に戻す。また、リターン用ガスの流通を停止することにより、潤滑剤供給用ガス中の潤滑剤粉末をノズル側へ供給する。

なお、供給用ガス、リターン用ガスとしては、通常エアが用いられる。また、潤滑剤粉末入り口側とは、潤滑剤供給用ガス流路へ潤滑剤粉末が供給される側を意味する。後述するように潤滑剤貯蔵タンクが使用される場合は、潤滑剤粉末は、通常、リターン用ガス流路を通して潤滑剤貯蔵タンクに戻される。

ガスコントローラは、潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガスの流通、すなわち流量または圧力、流通の開始や停止（流通時間）などを制御する機能を有するもので、潤滑剤供給用ガス、リターン用ガスについての各圧力レギュレータと、リターン用ガスの流通と停止を行うタイマーとを備えるものが例示される。

本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガス間の差圧を測定する差圧計を有し、潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガスが流通している間、該差圧計により潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガス間の差圧を測定し、その測定結果に基づき前記のガスコントローラが、潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガスの流通を制御することを特徴とする。ここで、差圧計としては、潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガスの圧力の変動を迅速に測定でき、その測定結果をガスコントローラに迅速に伝達できるものであれば特に限定されない。

ガスコントローラによる流通の制御は、例えば、圧力レギュレータにより潤滑剤供給用ガスおよびリターン用ガスの流量や圧力を調整し、両者間の差圧を一定範囲内とする方法により行われる。また、差圧に応じてリターン用ガスの停止時間を変動させてもよい。例えば、差圧が大きい場合は、リターン用ガスの流通を停止したときの潤滑剤粉末の塗布量は少なくなる傾向にあるので、所望の塗布量に達するようリターン用ガスの停止時間を延長する。

また、差圧が小さく、潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれが生ずる恐れがある程度に差圧が小さくなった場合には、差圧を大きくすることにより、潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれを防止する。このようにすることにより、潤滑剤粉末の供給量の変動や、リターン用ガスの流通時における潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれの問題に対応することができる。

なお潤滑剤粉末は、潤滑剤供給用ガスにより粉体成形用押型内へ供給されるが、その供給口にはノズルが設けられ、該ノズルを通して潤滑剤粉末は粉体成形用押型内へ噴射される。ここで、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、これらに限定されない。

本発明の潤滑剤塗布装置は、さらに、潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンクおよび潤滑剤粉末の帯電手段を有していてもよい。本発明の請求項２は、この態様を提供するものであり、前記の潤滑剤塗布装置であって、潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンクおよび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。

この態様においては、リターン用ガスの流通時、リターン用ガス中の潤滑剤粉末は潤滑剤貯蔵タンクに戻され、該潤滑剤貯蔵タンクより、潤滑剤供給用ガス流路側へ供給される。なお、潤滑剤貯蔵タンクの戻り口側には、リターン用ガスと該ガス中の潤滑剤粉末を分離するための固気分離装置が設けられていてもよい。また、潤滑剤貯蔵タンクの出口側には、潤滑剤粉末を所望量排出するための排出装置や、潤滑剤粉末を潤滑剤供給用ガス流路側へ供給するためのポンプなどを設けてもよい。

本発明のこの態様は、さらに潤滑剤粉末の帯電手段を有する。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付着させる方法である。そこで、この方法を採用するために、帯電手段が設けられる。

帯電手段としては、摩擦帯電を行う帯電ガンなどが例示される。特開２００２−３２７２０４号公報記載の潤滑剤塗布装置のように、帯電ガンへは、潤滑剤貯蔵タンク側から供給される潤滑剤粉末を含んだガスとともに、摩擦帯電を行うためのガスが同時に供給されてもよい。この場合、帯電ガン出口からのガス流量は、両者の流量の合計になる。

本発明は、その請求項３において、前記の潤滑剤塗布装置を用いた潤滑剤塗布方法を提供する。すなわち、潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給するための潤滑剤供給用ガス流路、該潤滑剤粉末を潤滑剤粉末入り口側へ戻すためのリターン用ガス流路、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、該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガスの流通を制御するガスコントローラ、ならびに該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧を測定する差圧計を有する潤滑剤塗布装置を用い、該差圧計による該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧の測定結果を該ガスコントローラに送り、両ガスの差圧を管理することを特徴とする潤滑剤塗布方法である。この方法により、潤滑剤粉末の供給の変動等の問題を防止することができる。

前記のように、リターン用ガスの圧力を潤滑剤供給用ガスの圧力より高くすることにより、潤滑剤粉末を、バイパス流路を通してリターン用ガス流路側に吸引し、潤滑剤粉末入り口側へ戻すことができる。またリターン用ガスの流通を停止することにより、潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給することができる。そして、両ガスの差圧を管理することを特徴とする請求項３の潤滑剤塗布方法を用いることにより、安定的に潤滑剤粉末の粉体成形用押型への供給および供給停止を行うことができる。

本発明の請求項４は、この態様に該当するものであり、請求項３の潤滑剤塗布方法であって、リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力を潤滑剤供給用ガスの圧力より高くして、潤滑剤供給用ガス流路中の潤滑剤粉末を、バイパス流路を通して潤滑剤粉末入り口側へ戻し、リターン用ガスの流通を停止して、潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給することを特徴とする潤滑剤塗布方法である。

この方法においては、リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力としては、潤滑剤供給用ガスの圧力より１０^−４〜１ＭＰａ高い範囲が好ましい。この範囲とすることにより、潤滑剤粉末の供給量の変動や、リターン用ガスの流通時における潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれをより確実に防ぐことができる。本発明の請求項５は、この好ましい態様に該当するものであり、前記の潤滑剤塗布方法であって、リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力を、潤滑剤供給用ガスの圧力より、１０^−４〜１ＭＰａ高く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。リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力としては、潤滑剤供給用ガスより１０^−３〜１０^−２ＭＰａ高い範囲がより好ましい。

本発明の方法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。

本発明の潤滑剤塗布装置は、潤滑剤供給用ガス流路およびリターン用ガス流路を有し、リターン用ガスの流通および停止により、粉体成形用押型への潤滑剤粉末の供給停止および供給を行う潤滑剤塗布装置であるが、従来のこのような装置より、潤滑剤粉末の塗布量の安定性に優れており、潤滑剤粉末の塗布量の変動や、リターン用ガスを流通させる場合における潤滑剤粉末のこぼれなど問題が解決されている。従って、この装置を用いる本発明の潤滑剤塗布方法により、潤滑剤塗布を、従来の方法より安定的に行うことができる。

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、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、ガスコントローラ２から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、潤滑剤供給用ガス流路５を通り、分岐ブロック４に供給される。また、分岐ブロック４にはリターン用ガスが、ガスコントローラ２よりリターン用ガス流路６を通り供給されている。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、さらにリターン用ガスも供給し、コントロールする機能を有する。

図２は、図１の例において用いられる分岐ブロック４の構造を示す断面図である。図２に示されるように、分岐ブロック４内には、潤滑剤供給用ガス流路５とリターン用ガス流路６が通っており、両者間はバイパス流路８で連結されている。リターン用ガスの流通時、リターン用ガスの圧力が潤滑剤供給用ガスより高いと、潤滑剤供給用ガス中の潤滑剤粉末はリターン用ガス中に吸引され、リターン用ガスにより潤滑剤貯蔵タンク１に戻される。一方、リターン用ガスの流通が停止されると、潤滑剤供給用ガス中の潤滑剤粉末は、リターン用ガス側に吸引されず、粉体成形用押型（図示されていない。）側へ供給される。

図１の例では、潤滑剤供給用ガス流路５とリターン用ガス流路６との間に、潤滑剤供給用ガスとリターン用ガスの圧力差を測定する差圧計７が設けられている。この差圧計７により、リターン用ガスの流通時、常に差圧が測定され、その結果はガスコントローラ２に送られる。ガスコントローラ２は、差圧の測定結果に基づき、潤滑剤供給用ガス、帯電ガン３に供給されるガス、リターン用ガスの流量などを調整し、差圧を一定範囲内に制御する。差圧を一定範囲内に制御することにより、潤滑剤粉末の塗布量の変動や、リターン用ガスの流通時における一部の潤滑剤粉末のノズルからの吹きこぼれの問題を解消することができる。なお、差圧計７に代えて、潤滑剤供給用ガス流路５及びリターン用ガス流路６にそれぞれ圧力計を設け、その差圧を求める演算部を設け、演算結果をガスコントローラ２に送ってもよい。

本発明の、潤滑剤塗布装置の一例の構成図である。 図１の例において用いられる分岐ブロック４の構造を示す断面図である。

符号の説明

１、 潤滑剤貯蔵タンク
２、 ガスコントローラ
３、 帯電ガン
４、 分岐ブロック
５、 潤滑剤供給用ガス流路
６、 リターン用ガス流路
７、 差圧計
８、 バイパス流路

Claims (5)

1. 潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給するための潤滑剤供給用ガス流路、該潤滑剤粉末を潤滑剤粉末入り口側へ戻すためのリターン用ガス流路、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、該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガスの流通を制御するガスコントローラ、ならびに該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧を測定する差圧計を有することを特徴とする潤滑剤塗布装置。
2. 潤滑剤粉末を貯蔵する潤滑剤貯蔵タンクおよび該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請求項１に記載の潤滑剤塗布装置。
3. 潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給するための潤滑剤供給用ガス流路、該潤滑剤粉末を潤滑剤粉末入り口側へ戻すためのリターン用ガス流路、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、該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガスの流通を制御するガスコントローラ、ならびに該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧を測定する差圧計を有する潤滑剤塗布装置を用い、該差圧計による該潤滑剤供給用ガスおよび該リターン用ガス間の差圧の測定結果を該ガスコントローラに送り、両ガスの差圧を管理することを特徴とする潤滑剤塗布方法。
4. リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力を潤滑剤供給用ガスの圧力より高くして、潤滑剤供給用ガス流路中の潤滑剤粉末を、バイパス流路を通して潤滑剤粉末入り口側へ戻し、リターン用ガスの流通を停止して、潤滑剤粉末を粉体成形用押型側へ供給することを特徴とする請求項３に記載の潤滑剤塗布方法。
5. リターン用ガス流通時のリターン用ガスの圧力を、潤滑剤供給用ガスの圧力より１０^−４〜１ＭＰａ高くすることを特徴とする請求項４に記載の潤滑剤塗布方法。
   
   

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