JP2006088206A

JP2006088206A - 粉体成形装置及び成形体の製造方法

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Publication number: JP2006088206A
Application number: JP2004278393A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Tsuru; 寿弘津留; Katsumi Yashiro; 勝己矢代; Kenichi Hirensaki; 謙一比蓮▲崎▼
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: JP4711212B2

Abstract

【課題】成形体の２度打ちを防止するとともに、成形後の成形体を簡単に整列させる。
【解決手段】臼型１内で粉体を加圧して成形体５を成形し、臼型１の上面１１ａに成形体５を脱型し、脱型された成形体５を押し出し手段６により一方向に押し出して順次整列領域１１ｂへ押し進める成形体の製造方法であって、臼型１の上面１１ａより低い位置に整列領域１１ｂにおける成形体載置面１１ｃを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体成形を行うとともに、成形された成形体を順次一方向へ押し進める粉体成形装置及び成形体の製造方法に関する。

成形体を大量生産する際には、一般に、臼型、上型及び下型からなる加圧成形用の金型とともに、金型に粉体を供給及び充填するためのフィーダーボックス等を備える成形装置が用いられる。このような成形装置で成形体を製造するには、先ず、臼型に設けられた貫通孔の下方から下型を嵌入させた状態でフィーダーボックスを往復移動させて貫通孔に粉体を充填し、粉体が充填された貫通孔に上型を嵌入させて加圧することにより、成形体を成形する。次に、例えば下型を上昇させることにより成形された成形体を臼型の上端面より上方へ脱型する。次に、再びフィーダーボックスを往復移動させることにより貫通孔に粉体を充填する。このときのフィーダーボックスの前進によって、脱型された成形体を一方向に押し出し、順次所定の整列領域へ押し進める。以上のように、金型による粉体の加圧成形とフィーダーボックスの往復移動とを交互に行い、これを繰り返すことによって、成形体の高速且つ大量成形が実現される。

しかしながら、前述のような方法で成形体の成形を繰り返していると、詳細は不明であるが、フィーダーボックスの後方移動時、フィーダーボックスに成形体が引きずられること等によって、臼型外へ押し出したはずの成形体が誤って臼型上へ戻り、２度打ち（重ね打ち）が行われることがある。２度打ちすると金型に対し過大な圧力がかかり、金型の破損等を引き起こすおそれがあり、金型寿命を縮めるという不都合がある。

そこで、２度打ち防止を目的とした様々な成形装置が提案されている。例えば特許文献１においては、金型から脱型した成形品を吹き飛ばすとともに吸引口で吸引して成形品を回収するプレス成形装置を提案している。このプレス成形装置では、吸引口を通過する成形品の数とパンチの上下移動回数とをそれぞれ計数し、吸引口を通過する成形品の数がパンチの上下移動回数より小となったときは排出異常と判断してプレス成形装置の作動を停止し、２度打ちを防止するようにしている。また、プレス成形装置での２度打ちを防止するために、特許文献２においては、金型から脱型された成形品の通過を検知するフォトセンサの作動時間とタイマーの設定時間とを比較し、フォトセンサの作動時間がタイマーの設定時間を越えたときは成形品排出異常と判断して異常信号を発するワーク排出異常検出装置が提案されている。
特開平１１−１５６６００号公報特開２０００−６１６９８号公報

しかしながら、特許文献１のプレス成形装置では、吸引管により成形体を乱雑に回収しているため、回収後に多数の成形体を掴んで整列させる作業が別途必要となり、生産性が低下するという問題がある。また、特許文献２の技術では、フォトセンサ等の特別なメンテナンスが必要な機器を用いるため、やはり生産性の低下が問題となる。また、フォトセンサ等の設置により製造コストが上昇するおそれもある。

そこで本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、成形体の２度打ちを防止するとともに、成形後の成形体を簡単に整列させることが可能な粉体成形装置及び成形体の製造方法を提供することを目的とする。

前述の問題を解決するために、本発明に係る粉体成形装置は、粉体成形を行う臼型から前記臼型の上面に脱型された成形体を押し出し手段により一方向に押し出し、順次整列領域へ押し進める粉体成形装置であって、前記整列領域における成形体載置面は、前記臼型の上面よりも低いことを特徴とする。また、本発明に係る成形体の製造方法は、臼型内で粉体を加圧して成形体を成形し、前記臼型の上面に前記成形体を脱型し、脱型された前記成形体を押し出し手段により一方向に押し出して順次整列領域へ押し進める成形体の製造方法であって、前記臼型の上面より低い位置に前記整列領域における成形体載置面を設けることを特徴とする。

このような粉体成形装置においては、臼型の上面より低い位置に整列領域の成形体載置面を設け、押し出し手段により順次成形体を押し出して並べるようにしているので、仮に整列領域に並べられた成形体に対して臼型方向へ戻るような力が加わった場合であっても、成形体が臼型上へ移動することが防止される。したがって、臼型上に成形体が戻ることによる２度打ちの発生が防止される。

また、押し出し手段の移動によって整列領域上に成形体が自動的に並べられるので、成形体を整列させる工程を別途設ける必要がない。一般に、成形体の寸法が小さくなるほどハンドリング性が悪化するため、成形体の整列作業は非常に困難になる。しかしながら、本発明によれば、整列作業が不要であるため、小型の成形体を製造する場合であっても生産性の低下を招くことなく効率よく成形体を製造することができる。

また、以上のような粉体成形装置は、特別なセンサや面倒なメンテナンスを要する機器は不要であるため、成形体を低コストにて製造できる。

本発明によれば、成形体が臼型上へ戻ることを防止して成形体の２度打ちを防止することができ、金型の破損を防止し、金型の長寿命化を実現することが可能な粉体成形装置を提供することができる。また、本発明によれば、成形体の成形及び整列の両方が達成されるため、整列工程が不要となり、生産性に優れた粉体成形装置を提供することができる。さらに、本発明の粉体成形装置は、成形体を自動的に整列できるため、小型の成形体のようなハンドリング性の悪い成形体を扱う場合であっても生産性を損なうことがなく、効率的な製造が可能である。

また、本発明の成形体の製造方法によれば、２度打ちに起因する金型の破損を防止し、安全性のさらなる向上が可能である。また、金型の長寿命化により金型変更頻度を減少できるため、金型変更に伴う試作等の頻度も減少でき、生産性の大幅な向上が可能となる。また、本発明の成形体の製造方法によれば、成形体を整列させる工程を別途追加する必要がないため、この点でも生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明を適用した粉体成形装置及び成形体の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した粉体成形装置の一例を、図１に示す。この粉体成形装置は、臼型１、上型（上パンチ）２及び下型（下パンチ）３からなる金型を備えている。臼型１を上下方向に貫通する貫通孔４には下型３の上端部が嵌入し、下型３の上端部と貫通孔４とで作る空間に粉体が供給され、充填される。貫通孔４には上方から上型２の下端部が嵌入し、下型３の上端部と貫通孔４とで作る空間に充填された粉体を加圧する。この粉体成形装置においては、詳細は後述するが、臼型１の貫通孔４と下型３とで作る空間に粉体を充填し、貫通孔４に上型２を嵌入させて加圧することにより成形体が成形される。成形される成形体の形状としては、例えば円柱型、角型等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

粉体成形装置は、待機停止位置Ａと前進停止位置Ｂとの間で往復移動することによって臼型１の貫通孔４内に粉体を供給及び充填を行うためのフィーダーボックス６を有する。フィーダーボックス６内には成形に用いる粉体が収容されている。フィーダーボックス６は、往復移動中に粉体の供給とすりきりを行い、貫通孔４と下型３とで作る空間に粉体を均一に充填する。フィーダーボックス６には粉体供給用のホース７が連結され、外部からフィーダーボックス６に粉体を供給し、連続的な成形を可能としている。また、フィーダーボックス６は、粉体供給とともに、前進（矢印Ｃ方向）時に成形体５を一方向（矢印Ｄ方向）へ押し出す押し出し手段としての機能も有する。なお、待機停止位置Ａは、加圧成形時等、フィーダーボックス６が後退し停止しているときの先端面８の位置を表す。前進停止位置Ｂは、成形体５の押し出し時等、フィーダーボックス６が最も前進し停止しているときの先端面８の位置を表す。

フィーダーボックス６の先端面８には、成形体５を押し出す際に成形体５の位置決めを行うための位置決め手段を設けることが好ましい。成形体５をフィーダーボックス６と位置決め手段とで保持することにより、押し出し方向と直交する方向における成形体５の移動が規制され、成形体５の前方への押し出しを確実に行うことができる。具体的な位置決め手段としては、図２に示すように、例えば少なくとも成形体５の押し出し方向の両側に配置される凸部９が挙げられる。また、位置決め手段は、図３に示すような、成形体５の周面の一部に対応した形状を有する凹部１０でもよい。

なお、図２及び図３においては、成形体５が角型の場合を例に挙げたが、成形体５が円柱型の場合でも、位置決め手段を設けることが好ましい。位置決め手段としては、図４に示すような例えば少なくとも成形体５の押し出し方向の両側に配置される凸部９や、図５に示すような成形体５の周面の一部に対応した形状を有する凹部１０を設けることが好ましい。

臼型１は、フィーダープレート１１にはめ込まれており、臼型１の周囲に配されたフィーダープレート１１の上面と臼型１の上面とは同一面とされ、フィーダー面１１ａを構成している。このフィーダー面１１ａ上をフィーダーボックス６が往復移動する。また、フィーダープレート１１は、フィーダーボックス６により一方向に押し出される成形体５が並べられる整列領域１１ｂを有し、整列領域１１ｂの成形体載置面（上面）１１ｃがフィーダー面１１ａより低い位置に設けられる。

整列領域１１ｂは、フィーダープレート１１に所定の高さの段差を設けることにより形成される。すなわち、整列領域１１ｂは、フィーダーボックス６の前進停止位置Ｂ近傍において、フィーダープレート１１のフィーダー面１１ａに対して略垂直な段差面１１ｄを形成することにより設けられる。段差面１１ｄにより成形体載置面１１ｃ上に並べられた成形体５の臼型１方向への移動が阻止される。

段差面１１ｄは、フィーダーボックス６の前進停止位置Ｂと一致させてもよいが、図６中Ｌで示すように、フィーダーボックス６の前進停止位置Ｂから僅かに待機停止位置Ａ方向（後方）寄りに設けられることが好ましい。成形体５の押し出しに際して、フィーダーボックス６の先端面８を僅かに整列領域１１ｂ内に入り込む位置まで前進させることにより、成形体５を整列領域１１ｂの成形体載置面１１ｃ上に確実に落として並べることができ、２度打ちをより確実に防止できる。

フィーダープレート１１の段差面１１ｄの高さｔ、すなわちフィーダー面１１ａと成形体載置面１１ｃとの距離は、整列領域１１ｂに並べられた成形体５の臼型１方向への移動を防止できれば特に限定されず、例えば１ｍｍ以上あればよい。底面に比べ高さのある形状等、倒れ易い形状を呈する成形体５を段差面１１ｄで確実に支え、フィーダー面１１ａ側へ倒れないようにするためには、段差面１１ｄの高さｔを成形体５の高さの１／２以上とすることが好ましい。また、段差面１１ｄの高さｔの上限は、成形体５がフィーダーボックス６により押し出されフィーダー面１１ａから成形体載置面１１ｃに移動（落下）する際、成形体５が倒れる等してその整列状態を乱さない程度であれば特に限定されない。

図７に示すように、フィーダープレート１１の整列領域１１ｂには、押し出された成形体５の両側に沿って、案内手段１４を設けることが好ましい。案内手段１４を設け成形体５の前方への移動を案内することにより、整列領域１１ｂ上に押し出された成形体５を例えば１列に整列でき、その後の成形体５の搬送作業等を容易に行うことができる。案内手段１４は、図７に示すように、フィーダープレート１１を溝状に掘り下げること等により設けてもよいが、図８に示すように、整列領域１１ｂの成形体載置面１１ｃ上に例えば案内部材としての平板１５等を一対配置することにより設けてもよい。案内部材としての平板１５等を配置して案内手段１４とする構造は、案内手段１４の間隔が可変であり、フィーダープレート１１の形状の変更を伴うことなく様々な寸法の成形体５に対応可能な点で有利である。なお、案内部材としては、前述の平板１５の他、例えば円柱等でも構わない。

図９に示すように、案内手段１４の高さＴは、成形体載置面１１ｃ上で成形体５が倒れることを防止可能な高さとすることが好ましく、例えば成形体５の高さの１／２以上とする。案内手段１４の高さＴを充分高くすることにより、例えば段差面１１ｄの高さｔが成形体５の高さの１／２未満であっても、成形体５を成形体載置面１１ｃ上に確実に整列させることができる。

以下、図１に示すような粉体成形装置を用いた成形体の製造方法について、図１０を参照しながら説明する。

先ず、臼型１に設けられた貫通孔４の下方から下型３を嵌入させた状態で、待機停止位置Ａと前進停止位置Ｂとの間でフィーダーボックス６を往復移動させることにより、貫通孔４への粉体Ｐの供給及び充填を行う（図１０（ａ））。

次に、粉体Ｐが充填された貫通孔４に上型２を嵌入させて加圧することにより、成形体５Ａを成形し（図１０（ｂ））、例えば下型３を上昇させることにより成形された成形体５Ａを臼型１上へ脱型する（図１０（ｃ））。なお、ここまでのフィーダーボックス６の往復移動による粉体の充填及び加圧成形が１サイクルに相当する。

次に、２サイクル目の成形を行うために、フィーダーボックス６を往復移動させることにより貫通孔４に粉体を充填する。このとき、フィーダーボックス６の前進により、１サイクル目で成形され脱型された成形体５Ａは一方向に押し出され、フィーダー面１１ａから成形体載置面１１ｃ上に載置される（図１１（ａ））。

次に、１サイクル目と同様に粉体が充填された貫通孔４に上型２を嵌入させて加圧することにより、成形体５Ｂを成形し、例えば下型３を上昇させることにより成形体５Ｂを臼型１上へ脱型する（図１１（ｂ））。

次に、３サイクル目の成形を行うために、フィーダーボックス６を往復移動させることにより貫通孔４に粉体を充填する。このときのフィーダーボックス６の前進により、先の２サイクル目で成形され脱型された成形体５Ｂは一方向に押し出され、フィーダー面１１ａから成形体載置面１１ｃ上に載置される。また、このとき、成形体載置面１１ｃ上には、２サイクル前、すなわち１サイクル目で成形された成形体５Ａが既に並べられており、成形体５Ｂによって成形体５Ａがさらに前方へ押し出される。次に、粉体が充填された貫通孔４に上型２を嵌入させて加圧することにより、成形体５Ｃを成形し、例えば下型３を上昇させることにより成形体５Ｃを臼型１上へ脱型する（図１１（ｃ））。

以上のサイクルを任意の回数繰り返すことによって、成形体５が連続的に成形され、整列領域１１ｂの成形体載置面１１ｃ上に成形体５が順次押し進められ、成形体５が例えば成形順に一列に整列される。

以上のような成形体の製造方法では、臼型１の上面に対応するフィーダー面１１ａより低い位置である成形体載置面１１ｃ上に成形体５が並べられるため、フィーダーボックス６を前進停止位置Ｂから後退させる際等、この成形体５を後方へ移動させるような力が加わった場合であっても、成形体５は段差面１１ｄで停止して後方へ移動することがない。したがって、成形体５が誤って臼型１上に戻ることが防止され、２度打ちを防止することができる。

また、整列領域１１ｂにおいては、成形体載置面１１ｃ上に成形体５が例えば一列に並べられるため、整列領域１１ｂから適宜複数の成形体５を取り出し、次工程へ搬送する作業を極めて容易に行うことができる。また、整列領域１１ｂの成形体載置面１１ｃ上に自動的に成形体５が並べられるため、成形体５を整列させる工程を別途設ける必要がない。したがって、生産性の向上が図られる。

なお、１サイクル目の成形体を押し出す場合等、図１１（ａ）に示すように整列領域１１ｂ上に成形体５が存在しないため、押し出された成形体５が前方に倒れるおそれがある。このような場合には、整列領域１１ｂ上に適当な重石等を置いておけば、成形体５が前方に倒れることが防止される。

次に、本発明を適用した粉体成形装置の変形例について図１２を参照しながら説明する。なお、粉体成形装置の変形例の構成は、フィーダープレート１１の構造を変更したこと以外は前述の粉体成形装置と同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。

図１２に示す粉体成形装置のフィーダープレート１１において、整列領域１１ｂの成形体５の進入する側の端部に、スリット２１が形成されている。スリット２１の落下を防ぐ観点から、スリット２１の押し出し方向における幅Ｗ_１は、成形体５の押し出し方向における幅Ｗ_２よりも狭いこと、すなわちＷ_１＜Ｗ_２で表される関係を満たすことが好ましい。例えばスリット２１の押し出し方向における幅Ｗ_１は０．５〜１ｍｍ程度とされる。また、フィーダープレート１１の整列領域１１ｂの下方には、例えば機械加工等によりくりぬかれ、一端がスリット２１と接続する粉体回収用の回収路２２が設けられている。回収路２２の他端は例えば吸引装置等に連結される。

整列領域１１ｂの成形体載置面１１ｃをフィーダー面１１ａより低くし、フィーダー面１１ａと成形体載置面１１ｃとの高低差を段差面１１ｃにより設けている場合、フィーダーボックス６が成形体５を押し出す際に成形体５と一緒に微細な粉体が押し出され、整列領域１１ｂの成形体５の進入する側の端部に押し出された粉体が落下し、堆積する。このようにして整列領域１１ｂの成形体５の進入する側の端部に堆積した粉体は、成形体載置面１１ｃの平坦性を損なわせ、成形体５の整列を妨げることがある。このため、例えば整列した成形体５を整列領域１１ｂから適宜取り出して粉体を除去する等の面倒な作業が必要となり、生産性の低下を招くおそれがある。

そこで、図１２に示す粉体成形装置では、整列領域１１ｂの成形体５の進入する側の端部にスリット２１を設け、落下する粉体を下方へ逃がし、回収路２２上に堆積させる。これにより、成形体載置面１１ｃ上への粉体の堆積が抑えられるので、成形体５を除去する等の手間が不要となり、生産性の低下を防ぐことができる。さらに、回収路２２に落下した粉体２３を、回収路２２の他端から吸引等により除去することにより、余剰の粉体を所望のタイミングで粉体成形装置から除去でき、粉体除去作業を非常に簡単に行うことができる。

本発明を適用した粉体成形装置の一例を示す概略断面図である。角型の成形体を位置決めする位置決め手段の一例を示す横断面図である。角型の成形体を位置決めする位置決め手段の他の例を示す横断面図である。円柱型の成形体を位置決めする位置決め手段の一例を示す横断面図である。円柱型の成形体を位置決めする位置決め手段の他の例を示す横断面図である。フィーダープレートの段差近傍の拡大断面図である。フィーダープレートの一例を示す要部斜視図である。フィーダープレートの他の例を示す要部斜視図である。案内手段と成形体高さとの関係を示す拡大断面図である。本発明を適用した成形体の製造方法を説明するための第１の図であり、（ａ）は１サイクル目の粉体充填後の粉体成形装置の概略断面図、（ｂ）は加圧成形時の粉体成形装置の概略断面図、（ｃ）は１サイクル目の成形終了後の粉体成形装置の概略断面図である。本発明を適用した成形体の製造方法を説明するための第２の図であり、（ａ）は１サイクル目の成形体押し出し時の粉体成形装置の概略断面図、（ｂ）は２サイクル目の成形終了後の粉体成形装置の概略断面図、（ｃ）は３サイクル目の成形終了後の粉体成形装置の概略断面図である。本発明を適用した粉体成形装置の変形例を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１臼型、２上型、３下型、４貫通孔、５成形体、６フィーダーボックス、７ホース、８先端面、９凸部、１０凹部、１１フィーダープレート、１１ａフィーダー面、１１ｂ整列領域、１１ｃ成形体載置面、１１ｄ段差面、１４ガイド部、１５平板、２１スリット、２２回収路

Claims

粉体成形を行う臼型から前記臼型の上面に脱型された成形体を押し出し手段により一方向に押し出し、順次整列領域へ押し進める粉体成形装置であって、
前記整列領域における成形体載置面は、前記臼型の上面よりも低いことを特徴とする粉体成形装置。
フィーダープレートに臼型が嵌め込まれ、前記フィーダープレートの上面と前記臼型の上面とが同一面とされることを特徴とする請求項１記載の粉体成形装置。
前記整列領域は、前記フィーダープレートに所定の高さの段差を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項２記載の粉体成形装置。
前記押し出し手段の先端面には、前記成形体を押し出す際に前記成形体の位置決めを行う位置決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の粉体成形装置。
前記整列領域には、押し出された成形体の押し出し方向の両側に沿って案内手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の粉体成形装置。
前記案内手段は、押し出された成形体の両側に一対のガイド部材を配置することにより設けられることを特徴とする請求項５記載の粉体成形装置。
前記整列領域の成形体進入側端部には、成形体の押し出し方向における成形体の幅よりも狭いスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の粉体成形装置。
前記整列領域の下方に、前記スリットで回収した粉体を外部へ排出する粉末回収路が形成されていることを特徴とする請求項７記載の粉体成形装置。
前記押し出し手段は、成形体の押し出しに際して、先端が整列領域内に入り込む位置まで前進することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の粉体成形装置。
臼型内で粉体を加圧して成形体を成形し、前記臼型の上面に前記成形体を脱型し、脱型された前記成形体を押し出し手段により一方向に押し出して順次整列領域へ押し進める成形体の製造方法であって、
前記臼型の上面より低い位置に前記整列領域における成形体載置面を設けることを特徴とする成形体の製造方法。
フィーダープレートに臼型を嵌め込み、前記フィーダープレートの上面と前記臼型の上面とを同一面とすることを特徴とする請求項１０記載の成形体の製造方法。
前記整列領域を前記フィーダープレートに所定の段差を設けることにより形成することを特徴とする請求項１１記載の成形体の製造方法。
前記整列領域の成形体進入側端部に、成形体の押し出し方向における成形体の幅よりも狭いスリットを形成し、当該スリットから粉体を下方に落下させることを特徴とする請求項１２記載の成形体の製造方法。
前記整列領域の下方に、前記スリットで回収した粉体を外部へ排出する粉末回収路を形成し、回収した粉体を外部へ排出することを特徴とする請求項１３記載の成形体の製造方法。
成形体の押し出しに際して、前記押し出し手段の先端を前記整列領域に入り込む位置まで前進させることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項記載の成形体の製造方法。