JP2012161822A - 粉末成形プレスに用いられる粉末供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形粉末の擦り切り残しを最少化して、擦り切り残しにより生じる各成形品の重量のばらつきをできるだけ小さくできるような粉末成形プレスに用いられる粉末供給装置を提供する。
【解決手段】粉末成形プレスに用いられ、ダイプレート１１に形成されたキャビティへ粉末を供給する粉末供給装置であって、ダイプレート１１上を往復動する底のない粉末貯留容器１と、粉末貯留容器１に上下に摺動自在にかつ弾性手段４によりダイプレート１１側へ押し付けられるように取付けられた粉末を擦り切るための粉末擦り切り手段３と、を備え、粉末擦り切り手段３の下端部３ａが、粉末貯留容器１側に向いたくさび形に形成されていることを特徴とする粉末供給装置１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉末冶金、セラミックスなどの分野で用いられる粉末成形プレスに用いられる粉末供給装置に関し、ダイ（ダイプレート）のキャビティへの原料粉末の供給技術に関する。

粉末を金型を使用して成形する工程を経て製造される成形品については、成形品の重量均一化及び寸法精度の向上がその品質の善し悪しを決める重要な一要素とされており、そのためにはダイのキャビティ内に充填される成形粉末の充填量を給粉時に如何にして均一化させるかが課題とされている。このような課題を解決するために、特許文献１又は２のような技術が公開されている。

特開平１１−２６７８９１号公報 特開２００２−１５３９９４号公報

図９、図１０は従来例の粉末成形プレスの給粉過程を示すものである。３１はフィーダボックス（粉末貯留容器）で、その内部にはフィーダホース３２を通じてホッパ（図示せず）に貯留してある成形用粉末Ｚが供給される。成形用粉末Ｚは例えば外径が０.２〜０.３ｍｍの鉄粉である。図１０に示すように、ダイ３４は、下パンチ３６と共にキャビティ３５を区画形成する。ダイ３４は、ダイプレート３３と組み合わせられて、その各上面３４ａ、３３ａは互いに同一平面Ｐを形成している。平面Ｐは、キャビティ３５内に供給された成形粉末を擦り切るための擦り切り面でもある。フィーダボックス３１は、ダイプレート３３の上面３３ａをＸ方向へ前進して仮想線（２点鎖線）で表されたフィーダボックス位置３１ｗに到達して、ダイ３４のキャビティ３５内に成形粉末を供給する。その後、フィーダボックス３１は、Ｙ方向へ後退しつつ充填された成形粉末を擦り切るように作動される。

こうした給粉過程において、図１０に示すように、フィーダボックス３１の下端部３１ａが成形粉末Ｚの擦り切りをするとき、成形粉末Ｚ１に乗り上げることがしばしばある。こうして、成形粉末の擦り切り作業が完了した後のキャビティ３５内に充填された成形粉末の上面Ｚｐが、平面Ｐと同一平面を形成せず微視的に凹凸のある平面を形成する。言い換えれば、下端部１ａの成形粉末への乗り上げが、成形粉末の表層領域においていわゆる擦り切り残しを発生させる主要因となる。この擦り切り残しにより、各成形品の重量にばらつきが生じることとなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形粉末の擦り切り残しを最少化して、擦り切り残しにより生じる各成形品の重量のばらつきをできるだけ小さくできるような粉末成形プレスに用いられる粉末供給装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、粉末供給装置（１０）は、
粉末成形プレスに用いられ、ダイプレート（１１）に形成されたキャビティ（１１ａ）へ粉末を供給する粉末供給装置（１０）であって、
前記ダイプレート（１１）上を往復動する底のない粉末貯留容器（１）と、
該粉末貯留容器（１）に上下に摺動自在にかつ弾性手段（４）により前記ダイプレート（１１）側へ押し付けられるように取付けられた粉末を擦り切るための粉末擦り切り手段（３）と、
を備え、
前記粉末擦り切り手段（３）の下端部（３ａ）が、前記粉末貯留容器（１）側に向いたくさび形に形成されていることを特徴とする。

本発明の粉末供給装置は、粉末貯留容器に上下に摺動自在にかつ弾性手段により前記ダイプレート側へ押し付けられるように取付けられた粉末を擦り切るための粉末擦り切り手段であって、前記粉末擦り切り手段の下端部が、前記粉末貯留容器側に向いたくさび形に形成されている粉末擦り切り手段を備える。このような粉末擦り切り手段により、粉末貯留容器の下端部が成形粉末Ｚの擦り切りをするとき、粉末貯留容器の下端部が成形粉末Ｚ１に乗り上げても、粉末貯留容器の下端部による第１段階の擦り切り作業に続いて第２段階の擦り切り作業をする粉末擦り切り手段により、擦り切り面Ｐより上方に突出している成形粉末Ｚ１を擦り切ることが可能となる。

その第１の理由は、粉末擦り切り手段は、その下端部が粉末貯留容器側に向いたくさび形に形成されていることである。この形状により、擦り切り面Ｐより上方に突出している成形粉末Ｚ１を、ナイフエッジのようなくさび形で擦り切ることが可能となる。その第２の理由は、粉末擦り切り手段が粉末貯留容器と分離独立していることである。この粉末擦り切り手段の分離独立構造により、粉末貯留容器の下端部が成形粉末Ｚの擦り切りをするとき、成形粉末Ｚ１に乗り上げても、粉末擦り切り手段は粉末貯留容器のダイプレートに対する傾斜には影響を受けず、粉末擦り切り手段が第２段階の擦り切り作業をすることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、本発明の粉末供給装置（１０）は、粉末擦り切り手段（３）の下端部（３ａ）が、真鍮又は樹脂により形成されたことを特徴とする。ダイプレートは通常、鋼で作られる。ダイプレート上を摺動する粉末擦り切り手段の下端部を鋼より柔らかい材料で形成することにより、ダイプレート表面が傷付くことがなくなる。

請求項３に記載の発明によれば、本発明の粉末供給装置（１０）は、前記くさび形が３０°の角度で形成されていることを特徴とする。３０°が粉末擦り切り残しを最小化するのに最も適した角度である。

本発明に係る粉末成形プレスの粉末供給装置の斜視図である。 図１の粉末供給装置の擦り切り手段の拡大図である。 本発明に係る粉末成形方法を説明する一連の工程の内の１工程図である。 本発明に係る粉末成形方法を説明する一連の工程の内の１工程図である。 本発明に係る粉末成形方法を説明する一連の工程の内の１工程図である。 本発明に係る粉末成形方法を説明する一連の工程の内の１工程図である。 本発明に係る粉末成形方法を説明する一連の工程の内の１工程図である。 本発明に係る粉末成形方法により製造される成形品である。 従来例の給粉方法を説明する図である。 図９においてフィーダボックスが粉末の一部に乗り上げた状態を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に本発明に係る粉末成形プレスの粉末供給装置１０の斜視図を示し、図２に図１の粉末供給装置１０の擦り切り手段３の拡大図を示す。図１に示すように、粉末供給装置１０は、ダイプレート１１上を往復動する底のない粉末貯留容器１と、粉末貯留容器１に上下に摺動自在にかつスプリング（弾性手段）４によりダイプレート１１側へ押し付けられるように取付けられた粉末を擦り切るための粉末擦り切り手段３と、を備える。成形用粉末Ｚは例えば外径が０.２〜０.３ｍｍの鉄粉である。

粉末貯留容器１は、底の無い箱状になっている。図１では、粉末貯留容器１の上面が開放されているが、この上面にはホッパ（図示せず）が配置されて、粉末貯留容器１の上面が閉塞されることになる。このホッパにより、１サイクル分の原料粉末が間欠的に（１サイクル毎に）粉末貯留容器１内へ供給される。容器１内へ供給された粉末は、一時的に容器１内で貯留された後に、ダイプレート１１に形成されたキャビティ１１ａへ供給される。そして、粉末貯留容器１の下端部１ａ（図５参照）は、粉末を第１段階で擦り切る機能を有している。そして、粉末貯留容器１の側面には庇２が容器１から突出している。図２に示すように、庇２には貫通穴２ａが形成されている。

粉末擦り切り手段３は、粉末を掻くための掻き板としての機能を有する下端部（以下、「掻き板」と言う）３ａと、２つの軸部３ｃと、を備える。掻き板３ａは、真鍮又は樹脂により形成されている。ダイプレートは通常、鋼で作られる。ダイプレート上を摺動する粉末擦り切り手段の下端部を鋼より柔らかい材料で形成することにより、ダイプレート表面が傷付くことがなくなる。また、掻き板３ａは、その一部３ｂが、粉末貯留容器１側に向いたくさび形に形成されている。このくさび形は、３０°の角度θで形成されており、掻き板としての機能を有しながら粉末を第２段階で擦り切る機能を有している。そして、粉末擦り切り手段３は、容器１の庇２に形成された貫通穴２ａに、その軸部３ｃが摺動自在に挿入されている。

以上のような構造により、擦り切り手段３は、容器１に対して上下に摺動することが可能となる。すなわち、擦り切り手段３は、粉末貯留容器１に対して分離独立していることとなる。なお、貫通穴２ａと軸部３ｃとの隙間（遊隙）は例えば約０.１ｍｍである。そして、各軸部３ｃを囲繞して各スプリング（弾性手段）４が庇２と掻き板３ａとの間に挟まれた状態で配置される。こうして、擦り切り手段３は、２つのスプリング４によりダイプレート１１側へ押し付けられるように容器１に取付けられる。なお、スプリング４の力は例えば３Ｎ（３００ｇｆ）である。

次に、粉末供給装置１０を用いて粉末成形をする方法を、図３〜７を用いて説明する。図３〜７は、本発明の粉末供給装置１０を用いて粉末成形をする方法を説明する各工程図である。これらの各工程を用いて製造される成形品２０を図８に示す。成形品２０は、中央部が貫通穴となっている四角い枠形状の製品である。

図３は、粉末成形プレスにおいて、粉末供給装置１０が退避位置にある状態を示している。粉末供給装置１０は、ダイプレート１１上に設置され、ダイプレート１１のキャビティ１１ａには、下パンチ１２及び中央コア１３が摺動自在に挿入されている。このため、ダイプレート１１にはキャビティ部（空間部）が無い状態になっていることとなる。この位置で、１サイクル分の原料粉末が、ホッパ（図示せず）より容器１へ供給される。

図４は、粉末成形プレスにおいて、粉末供給装置１０が粉末供給位置にある状態を示している。粉末供給位置とは、粉末供給装置１０がキャビティ１１ａへ粉末を供給する位置を意味する。原料粉末が、ホッパより容器１へ供給されると、次に、図４に示すように、粉末供給装置１０を、容器１に接続されたロッド（図示せず）により、ダイプレート１１上で退避位置から粉末供給位置へ移動させる。

図５は、キャビティ１１ａが形成された状態を示している。供給装置１０の粉末供給位置への移動が終わると、図５に示すように、ダイプレート１１と中央コア１３は同期して退避水平位置Ｌより高さＨだけ上昇する。この図５で示されたダイプレート１１の水平位置を本明細書においては成形作業位置と言う。このとき、下パンチ１２は移動せず元の位置を保持する。このようなダイプレート１１、下パンチ１２、中央コア１３の相対的な変位により、キャビティ１１ａが形成されることとなる。キャビティ１１ａが形成されると、容器１に貯留されている粉末Ｚが自重でキャビティ１１ａ内へ流入してキャビティ１１ａが粉末Ｚで充填されることとなる。

図６は、粉末供給装置１０が退避位置に戻り、かつダイプレート１１が成形作業位置にある状態を示している。キャビティ１１ａに充填された成形粉末の上面Ｚｐは、ダイプレート１１の上面（平面Ｐ）と同一平面を形成せず微視的に凹凸のある平面となっている（図１０を再び参照）。キャビティ１１ａが粉末Ｚで充填されると、粉末供給装置１０を、ダイプレート１１上で粉末供給位置から退避位置へ移動させる。このとき、粉末貯留容器１の下端部１ａによる第１段階の擦り切り作業に続いて、掻き板３ａによる第２段階の擦り切り作業により、擦り切り面Ｐより上方に突出している成形粉末Ｚ１を擦り切ることが可能となる。

図７は、粉末供給装置１０及びダイプレート１１が図６と同じ位置にあり、キャビティ１１ａに充填された成形粉末をプレス成形する作業工程を示している。粉末供給装置１０が退避位置に戻ると、上パンチ１４を下降させてキャビティ１１ａ内に充填された粉末を突き固める。上パンチ１４の下端部１４ａは一部がキャビティ１１ａ内に挿入される。

キャビティ１１ａ内に充填された粉末を突き固めると、上パンチ１４は上昇する。そして、ダイプレート１１と中央コア１３とを同期させて下降させる。すなわち、下パンチ１２がキャビティ１１ａに対して相対的に上昇することにより、粉末が突き固められた粉末成形体２０がダイプレート１１から露出する。
以上が粉末成形品のプレス成形工程の１サイクルである。

本発明の粉末供給装置による効果を以下に述べる。従来の粉末供給装置を使用した粉末成形品（「従来品」と言う）と、本発明の粉末供給装置を使用した粉末成形品（「発明品」と言う）とを、各６０個製造して、その品質を比較した。その結果、従来品は、その平均重量は４７.４ｇであり、その個別重量は４７ｇから４８.５ｇの範囲でばらついた。一方、発明品は、その平均重量は４７.０ｇであり、その個別重量は４６.９ｇから４７.１ｇの範囲でばらついていた。このように、従来品のばらつき範囲は１.５ｇ（３.２％）であったのに対し、発明品のばらつき範囲は０.２ｇ（０.４３％）しか無かった。すなわち、発明品は従来品と比較して大幅に品質が向上した。

このように、成形粉末の擦り切り残しを最少化して、擦り切り残しにより生じる各成形品の重量のばらつきをできるだけ小さくできるような粉末成形プレスに用いられる粉末供給装置を提供することが可能となる。

１ 粉末貯留容器
２ 庇
３ 粉末擦り切り手段
４ スプリング
１０ 本発明の粉末供給装置
１１ ダイプレート
１２ 下パンチ
１３ 中央コア
１４ 上パンチ

Claims (3)

1. 粉末成形プレスに用いられ、ダイプレート（１１）に形成されたキャビティ（１１ａ）へ粉末を供給する粉末供給装置（１０）であって、
   前記ダイプレート（１１）上を往復動する底のない粉末貯留容器（１）と、
   該粉末貯留容器（１）に上下に摺動自在にかつ弾性手段（４）により前記ダイプレート（１１）側へ押し付けられるように取付けられた粉末を擦り切るための粉末擦り切り手段（３）と、
   を備え、
   前記粉末擦り切り手段（３）の下端部（３ａ）が、前記粉末貯留容器（１）側に向いたくさび形に形成されていることを特徴とする、粉末供給装置（１０）。
2. 前記粉末擦り切り手段（３）の下端部（３ａ）が、真鍮又は樹脂により形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の粉末供給装置（１０）。
3. 前記くさび形が３０°の角度で形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の粉末供給装置（１０）。

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