JP2016215217A - Powder molding metal mold device and powder molding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原料粉末を成形して焼結する粉末冶金の手法による粉末成形金型装置および成形方法に関し、特に金属ガラス等の粉末成形体を製造する際に用いる粉末成形金型装置および成形方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a powder molding die apparatus and a molding method using a powder metallurgy technique for molding and sintering raw material powder, and in particular, a powder molding mold apparatus and a molding method used when manufacturing a powder molded body such as metal glass. About.
従来の粉末冶金の手法を改善し、金属ガラス等の粉末成形体を製造する方法により、例えば、外径30mm以下のミニチュア・ベアリングを製造することが研究されている。
また、特許文献1に記載の軌道輪、転がり軸受及び軌道輪の製造方法は、鋼等の合金性の軌道輪と比べて耐食性、強度、製造容易性の点で優れた金属ガラス製のミニチュア・ベアリングに適用して好結果を得るものである。そのミニチュア・ベアリングは、金型内に充填された金属ガラス粉末を圧縮するとともに、金属ガラス粉末のガラス遷移温度と結晶化温度との間の温度領域に加熱する工程を経て製造される。
For example, a miniature bearing having an outer diameter of 30 mm or less has been studied by improving a conventional method of powder metallurgy and manufacturing a powder compact such as metal glass.
In addition, the manufacturing method of the bearing ring, rolling bearing, and bearing ring described in
また、特許文献2に記載の粉末成形金型装置は、溶製材からなる軸部の周囲に圧粉体からなる鍔部が一体成形された複合素材を、圧入によらずに、割れやひびといった損傷が生じることなく、一定、かつ高い接合強度で一体成形するようにした粉末成形金型装置が知られている。すなわち、軸部供給手段によって軸部セット位置に供給された軸部を、軸部装填ロッドにより上パンチ内に挿入し、さらに上パンチの粉末圧縮動作に追従して軸部をダイス孔内に挿入し、この状態で、ダイス孔内に充填した粉末を上パンチと下パンチによって軸方向に圧縮する構成とする。鍔部の圧粉体を圧縮成形すると同時に、この圧粉体を軸部に一体成形することができ、圧入によらない成形を可能にするものである。
Moreover, the powder molding die apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載の軌道輪、転がり軸受及び軌道輪の製造方法、あるいは特許文献2に記載の粉末成形金型装置、それに類する装置を用いた粉末成形方法における自動化の点で、例えば、バリ取り機構又は秤量充填機構について改善余地があった。なお、ここでいうバリとは、金型から成形品を取出した後にも金型に残留してつぎの成形に害をなす残滓をいう。さらに、バリ取り機構とは、金型に残留するバリを除去する機構をいう。また、ここでいう秤量充填とは、粉末成形する際に、原料粉末の重量を正確に計量して金型内に充填することをいう。さらに、秤量充填機構とは、新たに粉末成形する工程で、重量を正確に計量した原料粉末を飛散・漏洩させずに金型内に充填するための機構をいう。
However, in terms of automation in the method of manufacturing a bearing ring, a rolling bearing and a bearing ring described in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、自動化のために、少なくともバリ取り機構又は秤量充填機構を備えた粉末成形金型装置および粉末成形方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a powder molding apparatus and a powder molding method having at least a deburring mechanism or a weighing and filling mechanism for automation. There is to do.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、内部に成形部(23)が形成された外枠金型(20)に充填された原料粉末(1)を加熱・圧縮して粉末成形体(2)を成形する粉末成形金型装置(100)であって、前記外枠金型(20)の上部開口(22)から前記成形部(23)に嵌入と離脱を可能とする上蓋状の上パンチ(50)と、前記外枠金型(20)の底部開口(21)から前記成形部(23)に中空の軸部(41)が嵌入されて進退を可能とする下蓋状の下パンチ(40)と、前記外枠金型(20)に嵌着された前記下パンチ(40)の前記中空の軸部(41)の軸心(44)を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッド(42)が串刺し状に一体化した金型セット(49)を形成するとともに円盤状の基底部(45)により自立させることが可能なコア部(46)と、前記成形部(23)に充填された前記原料粉末(1)を加熱する加熱手段(70)と、前記外枠金型(20)に嵌入された前記上パンチ(50)と前記下パンチ(40)とを接近させる方向に加圧することで前記成形部(23)に充填された前記原料粉末(1)を圧縮して粉末成形体(2)を成形するプレス手段(90)と、を備え、前記粉末成形体(2)を成形した後に前記外枠金型(20)の内径部(24)近辺に固着したバリ(19)を除去するためのバリ取り機構(64)として、前記上パンチ(50)が外された状態の金型セット(49)を収容して保持可能なバリ取り架台(65)と、該バリ取り架台(65)に前記外枠金型(20)および前記下パンチ(40)を固定した状態で、前記コア部(46)を上下動作させるコア部上下駆動手段(47)と、をさらに備え、前記原料粉末(1)を充填する前に前記コア部上下駆動手段(47)を駆動して前記バリ(19)を取り除くことを特徴とする。
The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の粉末成形金型装置(100)において、前記バリ取り機構(64)は、前記外枠金型(20)の前記内径部(24)近辺から剥ぎ取られたバリ(19)を吹き飛ばすエアブロー(67)を備えて構成されることを特徴とする。
Further, the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、内部に成形部(23)が形成された外枠金型(20)に充填された原料粉末(1)を加熱・圧縮して粉末成形体(2)を成形する粉末成形金型装置(100)であって、前記外枠金型(20)の上部開口(22)から前記成形部(23)に嵌入と離脱を可能とする上蓋状の上パンチ(50)と、前記外枠金型(20)の底部開口(21)から前記成形部(23)に中空の軸部(41)が嵌入されて進退を可能とする下蓋状の下パンチ(40)と、前記外枠金型(20)に嵌着された前記下パンチ(40)の前記中空の軸部(41)の軸心(44)を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッド(42)が串刺し状に一体化した金型セット(49)を形成するとともに円盤状の基底部(45)により自立させることが可能なコア部(46)と、前記成形部(23)に充填された前記原料粉末(1)を加熱する加熱手段(70)と、前記外枠金型(20)に嵌入された前記上パンチ(50)と前記下パンチ(40)とを接近させる方向に加圧することで前記成形部(23)に充填された前記原料粉末(1)を圧縮して粉末成形体(2)を成形するプレス手段(90)と、を備え、前記原料粉末(1)を規定量だけ計量して充填するための秤量充填機構(13)として、漏斗形状の粉体シュート(14)を把持して上下動作する充填機(15)と、該充填機(15)を上下動作自在かつ停止保持も可能に支持するガイド支柱(16)と、前記上パンチ(50)が外された状態の金型セット(49)と、前記充填機(15)の鉛直線(A)の真下に位置し、前記金型セット(49)を載置して計量可能な精密秤量器(32)と、をさらに備え、前記秤量充填機構(13)は、前記金型セット(49)を前記精密秤量器(32)に載置して計量可能な状態で所定位置に待機し、該所定位置に待機する前記金型セット(49)に前記粉体シュート(14)より、前記原料粉末(1)の投入量が規定重量に到達されたことを、前記精密秤量器(32)の検出出力により判定し、前記粉体シュート(14)からの投入を停止することを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, the powder powder (2) is obtained by heating and compressing the raw material powder (1) filled in the outer frame mold (20) in which the molding part (23) is formed. Is a powder molding die device (100) for molding a top lid-like upper punch that can be fitted into and removed from the molding part (23) from the upper opening (22) of the outer frame die (20). 50) and a lower lid-shaped lower punch (40) in which a hollow shaft portion (41) is fitted into the molding portion (23) from the bottom opening (21) of the outer frame mold (20) to allow advancement and retraction. ), And a vertically movable core rod that penetrates the shaft center (44) of the hollow shaft portion (41) of the lower punch (40) fitted to the outer frame mold (20) from below to above 42) forms a die set (49) integrated in a skewered shape and is self-supported by a disc-shaped base (45). Core part (46) capable of heating, heating means (70) for heating the raw material powder (1) filled in the molding part (23), and the outer frame mold (20) By pressing the upper punch (50) and the lower punch (40) in a direction to approach them, the raw material powder (1) filled in the molding part (23) is compressed to form a powder compact (2). A weighing means (13) for weighing and filling the raw material powder (1) by a specified amount, and holding the funnel-shaped powder chute (14) up and down A filling machine (15) that operates, a guide column (16) that supports the filling machine (15) so that it can move up and down and can be stopped and held, and a mold set with the upper punch (50) removed ( 49) and the vertical line (A) of the filling machine (15). A precision weigher (32) on which the mold set (49) can be placed and weighed, and the weighing and filling mechanism (13) includes the mold set (49) and the precision weigher (32). ) And waits at a predetermined position in a state where measurement is possible, and the amount of the raw material powder (1) charged from the powder chute (14) to the mold set (49) waiting at the predetermined position is It is determined by the detection output of the precision weigher (32) that the specified weight has been reached, and charging from the powder chute (14) is stopped.
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の粉末成形金型装置(100)において、前記秤量充填機構(13)の前記充填機(15)は、前記原料粉末(1)の投入方向を、前記粉体シュート(14)から前記外枠金型(20)の前記成形部(23)のみへと規制する投入位置規制体(18)を、前記粉体シュート(14)の粉体落下口(33)近傍に備えて構成されることを特徴とする。
Further, the invention according to
また、請求項5に記載の発明は、ピストン状の下パンチ(40)および上パンチ(50)がシリンダ状の外枠金型(20)の上下にそれぞれ嵌着されて形成される成形部(23)に充填された原料粉末(1)を、前記下パンチ(40)および前記上パンチ(50)により圧縮して粉末成形体(2)を成形する粉末冶金法に基づく粉末成形方法であって、前記外枠金型(20)に嵌着された前記下パンチ(40)の前記中空の軸部(41)の軸心(44)を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッド(42)が串刺しにした金型セット(49)を準備する工程(S110)と、前記上パンチ(50)が嵌着されていない状態で搬送されて来る金型セット(49)を、バリ取り機構(64)に装填する工程(S111)と、コア部上下駆動手段(47)を駆動してコア部(46)を上下動作することにより、前記外枠金型(20)の内径部(24)に付着して残るバリ(19)を除去する工程(S112)と、バリ取り後、精密秤量器(32)の秤量台(34)に前記金型セット(49)を載置し、原料粉末(1)を投入する工程(S113)と、該原料粉末(1)を充填された前記金型セット(49)を超音波充填機構へ送る工程(S114)と、を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a molded portion (fitting part) formed by fitting a piston-like lower punch (40) and an upper punch (50) on the upper and lower sides of a cylindrical outer frame mold (20), respectively. 23) a powder molding method based on a powder metallurgy method in which the raw material powder (1) filled in 23) is compressed by the lower punch (40) and the upper punch (50) to form a powder compact (2). A vertically movable core rod (42) penetrating from the bottom to the top (44) of the hollow shaft portion (41) of the lower punch (40) fitted to the outer frame mold (20) A step (S110) for preparing a die set (49) that is skewered, and a die set (49) conveyed in a state where the upper punch (50) is not fitted into the deburring mechanism (64). ) (S111), and the core part vertical driving hand A step (S112) of removing the burrs (19) remaining on the inner diameter portion (24) of the outer frame mold (20) by driving (47) and moving the core portion (46) up and down; After deburring, placing the mold set (49) on the weighing platform (34) of the precision weigher (32) and charging the raw material powder (1) (S113), and the raw material powder (1) And a step (S114) of sending the mold set (49) filled with an ultrasonic filling mechanism (S114).
本発明によれば、自動化のために、少なくともバリ取り機構又は秤量充填機構を備えた粉末成形金型装置および粉末成形方法を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a powder molding apparatus and a powder molding method having at least a deburring mechanism or a weighing and filling mechanism for automation.
以下、本発明の実施の形態について、主要構成を先に、全体構成を後に、それぞれ図面を参照して説明する。なお、各図において、同一機能を有する部材には同一符号を付して説明の重複を避ける。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, with the main configuration first and the overall configuration later. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function, and duplication of description is avoided.
[主要構成]
図1は、本発明の実施形態に係る粉末成形金型装置(本装置)の主要部(金型セット49、ワーク移動体63)を説明するための縦断面図である。図1に示すように、本装置の主要部として、外枠金型20、下パンチ40、およびコアロッド42により金型セット49が構成されている。この金型セット49は、原料粉末1を加熱・圧縮する際に外枠金型20に上蓋として上パンチ50が被さるように嵌着されて、ワーク移動体63を構成する。つまり、このワーク移動体63とは、少なくとも下パンチ40に嵌着された外枠金型20内の成形部23に原料粉末1(高温加圧処理後は粉末成形体2になる)が充填され、かつ外枠金型20に上パンチ50が嵌着されたものをいう。なお、ワーク移動体63に、コア部46を含むか否かについては、オプションとする。
[Main configuration]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view for explaining main parts (a mold set 49 and a workpiece moving body 63) of a powder molding mold apparatus (this apparatus) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
上パンチ50は、外枠金型20の上部開口22から成形部23に向けて嵌入と離脱を可能とする上蓋状の有孔フランジ体である。下パンチ40は、外枠金型20の底部開口21から成形部23に向けて中空の軸部41が嵌入されて進退を可能とする底蓋状の有孔フランジ体である。この上パンチ50を外枠金型20から外した状態で、バリ取り工程(図7のS10)と、原料粉末1を外枠金型20に自動的に充填する原料粉末自動充填工程(図7のS11)と、成形された粉末成形体2を外枠金型20から取り出す工程(図7のS18)が実行される。
The
コア部46は、円盤状の基底部45と、その基底部45の中心部から垂直上方に起立するように植設された棒状のコアロッド42と、により一体構成されている。コアロッド42は、外枠金型20に嵌着された下パンチ40の中空の軸部41の軸心44を下方より貫通して上下動作可能である。そのコアロッド42が外枠金型20および下パンチ40を串刺しにして、これら3点が一体化した金型セット49を形成する。金型セット49は、円盤状の基底部45を水平な台(例えば、図3の秤量台34)の上に面接触させて、自立するように置くことが可能である。
The
プレス手段90は、不図示の油圧装置等により構成され、外枠金型20に嵌入された上パンチ50と下パンチ40とを接近させる方向に加圧することにより、成形部23に充填された原料粉末1を圧縮して粉末成形体2を成形する。誘導コイル71を有する加熱手段70(図6)は、外枠金型20に低周波の電磁誘導作用を及ぼして発熱させ、外枠金型20の内部の成形部23に充填された原料粉末1を加熱する。
The press means 90 is constituted by a hydraulic device (not shown) or the like, and pressurizes the
図2は、図1の金型セットをバリ取り架台にセットしてバリ取りする工程を説明するための斜視図である。図2に示すように、バリ取り機構64は、粉末成形体2を成形した後の外枠金型20の内径部24近辺に固着したバリ19を除去するための機構である。バリ取り機構64は、バリ取り架台65、およびコア部上下駆動手段47を備えており、上パンチ50が外された状態の金型セット49を収容して保持可能である。
FIG. 2 is a perspective view for explaining a deburring process by setting the mold set of FIG. 1 on a deburring base. As shown in FIG. 2, the
このバリ取り機構64は、まず、バリ取り架台65に外枠金型20および下パンチ40を固定した状態にする。その固定状態において、原料粉末1を充填する前に、コア部上下駆動手段47を駆動してコア部46を上下動作させることにより、バリ19(図1)を取り除く。コア部46の上下動作は、コア部上下駆動手段47の駆動力により行う。コア部上下駆動手段47は、それに連接して上下動作するコア部持ち上げ腕66を備え、そのコア部持ち上げ腕66に係合する基底部45は上下方向に駆動される。
The
すなわち、持ち上げ駆動されるときは、コア部持ち上げ腕66の上向き駆動力が、スプリングコイル48の付勢する下向の弾性力に抗して、基底部45は上昇動作する。一方、コア部持ち上げ腕66が下降動作するときは、スプリングコイル48が付勢する弾性力により基底部45は押し戻される。このとき、基底部45と一体のコアロッド42も上下方向に駆動されるが、このコアロッド42は、バリ取り架台65に固定されて不動の外枠金型20および下パンチ40と相対的に動作する。そのため、外枠金型20の内径部24近辺に固着したバリ19を剥ぎ取ることができる。
In other words, when driven to lift, the
図1に示したように、コアロッド42の外周面は、下パンチ40の軸部41の内周面に対して密嵌摺動の状態であるため、特に、下パンチ40の軸部41の上端面から外枠金型20の上側開口22の中心部近傍に付着したバリ19を除去する機能を発揮できる。また、バリ取り機構64は、外枠金型20の内径部24近辺から剥ぎ取られたバリ19を吹き飛ばすエアブロー67を備えて構成される。また、バリ取り架台65の脇に圧縮空気送出部68が配設されており、この圧縮空気送出部68からエアブロー67へと圧縮空気が送出される。除去されたバリ19は、エアブロー67の噴射作用によりバリ取り架台65の奥部へ吹き飛ばされる。このバリ19は、バリ取り架台65の奥部に配設された不図示のダストコレクタにより収容され清掃・廃棄される。
As shown in FIG. 1, the outer peripheral surface of the
図3は、図1の金型セットを秤量充填機構にセットして原料粉末を充填する工程を説明するための側面図である。図3に示すように、秤量充填機構13は、主要な3点で構成された金型セット49における成形部23に、原料粉末1を規定量だけ正確に計量して充填するための機構であり、充填機15、ガイド支柱16、および精密秤量器(以下、「電子天秤」ともいう)32を備えて構成されている。また、秤量充填機構13の充填機15は、原料粉末1の投入方向を、粉体シュート14から外枠金型20の成形部23のみへと規制する投入位置規制体18を、粉体シュート14の粉体落下口33近傍に備えて構成されている。
FIG. 3 is a side view for explaining a step of filling the raw material powder by setting the mold set of FIG. 1 in the weighing and filling mechanism. As shown in FIG. 3, the weighing and filling
充填機15は、中心部に棒状の投入位置規制体18を有する漏斗形状の粉体シュート14を把持して上下動作する。そのため、ガイド支柱16は、充填機15を上下動作自在かつ停止保持も可能に支持する。なお、充填機15が下降動作しても、充填機15とともに下降動作する投入位置規制体18と、コア部46と一体構成のコアロッド42との間に隙間G1を確保し、両者が当接しないように不図示の位置センサ出力および制御部80(図6参照)の演算結果に基づいて制御される。なお、投入位置規制体18については図4を用いて後述する。また、充填機15の上部には、攪拌羽根式粉体フィーダ35が配設されている。この攪拌羽根式粉体フィーダ35は、制御部80(図6)により制御されたステップ・モータ(不図示)の回転に応じて所望量の粉体をふるい落とす機能を有する。
The filling
電子天秤32は、充填機15の全体に対する平面視で概ね中心を貫く鉛直線Aの真下に配設されている。金型セット49の軸芯44を鉛直線Aに揃えるように、金型セット49を電子天秤32の秤量台34に載置し、金型セット49の全装備重量を計量可能である。金型セット49は、工程の進捗に応じて秤量充填機構13に対して水平方向に出し入れされる。
The
すなわち、金型セット49は、内部の成形部23から粉末成形体2が取出された空の状態で、バリ取り機構64に収納されてバリ取り(図5の工程S112)された後、ロボットアーム54(図4(A))で秤量充填機構13へと移動され、電子天秤32の秤量台34に載置されて原料粉末1を投入される(図5の工程S113)。つぎに、原料粉末1が充填された金型セット49は、他のロボットアーム又はコンベア等でなる第4搬送手段84により超音波充填機構(図6,9,10の超音波発信器31ほか)へと移送される(図5の工程S114)。超音波充填機構は、金型セット49の成形部23に粉体シュート14で投入された原料粉末1を、超音波で振動させながら隅の奥部まで隙間無く均等に押し込める。
That is, the mold set 49 is stored in the
秤量充填機構13は、まず、金型セット49を電子天秤32の秤量台34に載置して計量可能な状態で所定位置に待機させる。つぎに、秤量充填機構13は、所定位置に待機する金型セット49に粉体シュート14より、原料粉末1を投入された量が規定重量に到達されたことを、電子天秤32の検出出力により判定したとき、粉体シュート14からの投入を停止する。原料粉末1の投下と停止の制御は、制御部80が、規定値と電子天秤32の検出出力とを比較した演算結果に基づいて、攪拌羽根式粉体フィーダ35の回転を制御することにより行う。
The weighing and filling
図4は、本装置に含まれる主要な支援装置の説明図であり、(A)ロボットアームの平面図、(B)粉体シュートおよび外枠金型の縦断面図である。図4(A)に示すロボットアーム54は、制御部80(図6)の駆動命令により、規定のタイミングで対象物の下パンチ40又はコア部46(図1〜図3)を把持して移動し、所定位置で開放する動作が可能である。なお、ロボットアーム54は、例えば、ロボシリンダアーム、その他の呼称であっても、同様の目的および機能を有するものであれば、油圧、空気圧、電動その他いずれの駆動方式でも構わない。
4A and 4B are explanatory views of main support devices included in the apparatus, and are (A) a plan view of a robot arm and (B) a longitudinal sectional view of a powder chute and an outer frame mold. The
また、制御部80(図6)には不図示の位置センサからロボットアーム54と対象物それぞれの位置、姿勢等に関する最新情報が入力されるとともに、制御部80に付設の記憶装置に格納されたプログラムを起動し、各種参照データを用いて演算処理することにより、ロボットアーム54や不図示のコンベアをはじめとするオートメーション設備を一元的に制御して目的を達成する。
Further, the control unit 80 (FIG. 6) receives the latest information on the positions, postures, and the like of the
図4(B)の粉体シュート14は、図3にも示したように、漏斗形状の中心軸が鉛直軸Aに沿って上下動作自在かつ停止保持も可能である。粉体シュート14が高く持ち上げられた状態で、金型セット49が、水平移動しながら秤量充填機構13にセットされる。その後、粉体シュート14の投入位置規制体18の下端面18aが、コアロッド42の上端面42aに接触する寸前で対面するように、粉体シュート14が下降する。その状態で、粉体シュート14の原料粉末1が、外枠金型20の上側の上部開口22から内部の成形部23へと投下される。
4B, the funnel-shaped central axis can be moved up and down along the vertical axis A and can be stopped and held as shown in FIG. In a state where the
このとき、図4(B)の隙間G2に示すように、粉体シュート14の投入位置規制体18の下端面18aから、コアロッド42の上端面42aまでの間が大きく離間している場合、上端面42aの上に、原料粉末1aが斜め方向から降り掛かってしまう。したがって、投下された原料粉末1の総重量から、上端面42aの上に降り掛かって留まる原料粉末1aの分を減じた分量しか、内部の成形部23まで供給されないことになる。その結果、成形部23で成形される粉末成形体2は、材料不足のため、品質劣悪なものとなる可能性が高い。
At this time, as shown in the gap G2 in FIG. 4B, when the distance from the
また、個々に重量が異なる金型装置に対して、原料粉末1を正確に秤量して充填する作業を、人手により対応していた場合、正確に対応できる熟練職人が必要であるとともに、生産効率が必ずしも良好ではなかった。本発明に係る粉末成形方法によれば、秤量充填機構を用いたので、個々に重量が異なる金型装置に対し、原料粉末を自動で正確に秤量し、金型の内部に位置する成形部に充填できるという効果が得られる。
In addition, if the work of accurately weighing and filling the
本装置100の主要な目的の一つは、秤量充填機構13により正確かつ自動的に秤量された原料粉末1を、外枠金型20の内部の成形部23へ投下して充填することである。そのために、図3に示す狭められた隙間G1のように、粉体シュート14の投入位置規制体18の下端面18aから、コアロッド42の上端面42aまでの距離を、可能な限り接近させることが好ましい。このように狭められた隙間G1であれば、横風に吹かれて入り込むことにより、コアロッド42の上端面42aに降り積もる原料粉末1aの量を減らすことが可能である。なお、図3および図4(B)ではコアロッド42の直径と、投入位置規制体18の直径とは同一に描いているが、投入位置規制体18の直径を、コアロッド42の直径より大きくしても良い。
One of the main purposes of the
図5は、本装置において、バリ取りおよび秤量充填の手順を説明するためのフローチャートである。本装置100は、図5の工程(S110)〜工程(S114)に示す手順で、残りカスであるバリ19を除去してから原料粉末1を精密に秤量して充填する。つまり、自動製造ラインにおいて、同じ成形品2を繰り返して大量生産する際に、先の生産工程によって生じたバリ19を除去してから(S112)、後の生産工程のために、原料粉末1を精密秤量して充填(S113)する。なお、図5に示す工程(S110)〜工程(S114)は、図7を用いて後述するバリ取り工程(S10)および原料粉末自動充填工程(S11)に含まれる。より詳しくは、バリ取り工程(S10)に工程(S110)〜工程(S112)が含まれ、原料粉末自動充填工程(S11)に工程(S113)〜工程(S114)が含まれる。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of deburring and weighing and filling in this apparatus. The
まず、外枠金型20と下パンチ40をコアロッドが串刺し状にした金型セット49を準備する工程(S110)。つぎに、金型セット49をバリ取り機構64に装填する工程(S111)。つぎに、コア部46を上下動作して外枠金型20の内径部24近辺に付着するバリ19を除去する工程(S112)。つぎに、電子天秤(精密秤量器)32の秤量台34に金型セット49を載置して原料粉末1を投入する工程(S113)。つぎに、原料粉末1が充填された金型セット49を超音波充填機構へ送る工程(S114)の手順で実行される。以下に、工程(S110)〜工程(S114)について、より詳しく説明する。
First, a step of preparing a mold set 49 in which the
まず、3点の構成要素が一体化するように金型セット49を形成して準備する工程(S110)では、外枠金型20に嵌着された下パンチ40の中空の軸部41の軸心44を、上下動作可能なコアロッド42が、下方より串刺しに貫通した状態となる。すなわち、外枠金型20、下パンチ40、およびコアロッド42の3点が一体化して金型セット49に形成され、新たな成形に向けて準備される。なお、工程の都合により、金型セット49を構成する3点の構成要素が常時一体化したままで分解されないならば、金型セット49を組み立てるような工程も無い。その場合、金型セット49を形成して準備する工程(S110)は、金型セット49の形状を説明する便宜上の工程と位置づけられる。
First, in the step of forming and preparing the mold set 49 so that the three components are integrated (S110), the shaft of the
つぎに、金型セット49をロボットアーム54が把持してバリ取り機構64に装填する工程(S111)において、上パンチ50が嵌着されていない状態で、不図示のコンベアにより搬送されて来る金型セット49を、ロボットアーム54が把持してバリ取り機構64に装填する。
Next, in the step (S111) in which the
つぎに、バリ19を除去する工程(S112)において、コア部上下駆動手段47を駆動してコア部46を上下動作することにより、外枠金型20の内径部24近辺に固着して残るバリ19を剥ぎ取るとともに、エアブロー67により吹き飛ばして除去する。バリ19を除去した後、原料粉末1を投入する工程(S113)において、精密秤量器32の秤量台34に金型セット49を載置し、精密に秤量しながら原料粉末1を投入する。つぎに、原料粉末1を充填された金型セット49を超音波充填機構へ送る工程(S114)において、ロボットアーム54により、原料粉末1を充填された金型セット49が、不図示の超音波充填機構へ移送される。
Next, in the step of removing the burrs 19 (S112), the core portion vertical drive means 47 is driven to move the
また、大量生産型の自動生産(オートメーション)設備において、製品取出し工程(図7のS18)で、外枠金型20の内径部に残留したバリ19については、原料粉末自動充填工程(図7のS11)の前段階で、人手により除去する必要があった。その点については、人手を要するばかりか、生産効率を低下させる要因にもなっていた。そこで、本装置100は、工程(S111)において、金型セット49をロボットアーム54が把持してバリ取り機構64に装填し、工程(S112)において、外枠金型20の内径部24近辺に固着して残るバリ19を除去するようにした。その結果、自動で短時間・確実にバリ19を除去するので人手が不要となり、生産効率も向上する。
Further, in the mass production type automatic production (automation) facility, the
[全体構成]
上述した主要構成を含めた全体構成について説明する。
本装置100は、内部に成形部23が形成された外枠金型20に充填された原料粉末1を加熱・圧縮して粉末成形体2を成形するものであり、粉末冶金法に基づいて原料粉末1を粉末成形体2に加工することにより、例えば、ミニチュア・ベアリングや小型歯車等を大量生産するものである。
[overall structure]
The overall configuration including the main configuration described above will be described.
The
図6は本装置の概略を説明するための模式説明図である。図6に示すように、本装置100は、複数のワーク移動体63と、このワーク移動体63が移動する加熱プレス冷却ライン11および支援ライン12と、これらのライン構成を統括制御する制御部80と、を備えて構成されている。なお、本装置の概略を説明するための図6と他の図とは、細部の形状まで一致させていない。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram for explaining the outline of the present apparatus. As shown in FIG. 6, this
図1を用いて説明したように、ワーク移動体63は、少なくとも下パンチ40に嵌着された外枠金型20内の成形部23に原料粉末1(高温加圧処理後は粉末成形体2になる)が充填され、かつ外枠金型20に上パンチ50が嵌着されて構成されている。なお、ワーク移動体63には、適宜コア部46まで含めることがある。ただし、図6では、コア部46を省略している。
As described with reference to FIG. 1, the
加熱プレス冷却ライン11は、下パンチホルダ91と、加熱手段70と、プレス手段90と、窒素室形成手段93と、温度調整手段72と、第3搬送手段83とを備え、加熱プレス位置4および緩慢冷却位置5を有して構成されている。加熱プレス冷却ライン11は、ワーク移動体63を移動単位とし、このワーク移動体63に仕込まれた原料粉末1に対して、加熱手段70による加熱と、プレス手段90による加圧と、温度調整手段72による保温および所定の温度勾配の冷却とを、制御部80の命令により順次実行可能なロボット構成を有する。
The heating
なお、制御部80は、不図示のコンピュータ装置により主要部を構成され、稼動プログラム、データベース、演算部、入力部、出力部を有する。温度調整手段72は制御部80の統括制御を受けながら、加熱手段70により原料粉末1を加熱し、350〜430℃の範囲で150秒以上維持した後に、エアーノズル又は空冷ファン73のエアブローその他により急速冷却から緩慢冷却に温度勾配を切換えながら冷却する。
In addition, the
加熱プレス冷却ライン11で用いるワーク移動体63は、搬送固定冶具60によりワークおよび関連部材を装着して各工程の進捗に応じて移動するための構成単位である。搬送固定冶具60は外枠金型20をはじめとする関連部材の装着と離脱が可能であり、各工程に応じて各部材の分解、組み立て、固定、および移動を繰り返す。外枠金型20にはワークとして内部に原料粉末1が充填される。なお、搬送固定冶具60の大部分は、下パンチ40が兼用することにより構成されている。さらに、搬送固定冶具60と金型セット49は、実質上同一の場合もあるが、両者は、オートメーション設備において、ワークを各工程で搬送したり加工のために固定したりするための冶具という観点による搬送固定冶具60と、粉末冶金専用にセットされる金型という観点による金型セット49で呼称を区別されている。
The
支援ライン12は、第1搬送手段81、第2搬送手段82および第4搬送手段84と、金型載置手段86と、原料粉末充填手段30と、上パンチ嵌着手段51と、上パンチ取外し手段52と、上パンチ返送手段87と、製品取出し手段85と、を備えて構成されている。この支援ライン12は、上述の加熱プレス冷却ライン11を支援するための一連の工程を、制御部80の命令により実行可能なロボット構成を有する。
The
第1搬送手段81は、搬送固定冶具60の上部に載置された外枠金型20および外枠金型20に充填された原料粉末1を原料粉末充填位置8から上パンチ嵌着位置3まで搬送して固定する。
第2搬送手段82は、ワーク移動体63を上パンチ嵌着位置3から加熱プレス位置4へと搬送する。
第3搬送手段83は、ワーク移動体63を加熱プレス位置4から分解抜出し位置6まで搬送する。
第4搬送手段84は、上パンチ50を取外された外枠金型20を分解抜出し位置6から原料粉末充填位置8(又は金型戻り位置7)まで搬送する。
なお、第3搬送手段83は、高温加圧処理直後で350℃以上のワークを含むワーク移動体63を搬送し固定するので、他の搬送手段が耐熱温度60℃で足りるところ、それよりも高い耐熱性を求められる。
The first conveying means 81 is configured to place the
The second conveying
The
The fourth conveying
In addition, since the 3rd conveyance means 83 conveys and fixes the
原料粉末充填手段30は、原料粉末1を計量して、外枠金型20の上部開口22から成形部23へ充填する。この原料粉末充填手段30は、図3〜図5を用いて説明した電子天秤32を含む秤量充填機構13、および超音波発振器31を備えており、粉体シュート14その他に貯留された原料粉末1を電子天秤32により計量し、計量された後の原料粉末1を超音波発振器31が生成する超音波で振動させながら外枠金型20の内部に形成された成形部23へと均一に充填する。
The raw material powder filling means 30 measures the
ここで、搬送固定冶具60は、下パンチ40にコアロッド42が嵌挿された状態である。なお、本装置100において、搬送固定冶具60が移動するときは、コアロッド42が抜け落ちないように、下パンチ40とコアロッド42とを一体的に把持して移動する。
Here, the
ここでは、既に、上パンチ嵌着手段51が、上パンチ嵌着位置3(図6)で上パンチ50を外枠金型20に嵌着した姿を示している。上パンチ嵌着手段51を構成する不図示のロボットアームを、制御部80が駆動し、上パンチ50の下部を円筒形の外枠金型20に同軸状に嵌着する。
Here, a state is shown in which the upper punch fitting means 51 has already fitted the
また、上パンチ嵌着手段51と置き換わるように、プレス手段90(図1の矢印)を構成する不図示の油圧シリンダが上パンチ50の上面に当接し、油圧シリンダ(3〜15KN)により上パンチ50と下パンチ40とを軸方向に近づけるように圧縮する。このように、成形部23に充填され加熱手段70により加熱された原料粉末1をプレス手段90が加圧し、規定の高温加圧処理することで粉末成形体2を成形する。
Further, a hydraulic cylinder (not shown) constituting the press means 90 (arrow in FIG. 1) abuts on the upper surface of the
ワーク移動体63は、加熱プレス位置4(図6)に固定されてから加熱工程(S13)に入る(図7)。誘導コイル71は、加熱プレス位置4に固定された外枠金型20との位置関係を適切に保持される。誘導加熱の特性上、ワークが誘導コイル71の中心に位置することが必要である。ただし、誘導コイル71は加熱プレス位置4に配備されて加熱(S13)・プレス(S14)の工程でのみ用いる(図7)。この誘導コイル71に交流電流を流すことにより、鉄その他の磁性材料で構成された外枠金型20自体に誘導電流が発生して温度上昇する。その結果、外枠金型20内部の成形部23に充填された原料粉末1が加熱される。
The
下パンチ40は、上述のように搬送固定冶具60の主要部を構成する。本装置100は、ワーク移動体63に仕込まれた原料粉末1を圧縮して粉末成形体2に成形する。
The
本発明の実施形態に係る粉末成形方法は、粉末冶金法に基づいて、原料粉末1を圧縮して粉末成形体2を成形する方法である。すなわち、ピストン状の下パンチ40および上パンチ50が、シリンダ状の外枠金型20の上下にそれぞれ嵌着されて形成される成形部23に、原料粉末1が充填される。外枠金型20の成形部23に充填された原料粉末1は、下パンチ40および上パンチ50で圧縮されて粉末成形体2に成形される。
The powder molding method according to the embodiment of the present invention is a method of molding the
温度調整手段72は、外枠金型20および粉末成形体2を所定の温度で所定の高温加圧処理時間T1だけ維持した後に冷却する。具体的には、温度調整手段72は、制御部80に統括制御され、温度センサ(不図示)から温度情報の入力を得るとともに、冷却位置5に配設されたエアーノズル又は空冷ファン73の送風出力を、規定の制御パタンに沿って制御する。制御パタンについては、図8の温度管理グラフに沿って後述する。なお、制御パタンには、温度管理以外に、プレス工程(S14)におけるタイマー制御も含まれている。
The temperature adjusting means 72 cools the
分解抜出し位置6まで搬送された複数の搬送固定冶具60から、上パンチ取外し手段52により、上パンチ50が取り外される。取外された上パンチ50は、上パンチ返送手段87により、分解抜出し位置6から上パンチ嵌着位置3へと返送される。上パンチ返送手段87は、不図示のロボットアームを制御部80が駆動する構成である。
The
図7は、本発明の実施形態に係る粉末成形方法の工程および金型移動を説明するためのフロー図である。本方法は、外枠金型20に形成した成形部23に原料粉末1を充填し、この充填された原料粉末1を加熱・圧縮して粉末成形体2を成形する粉末成形方法である。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the steps of the powder molding method and mold movement according to the embodiment of the present invention. This method is a powder molding method in which the
まず、バリ取り工程(S10)により、外枠金型20の内径部24近辺に固着したバリ19を除去する。つぎに、原料粉末自動充填工程(S11)により、金属ガラス粒子の原料粉末1を電子天秤32で計量するとともに、粉末流動性の低い金属ガラス粒子(粉末)を、超音波発振器31が発生する超音波を用いて振動させながら外枠金型20の奥に位置する成形部23まで均一かつスムーズに充填する。なお、図7に示す原料粉末自動充填工程(S11)には、図5に示した、工程(S110)〜工程(S114)が含まれる。つぎに、第1搬送工程(S1)により、外枠金型20を原料粉末充填位置8から上パンチ嵌着位置3まで搬送して固定する。
First, by the deburring step (S10), the
上パンチ嵌着位置3では、上パンチ嵌着工程(S12)により、搬送固定冶具60にセットされた外枠金型20に上パンチ50が嵌着されて、ワーク移動体63が形成される。ここで、金型一式に原料粉末1が仕込まれた状態のワーク移動体63は、第2搬送工程(S2)により、上パンチ嵌着位置3から加熱プレス位置4へと搬送される。
At the upper punch
つぎに、加熱(S13)・プレス(S14)の工程では、上述した窒素室形成手段93により窒素パージ用の小部屋を用意し、その中で窒素の拡散・浪費を防ぎながら窒素パージを行う。窒素雰囲気の加熱プレス位置4において、加熱工程(S13)により、外枠金型20内の原料粉末1を誘導加熱により加熱する(図8参照)。
Next, in the heating (S13) and pressing (S14) steps, a small chamber for purging nitrogen is prepared by the above-described nitrogen chamber forming means 93, and nitrogen purging is performed while preventing diffusion and waste of nitrogen therein. At the
加熱された原料粉末1を、そのまま窒素雰囲気におけるプレス工程(S14)で、プレス手段90(3〜15KN)により上パンチ50と下パンチ40とを軸方向に沿って近づけるように(図1の矢印)圧縮する。加熱工程(S13)により、所定の温度範囲に加熱・保温された状態でプレス工程(S14)が実行される。すなわち、プレス工程(S14)において、原料粉末1を350〜430℃の温度範囲で維持するとともに、高温加圧処理時間T1を150秒以上確保するように高温加圧処理する。
In the pressing step (S14) in a nitrogen atmosphere as it is, the heated
プレス工程(S14)の後、急速冷却工程(S15)において、ワーク移動体63を加熱プレス位置4に残した状態で350℃から200℃まで15秒で急速冷却する。この急速冷却工程(S15)は、例えば、エアブローに冷却剤を併用し、不図示の液体窒素をワーク移動体63に吹き付けることで達成できる。
After the pressing step (S14), in the rapid cooling step (S15), the
つぎに、第3搬送工程(S3)により、加熱プレス位置4から緩慢冷却位置5を経て分解抜出し位置6へとワーク移動体63を搬送する(図6参照)。この第3搬送工程(S3)では、ベルトコンベア上に10個のワーク移動体63を順次滞留させながら低速搬送することにより、緩慢冷却工程(S16)も並行して実行される。この緩慢冷却工程(S16)では、外枠金型20の外側からエアーノズル又は空冷ファン73によるブローを吹きかけて、粉末成形体2を200℃から60℃まで150秒で冷却する(図8参照)。
Next, in the third transport step (S3), the
つぎに、分解抜出し位置6において、上パンチ返送工程(S17)により、上パンチ50を外枠金型20から取外すとともに、取外された上パンチ50を、分解抜出し位置6から上パンチ嵌着位置3へと返送する。また、分解抜出し位置6における製品取出し工程(S18)では、図6の製品取出し手段85が示すように外枠金型20から粉末成形体2を取り出す。
Next, at the disassembly /
一方、分解抜出し位置6で上パンチ50を取外された外枠金型20は、第4搬送工程(S4)により、(金型戻り位置7経由で)原料粉末充填位置8まで搬送される。図7の第1搬送工程(S1)〜第4搬送工程(S4)に示すように、搬送固定冶具60に取付けられた状態の外枠金型20は、原料粉末充填位置8、上パンチ嵌着位置3、加熱プレス位置4、緩慢冷却位置5、分解抜出し位置6から(金型戻り位置7経由で)原料粉末充填位置8に戻るまでの5(6)箇所にわたって巡回する。なお、支援ライン12の都合により、金型戻り位置7を大きく設けて、そこに余分な外枠金型20を滞留させるようにしても構わない。その場合は、不図示の上パンチ戻り位置も設けて、そこに余分な上パンチ50を滞留させて数合わせする。
On the other hand, the
図8は、本方法において、金型の温度調整とタクトタイムとを説明するための温度管理グラフである。
なお、図8は、一例を示したにすぎない。したがって、本装置100の製造品目や原料粉末1が変われば、各工程におけるタクトタイムtその他の最適実行値も適宜に変更される。
図7でも示したように、加熱工程(S13)により、外枠金型20内に充填された原料粉末1を、誘導加熱により常温から430℃まで15秒で加熱する。加熱工程(S13)で加熱され高温に維持された状態でプレス工程(S14)が実行される。すなわち、プレス工程(S14)において、原料粉末1を350〜430℃の温度範囲で維持するとともに、高温加圧処理時間T1を150秒以上確保するように高温加圧処理する。
FIG. 8 is a temperature management graph for explaining temperature adjustment and tact time of the mold in this method.
FIG. 8 shows only an example. Therefore, if the manufacturing item of the
As shown in FIG. 7, the
プレス工程(S14)の後、急速冷却工程(S15)において、ワーク移動体63を350℃から200℃まで15秒で急速冷却する。急速冷却工程(S15)の後、緩慢冷却工程(S16)では、200℃から60℃まで150秒で冷却する。60℃以下であれば、支援ライン12のいずれでも耐熱性の問題はないので、その後、上パンチ返送工程(S17)および製品取出し工程(S18)が順次実行されるとともに、室温まで自然冷却される。
After the pressing step (S14), in the rapid cooling step (S15), the
すなわち、プレス工程(S14)および急速冷却工程(S15)で165秒を要する滞留時間は短縮できないので、その165秒の間に、上パンチ嵌着位置3、分解抜出し位置6、金型戻り位置7、および原料粉末充填位置8に、各1個ずつワーク移動体63が流れて稼動する。なお、緩慢冷却位置5は、10個のワーク移動体63を連続的に並べて対応する。緩慢冷却位置5で60℃まで冷却されたワーク移動体63を、順番に次の工程、すなわち上パンチ返送工程(S17)および製品取出し工程(S18)へと進めることができる。
That is, the dwell time requiring 165 seconds in the pressing step (S14) and the rapid cooling step (S15) cannot be shortened, so that the upper punch
本発明によれば、自動化のために、少なくともバリ取り機構又は秤量充填機構を備えた粉末成形金型装置および粉末成形方法を実現できる。より詳しくは、粉末成形金型装置、それに類する装置を用いた粉末成形方法における自動化の点で、例えば、バリ取り機構又は秤量充填機構について改善できる。すなわち、金型から成形品を取出した後にも金型に残留してつぎの成形に害をなす残滓(バリ)を、自動的かつ容易に除去する機構を実現できる。また、新たに粉末成形する工程で、重量を自動的かつ正確に計量した原料粉末を飛散・漏洩させずに金型内に充填するための秤量充填機構を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a powder molding apparatus and a powder molding method having at least a deburring mechanism or a weighing and filling mechanism for automation. More specifically, for example, a deburring mechanism or a weighing and filling mechanism can be improved in terms of automation in a powder molding method using a powder molding die device or a similar device. That is, it is possible to realize a mechanism that automatically and easily removes residues (burrs) remaining in the mold and detrimental to the next molding even after taking out the molded product from the mold. Further, it is possible to realize a weighing and filling mechanism for filling the mold without scattering and leaking the raw material powder whose weight has been automatically and accurately measured in the new powder molding process.
図9は、本装置の一実施例(本実施例)を示す全体正面図である。図10は、図9に示した本装置を示す全体平面図である。図9、図10に示すように、本装置100は、概ね直方体の外形を形成する金属フレーム10に各部が駆動可能に配設され、外部から電力、油圧、および空気圧による動力と、原料粉末1との供給を受けて、金属ガラス製のミニチュア・ベアリングを、連続的に大量生産するための高速連続式金属ガラス成形装置を構成する。また、本装置100は、工場の内部である程度の移動および据え置きの調整に便利なように、金属フレーム10の底面にキャスター95および高さ調整足96も配設されている。なお、図9、図10は、各部の全てを符号で示す図ではないので他の図を参照することも必要である。また、他の図と細部の形状まで正確に一致させる性質の図ではない。
FIG. 9 is an overall front view showing an embodiment (this embodiment) of the present apparatus. FIG. 10 is an overall plan view showing the present apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, this
本装置100は、図6ほか各図に沿って説明したように、原料粉末充填位置8、上パンチ嵌着位置3、加熱プレス位置4、緩慢冷却位置5、分解抜出し位置6および金型戻り位置7の各所にわたって、外枠金型20が装着された搬送固定冶具60、又は金型一式にワークまで完全に装着されたワーク移動体63、あるいは単独の上パンチ50が、規定どおりに移動を繰り返すように構成されている。移動は、ベルトコンベアおよびロボットアームで構成された第1搬送手段81、第2搬送手段82、第3搬送手段83、第4搬送手段84、および上パンチ返送手段87が、制御部80の命令により実行する。
As described with reference to FIG. 6 and other drawings, the
本装置100は、図1〜図8に沿って説明したように、金型戻り位置7又は原料粉末充填位置8に金型載置手段86およびバリ取り機構64が配設されている。また、原料粉末充填位置8に原料粉末充填手段30として秤量充填機構13および超音波発振器31が配設されている。また、上パンチ嵌着位置3に上パンチ嵌着手段51が配設されている。また、加熱プレス位置4に金型外枠94、加熱手段70、プレス手段90、窒素室形成手段93が配設されている。また、緩慢冷却位置5に第3搬送手段83、温度調整手段72および空冷ファン73が配設されている。同様に、分解抜出し位置6に上パンチ昇降ホルダ(上パンチ取外し手段)52、ロボットアーム(不図示)および製品取出し手段85が配設されている。
In the
本装置100は、加熱プレス冷却ライン11および支援ライン12が制御部80で統括制御されて稼動する構成であり、制御部80が有する入力部、すなわち操作盤88に配設された不図示のスイッチ類を操作することにより稼動又は停止の状態となる。また、プログラムの実行により全自動運転が可能であり、例えば、100個生産する旨を入力し、応分の原料粉末1を原料粉末充填位置8に配備し、稼動スイッチをONするだけで、ミニチュア・ベアリングの主要構成部を形成した金属ガラス製の粉末成形体2が製品置き場に100個貯留される。
The
本発明に係る粉末成形金型装置および粉末成形方法は、例えば、歯科医療用ドリルの軸受けのように、頻繁な薬剤洗浄等にも耐えられる耐食性を要求されるミニチュア・ベアリングを、金属ガラスによって大量生産するための高速連続式金属ガラス成形装置として利用可能性がある。 The powder molding die apparatus and the powder molding method according to the present invention include, for example, a large amount of miniature bearings that require corrosion resistance that can withstand frequent chemical cleaning, such as bearings for dental drills. It can be used as a high-speed continuous metallic glass forming apparatus for production.
1 原料粉末、1a コアロッドの上端面42aに降り積もった原料粉末、2 粉末成形体、3 上パンチ嵌着位置、4 加熱プレス位置、5 緩慢冷却位置、6 分解抜出し位置、7 金型戻り位置、8 原料粉末充填位置、9 (スライドベッド方式の)プレス受け、10 金属フレーム、11 加熱プレス冷却ライン、12 支援ライン、13 秤量充填機構、14 粉体シュート、15 充填機、16 ガイド支柱、17 防振台、18 投入位置規制体、18a 投入位置規制体18の下端面、19 バリ、20 外枠金型、21 底部開口、22 上部開口、23 成形部、24 内径部、30 原料粉末充填手段、31 超音波発振器、32 電子天秤(精密秤量器)、34 秤量台、33 粉体落下口、35 攪拌羽根式粉体フィーダ、40 下パンチ、41 軸部、42 コアロッド、42a コアロッドの上端面、43 温度センサ、44 軸心、45 基底部、46 コア部、47 コア部上下駆動手段、48 コイルスプリング、49 (上パンチ50が外された状態の)金型セット、50 上パンチ、51 上パンチ嵌着手段、52 上パンチ昇降ホルダ(上パンチ取外し手段)、54 ロボットアーム、60 搬送固定冶具、63 ワーク移動体、64 バリ取り機構、65 バリ取り架台、66 コア部持ち上げ腕、67 エアブロー、68 圧縮空気送出部、70 加熱手段、71 誘導コイル、72 温度調整手段、73 空冷ファン、74 コンベア、80 制御部、81 第1搬送手段、82 第2搬送手段、83 第3搬送手段、84 第4搬送手段、85 製品取出し手段、86 金型載置手段、87 上パンチ返送手段、90 プレス手段、93 窒素室形成手段、94 金型外枠、95 キャスター、96 高さ調整足、100 粉末成形金型装置、A 充填機15の鉛直線、G1,G2 隙間、S1 第1搬送工程、S2 第2搬送工程、S3 第3搬送工程、S4 第4搬送工程、S10 バリ取り工程、S11 原料粉末自動充填工程、S12 上パンチ嵌着工程、S13 加熱工程、S14 プレス工程、S16 緩慢冷却工程、S17 上パンチ返送工程、S18 製品取出し工程、S20 、T1 高温加圧処理時間、T2 緩慢冷却時間、t タクトタイム 1 Raw material powder, 1a Raw material powder deposited on the upper end surface 42a of the core rod, 2 Powder compact, 3 Upper punch fitting position, 4 Heating press position, 5 Slow cooling position, 6 Disassembly / extraction position, 7 Mold return position, 8 Raw material powder filling position, 9 (slide bed type) press receiver, 10 metal frame, 11 heating press cooling line, 12 support line, 13 weighing filling mechanism, 14 powder chute, 15 filling machine, 16 guide strut, 17 vibration isolation Base, 18 Input position restricting body, 18a Lower end surface of input position restricting body 18, 19 Burr, 20 Outer frame mold, 21 Bottom opening, 22 Upper opening, 23 Molding part, 24 Inner diameter part, 30 Raw material powder filling means, 31 Ultrasonic oscillator, 32 electronic balance (precision weighing machine), 34 weighing platform, 33 powder drop port, 35 stirring blade type powder feeder, 40 H, 41 shaft part, 42 core rod, 42a upper end surface of core rod, 43 temperature sensor, 44 shaft center, 45 base part, 46 core part, 47 core part vertical drive means, 48 coil spring, 49 (upper punch 50 is removed Mold set, 50 upper punch, 51 upper punch fitting means, 52 upper punch lifting holder (upper punch removing means), 54 robot arm, 60 transport fixing jig, 63 workpiece moving body, 64 deburring mechanism, 65 Deburring base, 66 Core part lifting arm, 67 Air blow, 68 Compressed air delivery part, 70 Heating means, 71 Inductive coil, 72 Temperature adjusting means, 73 Air cooling fan, 74 conveyor, 80 control part, 81 First conveying means, 82 Second conveying means, 83 Third conveying means, 84 Fourth conveying means, 85 Product take-out means, 86 Gold Placement means, 87 upper punch return means, 90 press means, 93 nitrogen chamber forming means, 94 mold outer frame, 95 casters, 96 height adjustment foot, 100 powder molding die apparatus, A vertical line of filling machine 15, G1, G2 gap, S1 first conveying step, S2 second conveying step, S3 third conveying step, S4 fourth conveying step, S10 deburring step, S11 raw material powder automatic filling step, S12 upper punch fitting step, S13 heating Process, S14 Pressing process, S16 Slow cooling process, S17 Upper punch returning process, S18 Product removal process, S20, T1 High temperature pressurizing time, T2 Slow cooling time, t takt time
Claims (5)
前記外枠金型の上部開口から前記成形部に嵌入と離脱を可能とする上蓋状の上パンチと、
前記外枠金型の底部開口から前記成形部に中空の軸部が嵌入されて進退を可能とする下蓋状の下パンチと、
前記外枠金型に嵌着された前記下パンチの前記中空の軸部の軸心を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッドが串刺し状に一体化した金型セットを形成するとともに円盤状の基底部により自立させることが可能なコア部と、
前記成形部に充填された前記原料粉末を加熱する加熱手段と、
前記外枠金型に嵌入された前記上パンチと前記下パンチとを接近させる方向に加圧することで前記成形部に充填された前記原料粉末を圧縮して粉末成形体を成形するプレス手段と、を備え、
前記粉末成形体を成形した後に前記外枠金型の内径部近辺に固着したバリを除去するためのバリ取り機構として、
前記上パンチが外された状態の金型セットを収容して保持可能なバリ取り架台と、
該バリ取り架台に前記外枠金型および前記下パンチを固定した状態で、前記コア部を上下動作させるコア部上下駆動手段と、をさらに備え、
前記原料粉末を充填する前に前記コア部上下駆動手段を駆動して前記バリを取り除くことを特徴とする粉末成形金型装置。 A powder molding die apparatus for molding a powder molded body by heating and compressing raw material powder filled in an outer frame mold in which a molding part is formed,
An upper punch-like upper punch that allows insertion and removal from the upper opening of the outer frame mold,
A lower punch-shaped lower punch that allows a hollow shaft part to be inserted into the molded part from the bottom opening of the outer frame mold and allows advancement and retraction;
Forms a die set in which a vertically movable core rod penetrating from the bottom to the top of the hollow shaft portion of the lower punch fitted in the outer frame die is integrated in a skewered shape, and a disc shape A core that can be made independent by the base of
Heating means for heating the raw material powder filled in the molded part;
A press means for compressing the raw material powder filled in the molding part by pressurizing the upper punch and the lower punch fitted in the outer frame mold in a direction to approach, and molding a powder compact; With
As a deburring mechanism for removing burrs fixed to the vicinity of the inner diameter portion of the outer frame mold after molding the powder compact,
A deburring base that can hold and hold the mold set in a state in which the upper punch is removed;
A core part vertical drive means for moving the core part up and down in a state where the outer frame mold and the lower punch are fixed to the deburring base;
A powder molding die apparatus for removing the burrs by driving the core part vertical drive means before filling the raw material powder.
前記外枠金型の上部開口から前記成形部に嵌入と離脱を可能とする上蓋状の上パンチと、
前記外枠金型の底部開口から前記成形部に中空の軸部が嵌入されて進退を可能とする下蓋状の下パンチと、
前記外枠金型に嵌着された前記下パンチの前記中空の軸部の軸心を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッドが串刺し状に一体化した金型セットを形成するとともに円盤状の基底部により自立させることが可能なコア部と、
前記成形部に充填された前記原料粉末を加熱する加熱手段と、
前記外枠金型に嵌入された前記上パンチと前記下パンチとを接近させる方向に加圧することで前記成形部に充填された前記原料粉末を圧縮して粉末成形体を成形するプレス手段と、を備え、
前記原料粉末を規定量だけ計量して充填するための秤量充填機構として、
漏斗形状の粉体シュートを把持して上下動作する充填機と、
該充填機を上下動作自在かつ停止保持も可能に支持するガイド支柱と、
前記上パンチが外された状態の金型セットと、
前記充填機の鉛直線の真下に位置し、前記金型セットを載置して計量可能な精密秤量器と、をさらに備え、
前記秤量充填機構は、
前記金型セットを前記精密秤量器に載置して計量可能な状態で所定位置に待機し、
該所定位置に待機する前記金型セットに前記粉体シュートより、前記原料粉末の投入量が規定重量に到達されたことを、前記精密秤量器の検出出力により判定し、前記粉体シュートからの投入を停止することを特徴とする粉末成形金型装置。 A powder molding die apparatus for molding a powder molded body by heating and compressing raw material powder filled in an outer frame mold in which a molding part is formed,
An upper punch-like upper punch that allows insertion and removal from the upper opening of the outer frame mold,
A lower punch-shaped lower punch that allows a hollow shaft part to be inserted into the molded part from the bottom opening of the outer frame mold and allows advancement and retraction;
Forms a die set in which a vertically movable core rod penetrating from the bottom to the top of the hollow shaft portion of the lower punch fitted in the outer frame die is integrated in a skewered shape, and a disc shape A core that can be made independent by the base of
Heating means for heating the raw material powder filled in the molded part;
A press means for compressing the raw material powder filled in the molding part by pressurizing the upper punch and the lower punch fitted in the outer frame mold in a direction to approach, and molding a powder compact; With
As a weighing and filling mechanism for weighing and filling the raw material powder by a specified amount,
A filling machine that grips the funnel-shaped powder chute and moves up and down;
A guide column that supports the filling machine so that it can move up and down and can be stopped and held;
A mold set with the upper punch removed;
A precision weigher that is located directly below the vertical line of the filling machine and is capable of weighing by placing the mold set;
The weighing and filling mechanism includes:
Place the mold set on the precision weigher and wait for a predetermined position in a state where it can be measured,
From the powder chute to the mold set waiting at the predetermined position, it is determined from the detection output of the precision weighing instrument that the input amount of the raw material powder has reached a specified weight, and from the powder chute A powder mold apparatus characterized by stopping the charging.
前記外枠金型に嵌着された前記下パンチの前記中空の軸部の軸心を下から上に貫通する上下動作可能なコアロッドが串刺しにした金型セットを準備する工程と、
前記上パンチが嵌着されていない状態で搬送されて来る金型セットを、バリ取り機構に装填する工程と、
コア部上下駆動手段を駆動してコア部を上下動作することにより、外枠金型の内径部近辺に付着して残るバリを除去する工程と、
バリ取り後、精密秤量器の秤量台に前記金型セットを載置し、原料粉末を投入する工程と、
該原料粉末を充填された前記金型セットを超音波充填機構へ送る工程と、を有することを特徴とする粉末成形方法。 Powder molding is performed by compressing the raw material powder filled in the molding part formed by the piston-like lower punch and upper punch being respectively fitted to the upper and lower sides of the cylindrical outer frame mold by the lower punch and the upper punch. A powder molding method based on a powder metallurgy method for molding a body,
Preparing a mold set in which a core rod capable of moving up and down penetrating the shaft center of the hollow shaft portion of the lower punch fitted to the outer frame mold is inserted into a skewer;
Loading the mold set that is conveyed in a state where the upper punch is not fitted into the deburring mechanism;
Removing the burrs that remain attached to the vicinity of the inner diameter part of the outer frame mold by driving the core part vertical drive means to move the core part up and down;
After deburring, placing the mold set on the weighing platform of the precision weigher and feeding the raw material powder;
Feeding the mold set filled with the raw material powder to an ultrasonic filling mechanism.
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CN113231634A (en) * | 2021-04-07 | 2021-08-10 | 李孝波 | Carbide lathe tool piece powder embossing mold utensil |
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- 2015-05-18 JP JP2015100790A patent/JP6523785B2/en active Active
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