JP2598066B2 - 粉末充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は粉末を入れた型をタッピング動作させて型内
部の粉末に振動による衝撃荷重を与えて充填させる粉末
充填装置に関する。

（従来の技術） 例えば高融点金属焼結部品を製造する場合には、金属
粉末を静水圧成形またｈプレスなどの成形法により加圧
して成形体を成形し、その後成形体を炉焼結などにより
焼結して製品を得るようにしている。そして、成形体を
加圧成形する工程では、粉末の加圧を容易にし、充分な
成形密度を持った成形体を得ることを目的として、加圧
成形を行なう前に成形用の型に粉末を投入し、充分な密
度で充填（粉詰め）する必要がある。このため、従来よ
り型に入れた粉末を粉末充填装置を使用して型の内部に
充填させることが行なわれている。

しかして、この粉末充填装置は粉末を入れた型をタッ
ピングさせて型内部の粉末に振動による衝撃荷重を与え
て粉を詰めて行くものである。すなわち、受け台の上に
載せた粉末を入れた型を昇降体により受け台から離して
上昇させ、その後に型を自然落下させて受け台に衝突さ
せ型内部の粉末を振動させるタッピングを連続して繰返
して行なうことにより、粉末を型内部で順次詰めていく
ものである。

従来の粉末充填装置は、例えばカムを利用して昇降体
を固定した一定ストロークで上昇させる構成が採用され
ている。すなわち、受け台に昇降体を昇降自在に設け、
昇降体の下方に設けた水平な回転軸にカムを取付けて、
回転軸によりカムを回転させてそのカム面の最大突起部
で昇降体を押し上げた後に昇降体をカム面から外して自
然落下させる。この場合、型は抵抗を与えて昇降体より
遅く自然落下させて受け台に衝突させる。昇降体と型は
上昇ストロークと同じストロークで落下する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の粉末充填装置において粉末を入
れた型に対して固定した一定のストロークでタッピング
して粉末の充填を行ない、その後で粉末を加圧して成形
体を成形し、さらにその成形体を焼結して焼結体を形成
した場合、焼結体（焼結製品）の形状、大きさの変更な
どにより個々の焼結体の密度にバラツキを生じたり、焼
結体亀裂が生じて製品の品質を低下することがある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、製品の
形状や大きさに応じて粉末を適切な密度で型に充填でき
良質な焼結製品の製造に寄与する粉末充填装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用］ 本発明の発明者は、粉末充填装置における問題点につ
いて種々研究してきたが、製品の形状および大きさと、
型に対するタッピングを行なうストロークを一定した場
合における焼結製品の形状や大きさと型における粉末充
填密度との関係について調べた。その結果、次のことが
わかった。製品の断面寸法すなわち型の断面寸法が大き
い場合には、第５図に示すように型Ｋの内壁面間の間隔
が大きく壁面の粉末に対する抵抗が小さいために、断面
寸法が小さい場合に比較して粉末の充填密度Ｐが大き
く、且つ充填深さが小さい。これに対して製品の断面寸
法すなわち型の断面寸法が小さい場合には、第６図に示
すように型Ｋの内壁面間の間隔が小さい壁面の粉末に対
する抵抗が大きいために、断面寸法が大きい場合に比較
して粉末の充填密度Ｐが小さく、且つ充填深さが大きく
なる。また、製品の断面すなわち型の断面が角形の場合
には、円形の場合に比較して均一な充填密度になりにく
い。このように形の形状、寸法により形の壁面からの粉
末に対する拘束の程度が異なるために、タッピングのス
トロークを一定にすると型内部の粉末に加えられる衝撃
荷重の大きさが型の形状、寸法に応じて変化して所定の
充填密度が得ることが出来にくいことがわかった。

発明者はこの考察に基づいてさらに研究を重ねた結
果、タッピングのストロークを型の形状、寸法に応じて
その形状、寸法に合った大きさに変化させることによ
り、粉末に対する型壁面からの拘束の程度に対応して粉
末の加える衝撃荷重の大きさを調整して所定の充填密度
を得られることがわかった。例えば、型の断面寸法が小
さい場合には、断面寸法が大きい場合に比してタッピン
グのストロークを大きくすると、型の壁面からの抵抗を
押えて粉末に必要とする大きさの衝撃荷重を加えて粉末
の充填密度を高めることが出来る。

従って、本発明の粉末充填装置はタッピングのストロ
ークを調節出来るようにしたものである。

本発明の粉末充填装置は、回転装置と、昇降自在に設
けられる上昇時に粉末を入れた型を押し上げる昇降体
と、前記回転装置の回転を上下方向の直線運動に変換し
て前記昇降体を上昇させる変換装置と、前記回転装置と
変換装置との間に設けられ前記昇降体を上昇させる時に
前記回転装置と変換装置とを接続するクラッチと、前記
昇降体により押し上げられた前記型が自由落下する時に
この型を受け止める受け台とを具備してなり、前記クラ
ッチは前記昇降体を上昇させる時に前記回転装置と変換
装置とを接続する時間を調整できることを特徴とするも
のである。

すなわち、昇降体が上昇する時にクラッチが回転装置
と変換装置とを接続する時間の長さを型の形状、寸法に
応じて調整することにより、昇降体の昇降ストロークす
なわち型の昇降ストロークを型の形状、寸法に合った大
きさに調整することができる。これにより粉末を容易に
且つ確実に必要とする適切な充填密度をもって型に充填
させることが出来る。

（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図ないし第４図に
ついて説明する。

第１図ないし第３図は粉末充填装置の構成を示してい
る。

図中１は基台２に設置した電動機で、この電動機１の
出力軸に取付けたプーリ３と回転軸４に取付けたプーリ
５とにベルト６が巻掛けしてある。回転軸４は基台２よ
り離して水平に設けられ、基台２に設けた軸受台７に載
設した軸受８で回転自在に支承されている。また、回転
軸４と同一軸線上に回転軸９が配置してあり、この回転
軸９は基台２に設けたフレーム10に取付けた軸受11、1
2、13で回転自在に支承されている。そして、一方の回
転軸４と他方の回転軸９の互いに対向する端部には電磁
クラッチ14が設けてあり、この電磁クラッチ14は回転軸
４の端部に取付けた伝達板14aと回転軸９の端部に取付
けた伝達板14bとを電磁力を利用して接続し、且つ分断
するもので、図示しない制御器で接続、分断の動作を自
動的に行なうようになっている。回転軸９の他方の端部
にはピニオン15が取付けてあり、このピニオン15はラッ
ク16と噛合している。このラック16は前記フレーム10に
垂直方向に設けたガイド17に昇降自在に支持されてい
る。このラック16の上端には水平に配置した昇降板18が
取付けてある。この昇降板18はラック16と一体に昇降す
るものであり、ラック16が最も下の位置に下降した時に
は前記フレーム10の上部に設けた受け台19に形成した凹
部19aの内部に収まるようになっている。なお、昇降板1
8の両端部には下方に延出する支え軸20、20が取付けて
あり、その支え軸20、20はフレーム10に垂直に設けたガ
イド21、21に昇降自在に支持されている。受け台19の上
方には後述する型31が昇降する時の案内となる型ガイド
22が設けてある。

このように構成した粉末充填装置において、電磁クラ
ッチ14は昇降板18の昇降ストロークすなわち昇降板18に
載せる型31の昇降ストロークを設定する役目をもつもの
である。すなわち、電磁クラッチ14は昇降板18を上昇さ
せる時に接続動作して回転伝達し、昇降板18が下降する
時に分断動作して回転伝達を遮断する。そして、電磁チ
ャック14を接続している時間は、昇降板18を必要とする
ストロークで上昇させるために、このストロークに対応
した回転量分を回転軸４、９が回転する時間とする。

この粉末充填装置を使用して粉末充填を行なう場合に
ついて説明する。まず、成形体成形用の型31の内部に成
形体を成形するための金属粉末あるいはセラミックス粉
末を所定量入れる。この型31を型ガイド22に配置して受
け台19の上面に載せる。ここで、予め型31に入れた粉末
を32を必要とする所定の充填密度で充填するために、こ
の型31の形状、寸法に応じて最も適切な昇降ストローク
ｌの大きさを設定する。次いで、クラッチ制御器にて型
３の昇降ストロークすなわち昇降板18の昇降ストローク
の大きさにた応した回転軸９の回転量（回転長さ）を設
定し、この回転量の間回転軸９が回転する時間を設定し
て、この時間を電磁チャック14が接続動作する時間とす
る。

そして、電動機１の回転によりプーリ４、５およびベ
ルト６を介して回転軸４を回転させる。なお、回転軸４
の回転方向は昇降板18を上昇させる方向である。この時
点でクラッチ制御器により電磁クラッチ14の電動体14
a、14bを接続し、回転軸４の回転を電磁クラッチ14を介
して回転軸９に伝達する。回転軸９と一体にピニオン15
が回転し、ピニオン15と噛合するラック16がフレーム10
のガイド17に沿って上昇する。すなわち、回転軸９の回
転運動がラック16の上昇直線運動に変換される。このた
め、昇降板18がラック16により受け台19の応部19aから
離れて上昇する。これにより昇降板18は上昇しながら受
け台19に載せ型31を押上げて上昇させる。型31が所定の
ストロークｌで上昇すると、この時点でクラッチ制御器
により電磁クラッチ14の伝達体14aと伝達体14bとを分断
し、回転軸４から回転軸９への介て伝達を遮断する。こ
のため、回転軸９およびピニオン15が自由回転の状態に
なり、昇降板18およびラック16が自重により自然落下す
る。ここで、型31も自然落下するが、型31は型ガイド22
に配置されていて型ガイド22との間に少しの摩擦抵抗が
あるので、この摩擦抵抗分だけ昇降板18およびラック16
の自然落下に比較して落下する時間が遅くなる。この結
果、型31は昇降板18より遅れて落下し、昇降板18が受け
台19の凹部19aの内部に収まってから受け台19の上面に
衝突する。この衝突により型31の内部に入れてある粉末
32に衝撃荷重が与えられる。この衝撃荷重は、型31の形
状、寸法に応じて型31の内部の粉末32を所定の充填密度
で充填させる上で必要な大きさである。

次いで、再び電磁クラッチ14を接続して回転伝達を行
ない、昇降板18を上昇させる。

このように型31を上昇、落下せるタッピングを所定時
間連続して繰返すことにより、型31の内部の粉末32が順
次詰められていき、最終的に粉末32が必要とする充分な
充填密度で型31に充填される。

電磁クラッチ14の接続動作時間と型の上昇および落下
との関係は第４図の線図で示されている。

従って、この型31に充填した粉末32を加圧して成形体
を成形し、さらに成形体を焼結してすると密度が均一で
亀裂もない良質な焼結体が得られる。

一具体例について述べる。モリブデン粉末を丸棒形の
型に充填して静水圧成形により加圧して成形体を成形し
た。型の直径は50mmと100mmである。

本発明の粉末充填装置を使用して型にモリブデン粉末
を充填した例として、直径50mmの場合には型の落下スト
ロークを80mmとし、直径100mmの場合には型のストロー
クを30mmとした。この結果、前者の型の場合および後者
の型の場合のいずれも、粉末の充填深さが成形にとって
充分な500mmであり、必要な充填密度を得ることができ
た。

これに対して従来の粉末充填装置を使用してモリブデ
ン粉末を充填した場合には、前者の型および後者の型の
いずれの場合も、ストロークが30mmと一定にして充填を
行なった。この結果、後者の型では粉末充填深さが500m
mで充分な充填密度が得られたが、前者の場合には充填
深さが560mm以上であって、充分な充填密度が得られな
かった。

なお、回転装置の回転運動を昇降体の直線昇降運動に
変換する変換装置は、前述した実施例の方式のものに限
定されず、例えばスプロケットホィールとチェーンとの
組合わせなどの他の方式のものも採用できる。また、ク
ラッチも電磁クラッチに限定されることがない。

さらに、本発明の粉末充填装置は金属粉末の成形体を
加圧成形する場合に使用するだけでなく、セラミックス
粉末の成形体を成形する場合にも適用することができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の粉末充填装置によれば、
成形体成形用の型の形状、寸法に応じてタッピングのス
トロークを調整することにより、容易且つ確実に粉末を
必要とする充填密度で型に充填することができ、良質な
粉末成形体の成形に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の装置に一実施例を示す正
面図および平面図、第３図は変換装置を示す側面図、第
４図はクラッチの接続動作と型の上昇および落下を示す
線図、第５図および第６図は型に充填した粉末の充填密
度を示す説明図である。 １……電動機、４、９……回転軸、14……電磁クラッ
チ、15……ピニオン、16……ラック、18……昇降板、19
……受け台、31……型、32……粉末。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転装置と、昇降自在に設けられ上昇時に
   粉末を入れた型を押し上げる昇降体と、前記回転装置の
   回転を上下方向の直線運動に変換して前記昇降体を上昇
   させる変換装置と、前記回転装置と変換装置との間に設
   けられ前記昇降体を上昇させる時に前記回転装置と変換
   装置とを接続するクラッチと、前記昇降体により押し上
   げられた前記型が自由落下する時にこの型を受け止める
   受け台とを具備してなり、前記クラッチは前記昇降体を
   上昇させる時に前記回転装置とを変換装置と接続する時
   間を調整できることを特徴とする粉末充填装置。