JP3710184B2

JP3710184B2 - 被充填物の充填方法

Info

Publication number: JP3710184B2
Application number: JP34760995A
Authority: JP
Inventors: 眞人佐川; 浩永田; 俊宏渡辺; 照政三吉; 瑞穂笠原
Original assignee: Intermetallics Co Ltd
Current assignee: Intermetallics Co Ltd
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: JPH09169301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末、粒状物、箔状物、板状物等の種々の物品（以下、「被充填物」ともいう。）を、供給口である開口部を有する容器、缶、袋、ゴムモールド、金型等の閉鎖空間に充填する被充填物の充填方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被充填物の供給口である開口部を有する閉鎖空間に、被充填物を充填する際に、被充填物を開口部から閉鎖空間に収容し、次いで、閉鎖空間に収容された被充填物をプッシャー等の押圧体により押圧して、よりコンパクトに、被充填物を閉鎖空間に充填するようにした被充填物の充填方法が知られている。
【０００３】
また、被充填物を閉鎖空間に収容した後、容器等を機械的に、加振或いはタッピングすることにより、よりコンパクトに、被充填物を閉鎖空間に充填するようにした被充填物の充填方法も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の被充填物の充填方法においては、閉鎖空間に収容された被充填物を、プッシャー等の押圧体により押圧したり、加振或いはタッピングするものであるので、収容された被充填物が機械的強度の弱いものである場合には、押圧体の押圧により、収容された被充填物が損傷する等の問題がある。
【０００５】
また、機械的な加振或いはタッピングを、金型や容器、それらを保持する治具や装置或いは金型や容器等を搬送するためのテーブル等に加えると、これらのものが損傷したり、耐用年数が短くなるという問題がある。
【０００６】
更に、被充填物を閉鎖空間に収容し、パンチ等の押圧体により押圧すると、押圧体による押圧力が、押圧体から離れた部分には伝わり難く、従って、押圧体に近い部分の被充填物の充填密度と押圧体から離れた部分の充填密度とに差ができて、被充填物の均一な充填ができないという問題がある。特に、閉鎖空間が細長い場合には、この問題がとりわけ顕著になる。例えば、金型やゴム容器に、被充填物としての粉末が不均一に充填されたまま、パンチによるプレスや静水圧によるプレス等を行うと、圧粉体が割れたり、欠けたりしやすい。また、容器等に被充填物が均一に充填できないと、全体として充填量が減少し、容器内空間を、十分、有効に使えない。このように、被充填物の容器等への充填をできるだけ均一に、且つ、比較的高密度にしたいという工業的要求が多く存在するが、これまで知られている充填方法では、上記の要求を満足させることが困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、上述した従来の被充填物の充填方法が有する課題を解決するとともに、効果的で迅速な充填を行うことが可能な被充填物の充填方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した目的を達成するために、閉鎖空間の開口部に筒状ガイド部材を載置し、次いで、予め秤量された被充填物を、前記閉鎖空間及び筒状ガイド部材に供給した後、ポンプ装置の連結管が接続されている透孔を有する蓋部材を、前記筒状ガイド部材に被せ、その後、前記ポンプ装置を作動させて、前記閉鎖空間及び筒状ガイド部材内を交互に低気圧状態及び高気圧状態とする空気タッピングを、所定の周期で行うことにより、前記筒状ガイド部材に充填されている被充填物を、前記閉鎖空間に高密度に充填するようにしたものである。
【０００９】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明の趣旨を越えない限り何ら、本実施例に限定されるものではない。
【００１０】
【実施例】
先ず最初に、割り金型に形成された閉鎖空間に、被充填物である粉末を充填して圧粉体を成形する例を用いて、本発明の被充填物の充填方法について説明する。図１は、成形された圧粉体に焼結加工等を施して製造された一例としての部品の斜視図であり、図２は、圧粉体を成形するための割り金型等の垂直断面図である。
【００１１】
図１に示されている部品Ｗは、軸１の中程に平歯車２及び軸１の端部に傘歯車３が一体に形成されたものであり、以下に、このような部品Ｗのグリーン体である圧粉体を、割り金型を用いて成形する手段について説明する。
【００１２】
４は、２つの金型部材４ａ、４ｂの垂直な接合面を当接することにより組み立てられた割り金型であり、組み立てられた割り金型４は、上方に開口部４ｃが形成されており、粉末ｐが充填される割り金型４の閉鎖空間４ｄは、図１に示されている部品Ｗから、焼結時の寸法収差を考慮して設計されている。５は、割り金型４の上面に載置された筒状ガイド部材であり、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａの径は、開口部４ｃの径と同じか、開口部４ｃの径より小径に形成されている。なお、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａの上端部は、ガイド孔５ａへの粉末ｐの供給を容易にするために拡張された傾斜面５ｂに形成されていることが好ましい。
【００１３】
図２（ａ）に示されているように、割り金型４の上面に筒状ガイド部材５を載置した後、図示されていない適当な供給装置により、予め秤量された適当量の粉末ｐを、割り金型４の閉鎖空間４ｄ及び筒状ガイド部材５のガイド孔５ａに、所定の高さまで供給する。
【００１４】
次いで、図２（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材５に蓋部材６を、密閉状に被せる。蓋部材６には、適当数の透孔６ａが穿設されており、該透孔６ａには連結管６ｂが接続されている。連結管６ｂは、図示されていないエジェクター式真空発生装置等のポンプ装置に接続されている。筒状ガイド部材５に蓋部材６を被せた後、ポンプ装置を作動させて、透孔６ａを通じて、密閉空間部としての筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄから空気を抜くことにより、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄを低気圧状態にする。このように、密閉空間部としての筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄを低気圧状態とすることにより、粉末ｐ中に含まれる空気が脱気されことになる。
【００１５】
次いで、所定時間経過後、エジェクター式真空発生装置等のポンプ装置への圧空を止めて、透孔６ａから空気を導入して、密閉空間部としての筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄを高気圧状態とすると、割り金型４の閉鎖空間４ｄ及び筒状ガイド部材５のガイド孔５ａに充填された粉末ｐの充填密度が上がる。上記のように、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄを、適当回数、繰り返して、低気圧状態及び高気圧状態とすることにより、粉末ｐ中に含まれる空気を脱気することができるとともに、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａに充填された粉末ｐの殆どを割り金型４の閉鎖空間４ｄに充填することができる。なお、上記の低気圧状態及び高気圧状態の繰り返し作業を、以下、空気タッピング作業或いは単に、空気タッピングと称する。このような空気タッピング作業により、割り金型４の閉鎖空間４ｄへの粉末ｐの高密度充填が達成できる。
【００１６】
上述した空気タッピング作業においては、空気に限らず、種々の気体、ガスを使用することができる。例えば、酸化しやすい粉末や爆発の危険のある粉末等の場合には、窒素ガス、アルゴンガス等を使用する。
【００１７】
上述した空気タッピング作業における、低気圧状態及び高気圧状態とは、両状態を比較して、それぞれ、相対的に低気圧及び高気圧である状態をいう。空気が、低気圧状態から高気圧状態に移行するときに、粉末ｐの充填密度が上がることになる。典型的には、低気圧状態は、０．１〜０．５気圧、高気圧状態は、０．６〜１．０気圧である。
【００１８】
また、高気圧状態から１回低気圧状態になり、高気圧状態に戻る時間を空気タッピングの１周期とすると、典型的には、その周期は、０．１〜１秒で、５〜１０周期で充填できる。このような短時間の周期で空気タッピングを行うには、上述したエジェクター式真空発生装置を使用すると容易にできる。即ち、エジェクター式真空発生装置に圧空を送ると低気圧状態になり、圧空を止めると、即座に、高気圧状態になる。先に放出した圧空の気体が逆流して圧力が上がるためである。圧空を断続的に（バルブ操作により）送ると、上記のような周期で空気タッピングが行われる。勿論、閉鎖空間や密閉空間部の大きさや形状或いは被充填物の流動性等を考慮して、適宜、上記の周期を長くすることも、また、短くすることもでき、或いは、周期の回数を多くすることも、また、少なくすることもできる。
【００１９】
上述したような低気圧状態及び高気圧状態の繰り返し作業を、速く行うことにより、効果的に、しかも、迅速に、より多くの粉末ｐを、割り金型４の閉鎖空間４ｄに高密度に充填することができる。また、密閉空間部としての筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄ内を減圧して低気圧状態にするときより、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａと割り金型４の閉鎖空間４ｄ内への空気の導入速度を速くすると、より効果的に、粉末の高密度充填を行うことができる。
【００２０】
上述したような空気タッピング作業が終了した後、図２（ｃ）に示されているように、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａに、押圧体としてのパンチ７を挿入して、更に、粉末ｐを高密度化する。
【００２１】
上述したようにして成形された、圧粉体Ｃを、筒状ガイド部材５、蓋部材６及びパンチ７を取り除くとともに、図２（ｄ）に示されているように、２つの金型部材４ａ、４ｂを分離することにより、割り金型４から取り出す。その後、取り出された圧粉体Ｃを焼結等することにより、部品Ｗが製造される。
【００２２】
従来は、図２（ａ）に示された、適当量の粉末ｐを、割り金型４の閉鎖空間４ｄ及び筒状ガイド部材５のガイド孔５ａに、所定の高さまで充填した後、ガイド孔５ａにパンチ７を挿入して、粉末ｐを、割り金型４の閉鎖空間４ｄに充填しているが、パンチ７の押圧力が、下方の粉末ｐまで届かずに、パンチ７付近の粉末ｐに集中するために、パンチ７付近の粉末ｐの充填密度が上がって、粉末ｐの充填密度の不均一な圧粉体Ｃが成形されることになる。本発明においては、空気タッピング作業により、筒状ガイド部材５のガイド孔５ａ内の粉末ｐの全部或いは殆どを、割り金型４の閉鎖空間４ｄへ充填することができるので、パンチ７の下降量が少なくてすみ、従って、パンチ７付近の粉末ｐの充填密度と下方部分の粉末ｐの充填密度との差が殆どなく、充填密度の均一な圧粉体Ｃを成形することができる。
【００２３】
また、パンチの押圧だけでは、粉末は、真下に押されるだけで、側方部に粉末が運ばれないので、例えば、図１の平歯車２や傘歯車３に対応する部分に粉末が充填されない。このような不均一な充填状態で、どんなにパンチによる押圧を大きくしても、平歯車２や傘歯車３に対応する部分等の側方部には、圧粉体としての強度を持つまでには、粉末が高密度に充填されない。そのため、図１に示されているような圧粉体を成形して、粉末冶金的に部品を作ることは極めて困難であった。
【００２４】
本発明においては、空気タッピング作業により、粉末ｐが、割り金型４の閉鎖空間４ｄの隅々まで行き渡り、従って、欠陥圧粉体が成形されるようなことが防止できる。このように、本発明の充填方法は、図２のように、側方に突出した空間のある閉鎖空間に粉末を充填する手段として極めて有効である。
【００２５】
次に、円筒状圧粉体を成形するための金型プレスの垂直断面図である図３を用いて、本発明の被充填物の充填方法が適用される、薄肉で高さの高い円筒状圧粉体の成形方法について説明する。
【００２６】
８は、円柱状空間部を有するダイであり、９は、ダイ８の円柱状空間部の中央部に配置された円柱状コアであり、円柱状コア９の上端部は、ダイ８の上面からやや突出して配置されている。１０は、ダイ８の内周面と円柱状コア９の外周面との間に形成された筒状の空間部１１の下部に嵌着された下パンチである。そして、ダイ８の内周面、円柱状コア９の外周面及び筒状の空間部１１の下部に嵌着された下パンチ１０により、上方にドーナツ状の開口部１２ａを有する閉鎖空間１２が形成される。１３は、ダイ８の上面に載置された筒状ガイド部材であり、筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａの径は、ダイ８の円柱状空間部の径と略同じに形成されている。なお、筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａの上端部は、ガイド孔１３ａへの粉末の供給を容易にするために拡張された傾斜面１３ｂに形成されていることが好ましい。
【００２７】
１４は、筒状ガイド部材１３に、密閉状に被せられる蓋部材であり、蓋部材１４の中央部に穿設された孔１４ａには、図示されていないＯ−リング等の適当なシール部材を介して、上述した筒状の空間部１１に挿入される筒状の上パンチ１５が、上下動可能に挿入されている。また、蓋部材１４には、適当数の透孔１４ｂが穿設されており、該透孔１４ｂには連結管１４ｃが接続されている。連結管１４ｃは、図示されていないエジェクター式真空発生装置等のポンプ装置に接続されている。
【００２８】
図３（ａ）に示されているように、ダイ８の上面に筒状ガイド部材１３を載置した後、図示されていない適当な供給装置により、適当量の粉末ｐを、閉鎖空間１２及び筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａに、所定の高さまで供給する。
【００２９】
次いで、図３（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材１３に蓋部材１４を、密閉状に被せる。次いで、ポンプ装置を作動させて、密閉空間部としての閉鎖空間１２と筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａを、交互に、低気圧状態及び高気圧状態とする、上述したような空気タッピングを行うことにより、筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａに供給された粉末ｐの殆どを閉鎖空間１２に充填する。上記の空気タッピング作業中は、上パンチ１５は移動しない。
【００３０】
筒状の上パンチ１５の上部は、空気タッピング作業の際に、密閉空間部から空気が逃げないように閉鎖されている。また、ダイ８と下パンチ１０、円柱状コア９と下パンチ１０の間も、空気が逃げないように、ゴム製パッキング等を設置してシールするが、クリアランスを小さくして、隙間から空気が逃げても、少量で、必要とする低気圧状態及び高気圧状態が形成できる程度であることが必要である。
【００３１】
上述したような空気タッピング作業が終了した後、図３（ｃ）に示されているように、筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａに、押圧体としての上パンチ１５を挿入し、更に、筒状ガイド部材１３の内周面とダイ８の上面から突出した円柱状コア９の外周面との間に形成された円筒状空間部に上パンチ１５を挿入することにより、ガイド孔１３ａに残存している粉末ｐを、全て、閉鎖空間１２に充填するとともに、下パンチ１０及び上パンチ１５に圧力をかけて圧粉体を成形する。
【００３２】
その後、上パンチ１５及び蓋部材１４を取り除き、また、必要に応じて、ダイ８の上面から筒状ガイド部材１３を除去し、次いで、下パンチ１０を上動させることにより、成形された円筒状圧粉体をダイ８から抜き取る。
【００３３】
従来の金型成形により、長く、しかも、厚みが薄い円筒状の圧粉体を成形する場合には、円柱状コア９、ダイ８等で形成される深い円筒状の閉鎖空間１２に粉末ｐを充填し、下パンチ１０と上パンチ１５（以下、単に、「上下パンチ１５、１０」とも称する。）により圧粉していた。多くの粉末ｐは詰まりにくく、ブリッジを形成しやすいので、閉鎖空間１２の深さは、最終圧粉体の高さの略３倍も必要となるようなことがしばしばある。このように、深い閉鎖空間１２に粉末ｐを投入することは極めて困難であるばかりでなく、上下パンチ１５、１０の移動量が大きいと、粉末ｐの咬み込みが起こり、生産性の低下を来し、また、金型を破壊する等の多くの問題があった。
【００３４】
本発明においては、図３に示されているように、上下パンチ１５、１０による圧粉前に、粉末ｐの高密度の充填状態が形成されるため、圧粉のために上下パンチ１５、１０が移動する距離は少しでよい。そのため、粉末ｐの咬み込みの心配がなく、生産性の向上や寿命の向上が実現できる。
【００３５】
また、従来は、上下パンチ１５、１０の押圧力が、上下パンチ１５、１０から離れたところにある粉末ｐまで届かずに、上下パンチ１５、１０付近の粉末ｐに集中するために、上下パンチ１５、１０付近の粉末ｐの充填密度だけ上がって、粉末ｐの充填密度の不均一な圧粉体が成形されることになる。本発明においては、空気タッピング作業により、筒状ガイド部材１３のガイド孔１３ａ内の粉末ｐの全部或いは殆どを、閉鎖空間１２に充填することができるので、上下パンチ１５、１０の移動量が少なくてすみ、従って、上下パンチ１５、１０付近の粉末ｐの充填密度と上下パンチ１５、１０から離れた部分の充填密度との差が少なくなり、充填密度の均一な圧粉体を成形することができる。
【００３６】
本発明の充填方法の一つの大きな利点は、精密秤量等により、予め、正確に計量した粉末ｐを、全部、金型内に投入し、全く残りを残さずに圧粉体を成形することができることである。これにより、製品のばらつきの全くない圧粉体を成形することができる。
【００３７】
次に、乾式静水圧プレス法により円筒状圧粉体を成形する方法に、本発明の被充填物の充填方法を適用した実施例について、圧力容器、ゴムモールド等の垂直断面図である図４を用いて説明する。
【００３８】
１６は、圧力容器であり、圧力容器１６は、側壁１６ａ及び中央部に適当な形状の孔１６ｂ’、１６ｃ’が開けられた上下壁１６ｂ、１６ｃとを有しており、上下壁１６ｂ、１６ｃの孔１６ｂ’、１６ｃ’を連結するように、加圧ゴム型１６ｄが密閉状に配設されている。側壁１６ａ、上下壁１６ｂ、１６ｃ及び加圧ゴム型１６ｄにより、圧力容器１６の密閉空間１６ｅが形成されており、密閉空間１６ｅには、側壁１６ａに配設された流体導入管１６ｆから流体が注入されるように構成されている。１７は、加圧ゴム型１６ｄ内に装着された円筒状の成形ゴム型である。１８は、成形ゴム型１７の中央部に配設されたコアであり、コア１８の外周面と成形ゴム型１７の内周面とにより円筒状空間部が形成されている。コア１８の外周面と成形ゴム型１７の内周面とにより形成された円筒状空間部の下部には、円筒状の下パンチ１９が挿着されており、コア１８の外周面、成形ゴム型１７の内周面及び下パンチ１９により囲まれた円筒状空間部が閉鎖空間２０を形成している。なお、１６ｂ”は、上壁１６ｂを構成する環状部材であり、成形ゴム型１７を、加圧ゴム型１６ｄ内に装着した後に、成形ゴム型１７の上端部に載置するように構成されている。２１は、圧力容器１６の上壁１６ｂに載置されたガイド孔２１ａを有する筒状ガイド部材である。
【００３９】
図４（ａ）に示されているように、図示されていない適当な供給装置により、秤量された適当量の粉末ｐを、閉鎖空間２０及び筒状ガイド部材２１のガイド孔２１ａに、所定の高さまで供給する。なお、圧力容器１６内には、油等の流体が充填されている。
【００４０】
次いで、図４（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材２１に蓋部材２２を、密閉状に被せる。蓋部材２２には、適当数の透孔２２ａが穿設されており、該透孔２２ａには連結管２２ｂが接続されている。連結管２２ｂは、図示されていないポンプ装置に接続されている。筒状ガイド部材２１に蓋部材２２を、密閉状に被せた後、密閉空間部としての閉鎖空間２０及び筒状ガイド部材２１のガイド孔２１ａを、交互に、低気圧状態及び高気圧状態とする、上述したような空気タッピングを行うことにより、筒状ガイド部材２１のガイド孔２１ａに充填された粉末ｐを閉鎖空間２０に充填する。
【００４１】
次いで、蓋部材２２を取り除いた後に、図４（ｃ）に示されているように、筒状ガイド部材２１のガイド孔２１ａに、円柱状の上パンチ２３を挿入し、閉鎖空間２０に充填された粉末ｐの上面の位置調整を行う。なお、上パンチ２３の下部には、コア１８の先端部に挿入される凹部２３ａが形成されている。
【００４２】
次いで、流体導入口１６ｆから圧力容器１６に、更に、流体を導入して、外側から成形ゴム型１７に圧力をかけて、閉鎖空間２０に充填された粉末ｐを圧縮成形する。粉末ｐを圧縮成形した後は、流体導入口１６ｆから圧力容器１６への流体の導入を停止して、成形ゴム型１７への圧力を解除するとともに、上パンチ２３及び筒状ガイド部材２１を取り除いた後、下パンチ１９を上方に移動させる等して、成形ゴム型１７から成形された円筒状の圧粉体を取り出す。
【００４３】
従来、長くて薄肉の円筒状の閉鎖空間に、粉末を均一に充填することは困難であるので、粉末を造粒する必要があり、造粒粉を使っても、充填に時間がかかり、生産性が低いという問題があった。また、炭素の残留等のため造粒が好ましくない場合もしばしばある。粉末の充填が均一でない状態で、本実施例のような乾式静水圧プレスを行うと、円筒状の圧粉体の肉厚が場所により変化し、形状の歪んだ円筒状の圧粉体になってしまう。本発明の適用により、造粒なしでも均一な充填が、迅速にできるようになり、乾式静水圧プレスにより、歪みのない圧粉体を能率良く生産できるようになる。
【００４４】
本出願人は、先の出願において、ゴムモールドを利用した造粒方法及びその装置を提案した（特開平６−１４２４８７号参照のこと）。従来の造粒方法は、多数のキャビティーが形成されたゴムモールドの上面に、粉末を積載し、次いで、板状のへらで、ゴムモールドの上面をすり切ることにより、ゴムモールドのキャビティーに粉末を充填するようにしたものである。このように、すり切りにより、ゴムモールドのキャビティーに粉末を充填する方法では、必ずしも、全部のキャビティーに粉末が均一に充填されないという問題があった。
【００４５】
そこで、上述したゴムモールドを利用した造粒方法に、本発明の被充填物の充填方法を適用した実施例について、ダイ、ゴムモールド等の垂直断面図である図５を用いて説明する。
【００４６】
２４は、筒状のダイであり、２５は、ダイ２４に装着された下パンチである。２６は、ダイ２４とダイ２４に装着された下パンチ２５とにより形成された凹部２７に装着された、上面に多数のキャビティー２６ａが形成されたゴムモールドである。２８は、ダイ２４の上面に載置された筒状ガイド部材である。本実施例においては、開口部を有するキャビティー２６ａ自体が、上述した実施例における閉鎖空間を形成することになる。なお、２９は、下パンチ２５の上端隅部に嵌着されたバックアップリングである。
【００４７】
先ず最初に、図５（ａ）に示されているように、ダイ２４の上面に載置された筒状ガイド部材２８に、所定量の粉末ｐを供給し、ゴムモールド２６の上面に粉末ｐを積載する。次いで、図５（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材２８に、図２或いは図４を用いて説明したと同様の蓋部材３０を、密閉状に被せることにより、筒状ガイド部材２８に供給された粉末ｐの上方に密閉空間部を形成する。そして、蓋部材３０に穿設された透孔３０ａに接続されるとともに、ポンプ装置に接続されている連結管３０ｂを介して空気タッピングを行うことにより、キャビティー２６ａに粉末ｐを充填する。
【００４８】
所定回数の空気タッピングを行った後、図５（ｃ）に示されているように、筒状ガイド部材２８を取り除き、へら３１によりすり切り作業を行う。その後、ダイ２４の上面に、図示されていない上パンチを載置して、下パンチ２５と上パンチ間で、ゴムモールド２６を圧縮して、粉末ｐの造粒を行う。本実施例においては、空気タッピングにより、キャビティー２６ａに粉末ｐを充填したので、全てのキャビティー２６ａに均等に、しかも、均一な充填密度で粉末ｐを充填することができるので、粒の揃った造粒を行うことができるとともに、造粒作業を迅速に行うことができる。
【００４９】
次に、方形に切断された海苔、薄焼き煎餅、箔状体等（以下、単に、「箔状体」という。）を、缶に充填する場合に適用される本発明の被充填物の充填方法の実施例について、缶、筒状ガイド部材等の垂直断面図である図６を用いて説明する。
【００５０】
３２は、上方に開口部３２ａを有するとともに、閉鎖空間３２ｂを有する缶であり、３３は、缶３２の上部縁部に載置された筒状ガイド部材である。
【００５１】
図６（ａ）に示されているように、図示されていない供給装置により、缶３２及び筒状ガイド部材３３の途中まで、適当量の箔状体ｆを供給する。次いで、図６（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材３３の上端に、端部がポンプ装置に接続されたラッパ管３４を、密閉状に被せることにより、筒状ガイド部材３３に供給された箔状体ｆの上方に密閉空間部を形成する。その後、上述したように、空気タッピングを行い、筒状ガイド部材３３に充填された全ての箔状体ｆを缶３２内に充填する。
【００５２】
本実施例においては、プッシャー等の押圧体を、直に、箔状体ｆに押し当てて、缶３２内に箔状体ｆを充填するようにしたものでないので、箔状体ｆを損傷することない。また、本実施例においては、筒状ガイド部材３３が載置された缶３２を、加振させるための大きな動力源を必要としないので、防音、省エネ等のメリットがある。
【００５３】
次に、粉末或い粒状物を、合成樹脂製或いは紙製等の袋に充填する場合に適用される本発明の被充填物の充填方法の実施例について、袋保持容器、筒状ガイド部材等の垂直断面図である図７を用いて説明する。
【００５４】
３５は、側壁に適当数の透孔３５ａが穿設された上方が開口された袋保持容器であり、透孔３５ａには、図示されていない空気吸引源に連結された吸引管３６が接続されている。３７は、袋保持容器３５内に装着された袋であり、袋口３７ａは、袋保持容器３５の上端に載置されている。３８は、袋保持容器３５の上端に載置された筒状ガイド部材である。本実施例においては、袋３７の袋口３７ａが、上述した開口部であり、袋３７の内部が閉鎖空間を形成することになる。
【００５５】
図７（ａ）に示されているように、袋保持容器３５内に装着された袋３７に、図示されていない供給装置により、粉末ｐを供給する際には、空気吸引源を作動させて、吸引管３６を介して、袋保持容器３５の内面に袋３７を吸着保持させる。このように、袋保持容器３５の内面に袋３７を吸着保持させることにより、袋３７を十分に拡張するとともに、後述する空気タッピング作業の際に、袋３７の動きを抑制することができる。次いで、袋３７及び筒状ガイド部材３８の途中まで、適当量の粉末ｐを供給する。次いで、図７（ｂ）に示されているように、筒状ガイド部材３８の上端に、端部がポンプ装置に接続されたラッパ管３９を、密閉状に被せることにより、筒状ガイド部材３８に供給された粉末ｐの上方に密閉空間部を形成する。その後、上述したように、空気タッピングを行い、袋３７内に粉末ｐを充填する。
【００５６】
上述したように、本実施例においては、吸引管３６が接続された袋保持容器３５を加振させたり、タッピングするものではないので、大きな動力源を必要としないとともに、袋保持容器３５等の耐久性が向上することになる。また、効果的に、粉末ｐのブリッジが防止できるとともに、粉末ｐを、均一で高密度に充填することができるので、袋口３７ａを封着後に、充填密度の低い部分が変形するようなことがない。
【００５７】
上述した実施例においては、閉鎖空間及び筒状ガイド部材に被充填物を供給後、空気タッピングを施して、筒状ガイド部材内の被充填物を、閉鎖空間に充填するようにした例が示されているが、閉鎖空間のみに被充填物を供給後、空気タッピングを施して、被充填物を、より高密度に、コンパクトに、閉鎖空間に充填するように構成することもできる。この場合には、閉鎖空間に、直に、図２、図４、図５に示されているような蓋部材６、２２、３０を被せるか、或いは、閉鎖空間に、直に、図６、図７に示されているようなラッパ管３４、３９を載置した後、空気タッピング作業を行う。
【００５８】
次に、ゴムで形成された割型ゴムモールド４０に、粉末ｐを高密度に充填する場合に、本発明の充填方法を適用した実施例について、割型ゴムモールド４０等の垂直断面図である図８を用いて説明する。
【００５９】
本実施例においては、割型ゴムモールド４０は、上下に配置された２つのモールド部材４０ａ、４０ｂに分割されており、粉末ｐが供給される開口部４０ｃは、側方に形成されている。一例として、図８に示されている割型ゴムモールド４０により成形される圧粉体は、先端部に円錐台部が設けられ、該円錐台部の大径側に太軸と該太軸に連続して細軸が連接されたものである。４１は、上部に粉末供給口４１ａを有する粉末供給タンクであり、粉末供給タンク４１には、割型ゴムモールド４０の開口部４０ｃに連結されるパイプ４１ｂ及び粉末供給タンク４１をエジェクター式真空発生装置等のポンプ装置４２に連結するパイプ４１ｃが設けられている。
【００６０】
先ず最初に、図８（ａ）に示されているように、粉末供給タンク４１の粉末供給口４１ａから粉末ｐを供給する。次いで、図８（ｂ）に示されているように、粉末供給口４１ａの下方に配設されたシャッター４３を閉じる。このようにして、成形される圧粉体に対応した空間を有する割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄとシャッター４３により閉鎖された粉末供給タンク４１とにより密閉空間部が形成されることになる。次いで、上述したように、エジェクター式真空発生装置等のポンプ装置４２を作動させて、割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄとシャッター４３により閉鎖された粉末供給タンク４１により形成される密閉空間部を、適当回数、繰り返して、低気圧状態及び高気圧状態とすることにより、図８（ｃ）に示されているように、粉末ｐを、割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄに充填する。
【００６１】
図８には、粉末供給タンク４１に、パイプ４１ｂを介して１個の割型ゴムモールドが連結された実施例が示されているが、粉末供給タンク４１に、複数のパイプ４１ｂを介して複数個の割型ゴムモールド４０を連結して、同時に、複数個の割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄに粉末ｐを高密度に充填することもできる。
【００６２】
粉末ｐを、空気タッピングにより、割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄに高密度に充填した後、粉末ｐが充填された割型ゴムモールド４０を、粉末供給タンク４１のパイプ４１ｂから外し、粉末ｐが充填された割型ゴムモールド４０の全体をゴムシートで覆って真空シールをする。次いで、真空シールされた割型ゴムモールド４０を、湿式静水圧装置の圧力容器に浸漬するとともに、圧力容器に液圧を印加して、外側から割型ゴムモールド４０に圧力をかけて、割型ゴムモールド４０に充填された粉末ｐを固めて圧粉体を成形する。真空シールされた割型ゴムモールド４０を、湿式静水圧装置の圧力容器から取り出した後、ゴムシートを除去するとともに、割型ゴムモールド４０の２つのモールド部材４０ａ、４０ｂを分割して、成形された圧粉体を取り出す。このようにして成形された圧粉体は、焼結工程等を経て、強固な粉末冶金製品となる。
【００６３】
本発明の空気タッピングにより、図８に示されているような、割型ゴムモールド４０の開口部４０ｃが側方に設けられていたり、或いは、開口部４０ｃが狭い場合にも、確実に、割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄに、粉末ｐを高密度に充填することができる。
【００６４】
上述した実施例においては、割型ゴムモールド４０の閉鎖空間４０ｄに、粉末ｐを充填する場合を示したが、割型ゴムモールド４０の代わりに、壜や缶等の容器に粉末等を詰める技術としても有効である。また、複数の容器を、粉末供給タンク４１の周囲に放射状に取り付けて、複数の容器に、同時に、粉末等を注入することができるので、能率の良い充填が可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏することができる。
【００６６】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、被充填物の密度を均一にするができる。
【００６７】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、被充填物を損傷することなく、高密度に、しかも、迅速に、被充填物の充填を行うことができる。
【００６８】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、被充填物を損傷することなく、効果的に、被充填物内のブリッジを除去することができる。
【００６９】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、閉鎖空間が３次元的に入り組んでいても、閉鎖空間が横方向に長く延びた側方部を有していても、或いは、閉鎖空間が深く、且つ、狭くても、その空間の隅々まで、均一密度で、しかも、迅速に、被充填物を充填することができる。
【００７０】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、予め、正確に秤量した粉末を、全部、所定の閉鎖空間に充填することができるので、充填量をいつも一定にすることができ、製品のばらつき等の原因を除去することができる。
【００７１】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、筒状ガイド部材、コア等を短くすることができ、従って、装置を小型化できるとともに、装置の操作性、作業性を向上することができる。
【００７２】
空気タッピングにより、閉鎖空間に被充填物を充填するようにしたので、圧力容器、金型、筒状ガイド部材、ダイ等の装置を加振或いはタッピングすることがなく、従って、装置の耐久性が向上するともに、防音、省エネを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は成形された圧粉体に焼結加工等を施して製造された一例としての部品の斜視図である。
【図２】図２は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての圧粉体を成形するための割り金型等の垂直断面図である。
【図３】図３は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての円筒状圧粉体を成形するための金型プレスの垂直断面図である。
【図４】図４は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての乾式静水圧プレス法における圧力容器、ゴムモールド等の垂直断面図である。
【図５】図５は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての造粒方法におけるダイ、ゴムモールド等の垂直断面図である。
【図６】図６は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての缶、筒状ガイド部材等の垂直断面図である。
【図７】図７は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての袋保持容器、筒状ガイド部材等の垂直断面図である。
【図８】図８は本発明の被充填物の充填方法が適用される一例としての圧粉体を成形するための割型ゴムモールド、粉末供給タンク等の垂直断面図である。
【符号の説明】
ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・箔状体
ｐ・・・・・・・・・・・・・・・・・粉末
４・・・・・・・・・・・・・・・・・割り金型
５、１３、２１、２８、３３、３８・・筒状ガイド部材
６、１４、２２、３０・・・・・・・・蓋部材
７・・・・・・・・・・・・・・・・・パンチ
８、２４・・・・・・・・・・・・・・ダイ
９、１８・・・・・・・・・・・・・・コア
１０、１９、２５・・・・・・・・・・下パンチ
１５、２３・・・・・・・・・・・・・上パンチ
１６・・・・・・・・・・・・・・・・圧力容器
１７・・・・・・・・・・・・・・・・成形ゴム型
２６・・・・・・・・・・・・・・・・ゴムモールド
３１・・・・・・・・・・・・・・・・へら
３２・・・・・・・・・・・・・・・・缶
３４、３９・・・・・・・・・・・・・ラッパ管
３５・・・・・・・・・・・・・・・・袋保持容器
３６・・・・・・・・・・・・・・・・吸引管
３７・・・・・・・・・・・・・・・・袋
４０・・・・・・・・・・・・・・・・割型ゴムモールド
４１・・・・・・・・・・・・・・・・粉末供給タンク

Claims

閉鎖空間の開口部に筒状ガイド部材を載置し、次いで、予め秤量された被充填物を、前記閉鎖空間及び筒状ガイド部材に供給した後、ポンプ装置の連結管が接続されている透孔を有する蓋部材を、前記筒状ガイド部材に被せ、その後、前記ポンプ装置を作動させて、前記閉鎖空間及び筒状ガイド部材内を交互に低気圧状態及び高気圧状態とする空気タッピングを、所定の周期で行うことにより、前記筒状ガイド部材に充填されている被充填物を、前記閉鎖空間に高密度に充填することを特徴とする被充填物の充填方法。