JP3737331B2

JP3737331B2 - 粉体の自動充填方法及び装置

Info

Publication number: JP3737331B2
Application number: JP2000065363A
Authority: JP
Inventors: 正雄鴇田
Original assignee: Ｓｐｓシンテックス株式会社
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2020-03-09
Also published as: CN1268416A; KR20000063057A; EP1043149A2; JP2000343292A; US20050089436A1; US6881048B1; CN100368124C; KR100694558B1; EP1043149A3

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の自動充填方法及び装置に関し、更に詳細には、貫通する穴を有する中空の焼結型或いは成形型のような型内に所望の量の粉体を自動的に充填してその型を焼結型としてそのまま使用し或いは充填され加圧された粉体を型から一固まりの圧粉体として取り出して利用できるようにした粉体の自動充填方法及び装置に関する。
【０００２】
例えば通電焼結のような焼結工程で使用される焼結型内に焼結材料である粉体を充填して圧粉体を形成する装置は、従来においても提供されている。しかしながら、従来の通電焼結は焼結時間が長く、焼結型内への粉体の充填作業から焼結作業、焼結型からの焼結品の抜き取り作業等の一連の作業を連続工程で行う概念がなく、したがって、従来の充填装置はこのような連続工程を意図したものでなく単に充填作業の自動化を行うだけのものであった。
【０００３】
ところで、近年通電焼結にも改良が加えられ、例えば本出願人により提案された放電プラズマ焼結、プラズマ活性化焼結等を含む、パルス電流を利用して焼結を行うパルス通電加圧焼結により焼結時間を大幅に短縮する事が可能になった。このため焼結型への粉体の充填から焼結型からの焼結品の取り出しまでの作業を連続工程で行うことも可能になり、それにしたがって、そのような連続工程で利用可能な粉体の充填方法及び装置に対する需要も発生してきた。
【０００４】
更に、近年開発された上記通電焼結方法によれば、本来接合が困難な異なる性質の材料、例えばステンレス鋼と銅、セラミックと各種金属等の材料を焼結により一体的に接合させることが可能になってきた。この場合、１００％純粋の材料から成る二つの材料層を重ねて焼結して一体化するよりも、その二つの材料層の間に二つの材料の混合比を変えた層を複数設けることによって、更には同一の材料の焼結体を作る場合でもその材料の粉体の粒度を順次変化させることによって、焼結品に傾斜機能（焼結品の一方の表面側から他方の表面側にその焼結品の特性が徐々に変化している状態）を与えてその特性を一段と向上させることが可能である。このような傾斜機能を有する焼結品をつくるためには、一つの焼結型内に材質、混合比、粒度及び形状の少なくとも一つが異なる複数種類の粉体を所望の厚さで精密に充填しなければならない。しかしながら、従来の粉体の自動充填装置では粉体を複数の層にして自動的に充填することは不可能であった。更に、傾斜機能を有する焼結品を高品質で再現性よく得るには、焼結型内への焼結材料の充填を単に複数の層にして行うだけでは不十分であり、従来の粉体充填装置はこのような傾斜機能焼結品の製造に使用するには適していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、焼結型或いは成形型のような型内へ複数種類の粉体を層状に自動的に充填できる粉体の自動充填方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、型への粉体の装填を摺り切り方式で行うことにより充填の自動化を可能にした粉体の自動充填方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、型への粉体の装填を摺り切り方式で行うことにより材質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる複数の種類の粉体を層状に自動的に充填できる粉体の自動充填方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする別の課題は、装填後の粉体の層に所望の圧力を加えることによって質の良い焼結品の製造を可能にする粉体の自動充填方法及び装置を提供することである。
本発明が解決しようとする別の課題は、焼結型或いは成形型のような型内に粉体を精密に層状に装填できる新規な粉体装填機構を提供することである。
【０００６】
本願の一つの発明は、貫通する穴を有する中空筒形の焼結型であって、中に粉体が充填されたまま焼結が行われる焼結型内に所望の量の粉体を充填する方法において、
前記穴の下部に下プレスコアが移動可能に挿入された焼結型を用意し、
前記下プレスコアが挿入された焼結型を、前記焼結型の上端部が粉体装填機構の支持板の開口内に入って前記焼結型の上面と支持板の上面とがほぼ面一になるように、前記粉体装填機構による粉体装填位置に位置決めし、
前記下プレスコアを前記焼結型に関して相対的に移動して前記焼結型の上面から前記下プレスコアの上面までの深さを決定し、
前記粉体装填機構の支持板上で、中に粉体が装入された可動ホッパを移動させ、前記粉体装填位置に位置決めされた前記焼結型内に粉体を装填して前記焼結型の前記上面を含む平面より上側の粉体を摺り切り、
前記装填された粉体を所望の圧力でプレスし、
前記プレスが完了した後、前記粉末の層を前記下プレスコアと共に前記焼結型に関して相対的に移動させて前記焼結型内の所望の位置に位置決めする、
ように構成されている。
上記構成の発明において、前記プレスが完了した後、前記粉末の層を前記下プレスコアと共に前記焼結型に関して相対的に移動させて前記焼結型内の所望の位置に位置決めする前に、前記粉末の層を前記下プレスコアと共に前記焼結型に関して相対的に移動させて前記粉体の層の上面を次の充填量によって決定される焼結型の上面からの深さの位置にし、更に焼結型内に粉体を充填するようにしてもよい。また、前記粉末の層及び前記下プレスコアの前記焼結型内の所望の位置への位置決めが完了した後、前記焼結型の前記穴内には前記粉体の上から上プレスコアを挿入しても、或いは、前記粉末の層及び前記下プレスコアの前記焼結型内の所望の位置への位置決めが完了した後、前記焼結型の前記穴内には前記粉体の上から上プレスコアを挿入してもよい。更に、前記焼結型内に装填される粉体が、材質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる複数種類の粉体の層を含み、各層の粉体の装填毎に前記粉体の摺り切り及び粉体のプレスを行ってもよく、この場合、前記複数種類の粉体が複数のホッパ内にそれぞれ装入されていて前記複数のホッパを一つの前記装填位置に順次移動させても、或いは、前記複数種類の粉体が複数のホッパ内にそれぞれ装入されていて各ホッパ毎に前記装填位置があり、前記焼結型を装填順序にしたがって複数の装填位置の一つに移動させてもよい。更にまた、前記焼結型への粉体の自動充填方法において、各層の装填後に計量することを含んでもよい。
【０００７】
本願の他の発明は、貫通する穴を有する中空筒形焼結型であって、中に粉体が充填されたまま焼結が行われる焼結型内に所望の量の粉体を充填する粉体の自動充填装置において、
所定の範囲に亘って伸びるガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動可能になっていて、前記穴の下部に下プレスコアが挿入された焼結型を上下に移動可能に支持するキャリヤとを有し、前記キャリヤが、前記焼結型を支えて上下に移動できる受け台と、前記受け台に対して相対的に移動可能になっていて前記下プレスコアのみ移動させ得る押し上げ部材を有する焼結型搬送機構と、
前記キャリヤの移動経路の途中の位置に配置されていて、前記焼結型内に粉体を装填する粉体装填機構であって、前記焼結型の上端部が装入される開口が形成された支持板、前記支持板上で移動可能に配置されていて中に粉体が装入されているホッパを有し、前記ホッパを前記支持板上で動かして前記焼結型内に粉体を装填した後粉体を前記焼結型の上面を含む平面に沿って摺り切る粉体装填機構と、
前記焼結型内に装填された粉体を所望の圧力を加えるプレス機構であって、前記焼結型内に挿入された下プレスコアを下から押す下プレス部材と、前記焼結型内の粉体を上から押圧する上プレス部材とを有し、前記焼結型内への粉体の充填が完了した後前記粉体の層を前記焼結型に関して相対的に移動して前記焼結型内の所望の位置に位置決めできるプレス機構と、を備え、
前記キャリヤの前記受け台により、前記焼結型を上昇させ、前記焼結型の上面と支持板の上面とがほぼ面一になるように、前記焼結型の上端を前記支持板の開口内に入れるように構成されている。
上記発明において、前記粉体装填機構が複数個あってその複数個の粉体装填機構には品質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる異種の粉体が装填されており、複数個の粉体装填機構が前記キャリヤの移動経路に沿って配置されていてもよい。また、前記粉体が装填された前記型の重さを計量することによって装填された粉体の重さを計量する計量機構を更に備えていてもよい。
【０００８】
本願の別の発明は、貫通する穴を有する中空筒形の焼結型であって、中に粉体が充填されたまま焼結が行われる焼結型内に所望の量の粉体を充填する焼結型への粉体の自動充填装置において、
前記穴の下部に下プレスコアが移動可能に挿入された焼結型を支持して所定の移送経路に沿って移送する焼結型搬送機構と、
前記コンベヤの移送経路の途中の位置に配置されていて、前記焼結型内に粉体を装填する粉体装填機構であって、前記焼結型の上端部が装入される開口が形成された支持板、及び前記支持板上で移動可能に配置されていて中に粉体が装入されていて一つの粉体装填位置に送られる少なくとも一つのホッパを有し、前記ホッパ前記支持板上で移動させて前記焼結型内へ粉体を充填し、装填された粉体を前記焼結型の上面を含む平面に沿って摺り切る粉体装填機構と、
前記粉体装填位置に配置されていて前記焼結型の昇降及び前記下プレスコアの昇降を行う昇降支持機構であって、前記焼結型を上昇させ、前記焼結型の上面と支持板の上面とがほぼ面一になるように、前記焼結型の上端を前記支持板の開口内に入れ得る昇降台を有する昇降支持機構と、
前記粉体装填位置に配置されていて、前記焼結型内に装填された粉体を所望の圧力を加えるプレス機構であって、前記昇降支持機構の昇降台にその昇降台に関して相対的に上下動可能に配置されていて前記焼結型内に挿入された下プレスコアを下から押圧する下プレス部材と、前記焼結型内の粉体を上から押圧する上プレス部材とを有し、前記焼結型内への粉体の充填が完了した後前記粉体の層を前記焼結型に関して相対的に移動して前記焼結型内の所望の位置に位置決めできるプレス機構と、
を備えて構成されている。
上記発明において、前記粉体装填機構が間欠回転可能なターンテーブルを有し、前記支持板及びホッパが前記ターンテーブル上に円周方向に隔てて配置されいており、複数のホッパには品質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる異種の粉体が装填されていてもよい。また、前記粉体が装填された前記型の重さを計量することによって装填された粉体の重さを計量する計量機構を更に備えていてもよい。
【０００９】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１を参照して本願発明の自動充填方法の原理を説明する。（１）まず、図１［Ａ］に示されるように貫通する穴ｂを有する中空筒形の型ａを用意し、その穴ｂ内には型ａの下部側から下プレスコアｅを予め挿入しておく。この型及び下プレスコアは、型内に粉体を充填したまま通電焼結を行う焼結型の場合にはグラファイトのような通電焼結に適した材料で、また粉体を充填した後に型内で加圧成形して型から圧粉体として取り出して焼結等を行う成形型の場合には鉄系の適当な金属でつくられる。このように下プレスコアｅが挿入された型ａを図示しない搬送ジグに載せた状態で粉体の装填位置に送って位置決めする。なお、型の穴内への下プレスコアの挿入は密に行われているので、単に型を持って移動しただけで下プレスコアが型から落下する事はないが、連続工程を円滑に行うため搬送ジグに載せる。
（２）次に型を固定した状態で下プレスコアｅを押し上げロッドｆにより押し上げて、図１［Ｂ］に示されるように、型ａ（型はこのとき固定保持される）に関して相対的に上下方向に移動させ、下プレスコアｅの上面が型ａの上面ｃから所定の深さの位置になったとき下プレスコアの移動を停止する。この深さは型に充填する粉体の量又は層厚によって決定される。
（３）その後、図１［Ｃ］示されるように、後で詳述する摺り切り式の粉体装填機構により型及び下プレスコアによって画成された隙間ｈ内に粉体ｊを装填する。粉体ｊの装填が完了した時点では隙間ｈ内に装填された粉体の上面と型ａの上面ｃとは面一になっている。
（４）次に、図１［Ｄ］に示されるように、下プレスコアｅを下プレスロッドｇで下から支えながら装填された粉体を上プレスロッドｋにより下方に所望の圧力でプレスする。もちろん、この圧力は装填される粉体の材質、粒径などにより異なるが、後で行われる焼結作業により最適の燒結品ができ上がるように決定される。
（５）材質、混合比及び粒径の少なくとも一つが異なる複数種類の粉体を複数の層にして型内に充填して複数層の圧粉体をつくる場合には、前記（４）において型内に装填された粉体のプレスが完了した後に、装填された粉体及び上、下プレスロッドを次の装填の層厚に対応した量だけ型に関して相対的に上下移動させて、前に装填された粉体の上表面を次の充填量によって決定される上面ｃから深さの位置にし、上記（３）及び（４）の操作を行う。以下同様の操作を繰り返して行って複数の層を充填する。
（６）型が焼結型ａ１の場合で粉体を充填したまま焼結を行う場合には、最後の層の充填が完了して粉体のプレスを行うのと同時に或いはその後に下プレスロッドｇ、下プレスコアｅ、装填された粉体及び上プレスロッドｋを該型に関して相対的に下方に移動して粉体を焼結型内の所望の位置（例えば中央の位置）に位置決めし、その後図１［Ｇ］に示されるように、焼結型の穴ｂ内には上部側から炭化タングステンのような硬質かつ堅牢で通電性の有する材料でつくられた上プレスコアｍが挿入される。これにより焼結型内への粉体の充填が完了し、この状態で焼結工程に送られる。また、型が前記成形型ａ２の場合には、図１［Ｈ］に示されるように、加圧成形して固形にした圧粉体ｎを上プレスロッドｋで成形型ａ２から押し出すなどして型から取り出す。なお、プレスは各層の装填毎に行っても、２層又は３層充填した毎に行ってもよい。更に、プレスすることによってプレス後の層厚は装填した直後の層厚より薄くなるので、充填は層厚の減少分を考慮して行う。なおこの明細書で単に「圧粉体」と呼ぶ場合は、単に圧縮した状態であって必ずしも一つの塊に形成された状態ではない。
【００１０】
次に、図２ないし図１５を参照して粉体の自動充填装置の一つの実施例を、型内に粉体を充填したまま通電焼結を行う焼結型への充填を例にして説明する。図２及び図３においてこの実施例による粉体の自動充填装置（以下単に充填装置）１０が全体的に示されている。充填装置１０は、焼結型内に材質、混合比、粒径及び形状の少なくとも一つが異なる複数種類の粉体を複数の層状に充填するのに適した装置であって、複数種類の粉体をそれぞれ別個に装填する複数の粉体装填機構を直列に配置した構造である。充填装置１０は、その充填装置１０の左右（図２及び図３において）に伸びるフレーム１１の端部（図２及び図３で右端）に配置された焼結型供給機構１２と、複数の直列に配置された粉体装填機構１４から成る粉体装填部と、粉体装填部に隣接して配置された計量機構部１６と、フレーム１１の左端に隣接して独立に配置されたプレス機構１８と、充填が完了した燒結型を取り出す取り出し機構２０と、ジグに載せられた焼結型を焼結型供給機構１２からプレス機構の位置まで搬送する焼結型搬送機構２２（この焼結型搬送機構は図２及び図３には示されていない）とを備えている。なお、集結型ａ１は、この実施例においては、図４で仮想線で示されるように、焼結型の穴ｂより小径の開口Ｈを有する搬送ジグＪの上面に形成されたリセス内に位置決めされた状態でその搬送ジグと一体として搬送される。そして焼結型の穴ｂの下部に入れられた下プレスコアｅの下面の周辺部が搬送ジグＪの上面に当接した状態で焼結型供給機構１２から以下で詳述するキャリヤ上に送られる。
【００１１】
図４及び図５において、焼結型搬送機構（以下単に搬送機構）２２は、フレーム１１の下フレーム部分１１１及びプレス機構の台板上に隔てて配置されかつフレームのほぼ全長に亘って伸びる対のガイドレール２２１と、ガイドレールに沿って伸びるラック２２２と、ガイドレール上を移動するキャリヤ２２３とで構成されている。キャリヤ２２３は平板状の可動台２２４を備え、その可動台２２４は左右（図４において）に２個ずつ４個（図４では２個のみ図示）の可動台に回転自在に取り付けられた車輪２２５によりガイドレール２２１上をそのガイドレールに沿って走行可能になっている。可動台２２４の走行は、可動台２２４に取り付けられた減速機構内蔵の走行モータ２２６の出力軸に取り付けられたピニオン２２７をラック２２２にかみ合わせ、走行モータを回転させることによって行う。可動台２２４には左右２本ずつ４本の支持軸２２９が軸受け２２９ａを介して直立状態でかつ上下方向に滑動可能に設けられ、４本の支持軸２２９の上端には受け板２３０が固定されている。受け板２３０の中央には、その上に載せられる焼結型ａ１の穴ｂと整合するようになっている開口２３１が形成されている。支持軸２２９の中間には水平で平らな取り付け板２３２が固定されている。
【００１２】
取り付け板２３２と受け板２３０との間には可動板２３３が設けられ、その可動板２３３は軸受け２３３ａを介して支持軸２２９に上下移動可能に案内されている。可動板には焼結型ａ１内に挿入された下プレスコアｅを押し上げる押し上げ部材２３４が固定されている。取り付け板２３２には受け板２３０の開口２３１の中心に軸心が整合された減速機構付きの電気式駆動モータ２３５が取り付けられ、その駆動モータでねじ軸２３６を回転するようになっている。ねじ軸２３６の外周に雄ねじ（図示せず）が設けられ、そのねじ軸２３６は、可動板２３３に固定されかつねじ軸２３６の雄ねじと螺合された雌ねじ（図示せず）が形成されたねじ軸受け２３７が固定されている。駆動モータ２３５によりねじ軸２３６が回転されると可動板２３３及び押し上げ部材２３４が共に支持軸２２９及び取り付け板２３２に関して上下に移動する。押し上げ部材２３４は軸方向（図５［Ａ］で上下方向）に伸びる穴２３４ａが形成された全体として円筒状で、上端には半径方向に伸びるフランジ部２３４ｂが形成されている。ねじ軸は押し上げ部材２３４内に形成された穴２３４ａ内に受けられている。駆動モータ２３５としては本実施例では、押し上げ部材の上下方向の位置を０．１ｍｍ以下或いは０．０１ｍｍの位の精度で制御できるステッピングモータを使用しているが、同じ様な精度で制御できればその他の装置でもよい。
【００１３】
可動台２２４には電気式昇降モータ２３９が取り付けられている。この昇降モータ２３９は、上端が取り付け板２３２に連結されていて上下方向に伸びるロッド２３８を公知の構造の運動変換伝達機構により上下動させる。運動変換伝達機構としては、例えばラック及びピニオンの機構、雄ねじ及び雌ねじの機構或いはロッド及びそのロッドと摩擦接触するローラの機構等の回転運動を直線運動に変換して伝達するものでよいが、取り付け板２３２の上下移動を０．１ｍｍ以下の精度で精密に制御できるようにロッド２３８に形成した雄ねじとその雄ねじと螺合する雌ねじが形成された回転体（図示せず）の組合せが適している。これより回転体を昇降モータ２３９で回転させることで取り付け板２３２及びそれに連結された支持軸２２９及び受け板２３０を可動台２２４に関して相対的に上下動できるようになっている。上記キャリヤ２２３は、焼結型ａ１をその焼結型の下端が入るリセスにより位置決めした状態で受けている板状の搬送ジグＪを受け板上で支えて搬送するようになっている。なお、搬送ジグと受け板との位置決め及びずれ防止は上記リセス以外の公知の方法で行ってもよい。また、本実施例で使用される焼結型は横断面が真円の中空円筒形になっているが、中空での筒形であれば断面が円形でなくてもよい。可動台２２４、取り付け板２３２及び可動板２３３には、図５［Ｂ］ないし［Ｄ］に示されているように、後述するプレス機構の中空円筒形の受け台（図１の下プレスロッドｇとして機能する）を、押し上げ部材２３４の軸線と受け台の軸線とがほぼ一致するように受けるリセス２２４’、２３２’及び２３３’がそれぞれ形成され、そのリセスはキャリヤの進行方向前側の縁から伸びている。なお、押し上げ部材の昇降用の駆動モータ２３５は、下プレスコアｅが焼結型ａ１に密に嵌合されていて焼結型内への粉体の装填動作中に下から支えなくても落下しない場合には、１層目の粉体の装填を行うために押し上げ部材を上昇させればよいので、下プレスコアｅの上限の位置を精度良く停止できれば、流体シリンダに代えてもよい。
【００１４】
図７及び図８において、焼結型供給機構１２は、搬送ジグに載せられた焼結型ａ１を上下方向に複数保持し、１個ずつ順次に降下させて供給するエレベータ装置１２０で構成されている。このエレベータ装置式の焼結型供給機構は、フレーム１１の左右（図７において）の側部１１２の上部に公知の構造の軸受け１２１ａを介してそれぞれ回転可能に支持された二つの駆動軸１２１と、側フレーム部分１１２に取り付けられている供給機構用の上下方向に伸びる二対の支持フレーム１１４の上端左右に公知の構造の軸受けを介してそれぞれ回転可能に支持された二つの遊び軸１２２と、電気式駆動モータ１２３とを備えている。駆動モータ１２３の駆動力は、公知のチエーン及びスプロケット式の駆動機構により二つの駆動軸１２１を互いに逆の方向（図７で右側の駆動軸は時計回り方向で左側の駆動軸は反時計回り方向）に回転するように伝えられる。各駆動軸には一対の駆動スプロケット１２５が所定の間隔で固定され、各遊び軸１２２には一対の遊びスプロケット１２６が同じ間隔で固定されている。各駆動スプロケットと対応する遊びスプロケットとには無端チエーン１２７が掛けられている。このようにして、合計で二対のチエーン１２７が設けられ、一対がフレーム１１の各側に配置されている。二つの駆動軸は逆方向に回転され図７で見て左側及び右側のそれぞれ対のチエーン１２７には複数の支持棒１２８が所定の間隔で取り付けられている。図７に示されるように、左側の対のチエーンに取り付けられた支持棒１２８と右側の対のチエーンに取り付けられた対応する支持棒１２８は同じ高さになるように予め調整されている。
左側の対のチエーン（図７で見て）に設けられた支持棒の一つ及び右側の対のチエーンに設けられたチエーンの対応する一つは相互に協働する一つの支持棒を構成している。この焼結型供給機構は左右一対（図７において）の支持棒１２８で焼結型ａ１が上に載せられた搬送ジグＪの左右両端を支持して貯えておき、駆動モータ１２３を回転させてチエーンをそれぞれ矢印の方向に間欠的に移動させる。それにより搬送ジグを順次降下させ、下で待機しているキャリヤ２２３の受け板２３０上に載せるようになっている。
【００１５】
粉体装填機構１４は、前述のように、キャリヤの移動方向に沿って配置され、その機構の数は充填する粉体の種類の数に対応した数若しくはそれ以上である。粉体装填機構は全て同じ構造、機能であるので一つの粉体装填機構について詳述する。図９ないし図１１において、各粉体装填機構１４は、キャリヤ２２３に載せられて搬送される燒結型ａの移動経路の上側に配置され公知の方法でフレーム１１の長手方向（ガイドレール２２１の伸張方向）に沿って伸びる一対の上フレーム部分１１３上に水平にかつキャリヤの移動方向に直角の方向に伸張させて固定された略長方形の支持板１４１とを備えている。支持板１４１は、キャリヤ２２３の走行方向に直角にかつキャリヤによって搬送される焼結型の移送経路の上側で伸びている。粉体装填機構は、更に、焼結型の移動経路の上側において支持板１４１の上面に所定の間隔で隔てて（キャリヤの移動方向に隔てて）取り付けられた一対のホッパガイド１４２と、対のホッパガイド１４２間において支持板１４１上にそのホッパガイドに沿って移動可能に配置された可動ホッパ１５０とを備えている。対のホッパガイドは、キャリヤ２２３の走行方向に直角にかつキャリヤによって搬送される焼結型の移送経路の上側で伸びている。支持板１４１には、機構１４の粉体充填位置に送られたキャリヤ上の焼結型の位置に整合させて、その焼結型の上端部が丁度挿入される大きさの穴すなわち開口（この実施例では円形）１４１ａが形成されている。各ホッパガイド１４２は、下向きのガイド面１４３ａを有するガイドプレート１４３と、支持板１４１上に公知の方法で固定されたベースプレート１４４と、ガイドプレート１４３をベースプレート１４４上に隔てて固定する複数の支持ロッド１４５とを有している。
【００１６】
可動ホッパ１５０は内径が焼結型ａ１の穴ｂの内径とほぼ同じ又はそれより大きい中空円筒形をした本体部１５１とその本体部１５１の下端外周に形成されたフランジ部１５２とを有している。フランジ部１５２の平面形状はほぼ正方形になっていて、ホッパガイドに沿って伸びる対の側縁にはホッパガイド１４２のガイド面１４３ａと接触するローラ１５３がそれぞれ二つずつ回転自在に取り付けられている。ローラ１５３（合計４個）が下向きのガイド面１４３ａと係合することで可動ホッパが支持板１４１から浮き上がるのを防止している。可動ホッパ１５０の本体部１５１内には粉体が充填されている。可動ホッパの本体の形状は充填する焼結型の形状に合わせるのが好ましいが、必ずしも同じ形状でなくてもよい。例えば、焼結型が中空円筒形状の場合可動ホッパの本体の形状を横断面が正方形の中空筒形にしてもよい。また、大きさは焼結型の穴の大きさと同じでもよいがわずかに大きめでもよい。例えば、焼結型ａ１の穴ｂが円形でホッパが円筒形の場合、穴ｂの直径Ｄ１及びホッパ本体の内径Ｄ２はＤ１≦Ｄ２となるようにされる。
【００１７】
可動ホッパ１５０の一端（図８及び９において左側）にはホッパガイド１４２の伸張方向（図９及び１０で左右方向）に伸びるロッド１５４が固定されている。このロッド１５４は支持板１４１に取り付けられた軸受け部１５５によってロッドの軸方向に移動可能に支持されている。このロッド１５４は、支持板に取り付けられた駆動モータ１５６によって図示しない公知の機構、例えばロッドに形成されたラックとそのラックとかみ合っていて駆動モータ１５６により往復回転されるピニオンのような機構を介して往復直線移動するようになっている。このような機構は、軸受け部１５５内に設けられている。ロッドの位置従って可動ホッパ１５０の位置はロッドの移動方向に隔てて取り付けられた一対のセンサ１４７ａ、１４７ｂによって検出されるようになっている。
【００１８】
上記構成の粉体装填機構１４において、可動ホッパ１５０は、本体部１５１内に粉体ｊが十分に装入された状態で位置Ｍか位置Ｏで停止し、その位置で待機している。キャリヤ２２３に載せられた焼結型ａ１が粉体装填機構１４による装填位置に到着すると、キャリヤの昇降モータ２３９が動作して受け板２３０を支持軸２２９と共に上昇させ搬送ジグＪ上に載置されれた焼結型ａ１の上端部を支持板１４１の開口１４１ａ内に挿入させ、支持板１４１の上面と焼結型ａ１の上面ｃとをほぼ面一にさせる。それと同時に図４に示されるキャリヤ２２３の駆動モータ２３５が動作してねじ軸２３６を回転させ、可動板２３３及び押し上げ部材２３４を受け板２３０に関して上方に移動させ、下プレスコアｅのみを焼結型に関して相対的に押し上げ、下プレスコアの上面が焼結型の上面から所定の深さ達したとき押し上げ部材の移動を停止する。なお、下プレスコアの押し上げ時に焼結型の上昇を阻止するには、各粉体装填機構に設けられていて焼結型を両側から挟んで保持する保持部材（図示せず）で押さえておけばよい。焼結型ａ１の上面ｃから下プレスコアの上面までの深さは１回の装填動作で装填される粉体の量又は層の厚さによって決定される。焼結型ａ１の上面から下プレスコアの上面までの深さは、焼結型の高さ及び下プレスコアの厚さがわかっていれば押し上げ部材２３４の受け板２３０に関する位置を計測して制御することにより、制御できる。その後、可動ホッパ１５０が位置Ｍから位置Ｏに又は位置Ｏから位置Ｍに移動する。この移動の間に焼結型ａの穴ｂと可動ホッパの穴とが重なると可動ホッパ内に装入されていた粉体が焼結型の穴内に入り、可動ホッパが位置Ｃ又はＡに到着して粉体の装填が完了する。可動ホッパの下面が支持板１４１に接して移動するので、焼結型内に装填された粉体の上面は焼結型の上面と同一の面で平らになっている。すなわち、粉体をその面で摺り切って余分な粉体が焼結型の上に残らないようになっている。装填が完了するとキャリヤの受け板２３０は降下し、焼結型も降下する。なお、下プレスコアは焼結型に関して力を加えて押さないと動かないように密に嵌合されているので下プレスコアが自然に焼結型内で降下することはない。したがって、押し上げ部材を昇降させる駆動モータとして流体シリンダを使用した場合には最初の一層の粉体の充填に必要な位置まで下プレスコアを押し上げ部材で押し上げた後は、その押し上げ部材を降下させてもよい。
【００１９】
図４及び図６において、計測機構１６は、キャリヤ２２３の移動経路の上方で伸びかつフレーム１１の上フレーム部分１１３に水平に固定された支持プレート１６１と、支持プレート１６１（左右（図４において）それぞれ２個ずつ）設けられた複数の軸受け１６２ａと、軸受けにより上下移動可能に支持された合計４個の吊り下げロッド１６２とを備えている。四つの軸受け１６２ａは、二つが支持板１６１の各端（図４で左右端）に配置されるようにして、支持板に設けられている。計測機構は、更に、その吊り下げロッド１６２の上端に固定された連結板１６３と、支持プレート１６１の上面中央に固定されらロードセンサ１６４と、連結板１６３に取り付けられていてロードセンサを押圧するプッシャ１６５とを備えている。吊り下げロッド１６２の下端にはキャリヤ側に向かって伸びる支え部材１６６が固定されている。支え部材１６６は、支持プレートに取り付けられたガイドロッド１６７に上下移動可能に案内された釣り合い重り１６８にワイヤ１６９によって連結され、吊り下げロッド、連結板、焼結型及び搬送ジグの自重と釣り合わせ、大きな加重がロードセンサに加わらないようにしている。この計測機構において、粉体の各回の装填が完了した後、及び（或いは）全ての粉体の装填が完了した後に焼結型が計測位置に到着すると、キャリヤ２２３の昇降モータ２３９が動作して受け板２３０を降下させる。受け板が支え部材より低い位置になるとその受け板の上に載せられた焼結型ａ１を搬送ジグＪごと支え部材１６６で支えることになる。このため、吊り下げロッド、連結板、搬送ジグ、焼結型ａ、下プレスコアｅ等の自重を含まない、装填された粉体のみの重さがロードセンサによって検出され、最終的に装填された粉体の重さが計測されることになる。なお、粉体の計測は後述するプレス前に行っても後に行ってもよい。
【００２０】
図１２及び１３において、プレス機構１８は、フレーム１１とは別の個別の台板１８１と、台板１８１の四隅において直立させて固定された支柱１８２と、方形の台板１８１のほぼ中央に直立させて固定された受け台１８３と、４本の支柱１８２の上端に固定された天板１８４と、天板１８４と台板１８１との間で移動可能に支柱１８２に案内されているプレスガイド１８５と、プレスガイド１８５に固定されているプレス部材１８６と、天板１８４に固定されていて、そのピストンロッド１８７ａがプレスガイド１８５に連結されている流体シリンダ１８７とを備えている。台板１８１上にはフレーム１１の下フレーム部分１１１に設けられたガイドレールと長手方向に整合されたガイドレール（図示せず）が設けられ、そのガイドレール上をキャリヤが移動できるようになっている。受け台１８３の上端部１８３ａは、キャリヤ２２３の受け板２３０の開口２３１及び搬送ジグに形成された開口Ｈ内に入り得る形状及び大きさになっている。受け台１８３は中空円筒になっていて、その外周の一部（キャリヤの進行して来る方向に面する部分）には、図１２［Ｂ］に示されるように、外周から中心の中空部分まで伸びる切り抜き部１９１が形成されている。この切り抜き部１９１は、キャリヤがプレス機構のプレス位置に到着するときにキャリヤの押し上げ部材２３４の円筒部、駆動モータ２３５並びに取り付け部材２３２及び可動板２３３の中央部２３２ａ及び２３２ａ（図５［Ｃ］及び［Ｄ］）が入るようになっている。この状態のとき、受け台１８３は、図１２で仮想線で示されているように、押し上げ部材のフランジ部分が受け台１８３の上になりしかもその押し上げ部材の軸線と受け台の軸線とがほぼ一致するようにして、位置決めされる。キャリヤ２２３がプレス位置に位置決めされているとき、受け台１８３はキャリヤの可動台２２４に形成されたリセス２２４’内に受けられている（図５［Ｂ］及び［Ｄ］）。プレス部材１８６の下端は、焼結型ａ１の穴ｂ内に密に嵌合される形状及び大きさになっている。台板１８１には、更に、一対の昇降用の流体シリンダ１８８が受け台１８３を間に挟んだ状態でブラケット１８９を介して取り付けられている。昇降用の流体シリンダ１８８は、ピストンロッド１８８ａを上向きにして直立状態でブラケットに支持され、ピストンロッドの先端には支持部材１９０が取り付けられている。
【００２１】
このプレス機構１８はプレスガイド１８５及びプレス部材１８６が流体シリンダ１８７により上昇されかつ昇降用のシリンダ１８８のピストンロッド１８８ａが引っ込んだ状態で待機している。この状態でキャリヤ２２３がプレス機構のプレス位置に到着すると、受け台１８３が可動台２２４、取り付け部材２３２及び可動板２３３のリセス２２４’、２３２’及び２３３’内に入りかつ押し上げ部材２３４のステム部、駆動モータ２３５並びに取り付け部材２３２及び可動板２３３の中央部２３２ａ及び２３３ａが切り抜き部１９１を通して可動台の中空部に入り、押し上げ部材２３４のフランジ部分２３４ｂが受け台１８３の上になった状態でその押し上げ部材の軸線と受け台の軸線とがほぼ一致する。その後、キャリヤの受け板２３０が昇降モータ２３９の動作により降下され、搬送ジグＪが上に焼結型ａ１を載せた状態で降下する。すると押し上げ部材２３４のフランジ部２３４ｂが受け台１８３の上に載りかつそのフランジ部が焼結型内に挿入された下プレスコアｅの下面に接し、この状態で焼結型は下プレスコア及び焼結型内に装填された粉体と共に支持される。その後シリンダ１８７が動作して、プレスガイド１８５及びプレス部材１８６を支柱１８２に沿って降下させ、プレス部材１８６により焼結型内に装填された粉体を所望の力で所定の時間押圧する。
【００２２】
押圧が完了すると粉体は圧縮されるので押圧後の粉体の上面は焼結型の上面ｃより下に沈むがこの沈み量は上側のプレス部材１８６の下面の焼結型の上面に関する移動量を例えばタッチセンサ等で計測することで測ることができる。沈み量は粉体の一層の厚さより小さいので、次の粉体の充填のために押圧された粉体の層の上面を焼結型の上面ｃより下げる（沈み量と、焼結型に関する押圧後の粉体の上面下げ量との和が次に装填される粉末の層の厚さになるようにする）必要がある。そこで、受け台１８３及びプレス部材１８６で下プレスコア及び粉体の層を押さえた状態で、昇降用シリンダ１８８を動作させてそのピストンロッド１８８ａを上に突出させてその先端に取り付けられた支持部材を受け板２３０に接触させ、キャリヤの受け板２３０を上昇させる。それに合わせてシリンダ１８７も動作させ、プレス部材１８６も同じ速度で上昇させ、粉体を押さえた状態にしておく。この受け板の上昇に合わせて昇降モータ２３９も受け板を上昇させる方向に駆動する（受け板の上昇に合わせて押し上げ部材２３４も上昇する）。キャリヤの受け板２３０が搬送時の所定の位置まで上昇した後、プレス部材で下に押した状態で押し上げ部材２３４を焼結型に関して相対的に下降させ、上記下げ量に相当する量（充填量の設定値）だけ下方に移動させる。これにより充填された積層粉体が焼結型ａに関して相対的に押し下げられる。この移動量は押し上げ部材の移動量を計測する事で行う。焼結型内への粉体の充填が一層のみの場合（この場合の層の厚さは複数の層の一層分の厚さよりも厚い）には、上記搬送ジグ及び焼結型の上方の移動量を、粉体の層が焼結型に関して焼結に最も適した位置となるようにする。なお、前の層の装填、押圧後に後の層を装填する場合には押し上げ部材をキャリヤに関して次の層の層厚分だけ下げておく（２層以降の装填時に下プレスコアを押し上げ部材で支える必要がなければ押し上げ部材は装填開始前の位置に戻してもよい。）。また、複数の層の充填を行う場合で最後の層の装填及び上記のような押圧が完了した後も、上記と同様にして押圧後の複数の層に関して焼結型を上記のように移動させて焼結に最適な位置にする。なお、上プレス部材が焼結型の穴内に隙間なく挿入される（隙間からの粉体の逃げを防止するため）ので、上プレス部材が上昇して焼結型から引き抜かれる時に焼結型が持ち上げられるのを防止するためには、焼結型を両側から押さえる保持部材（図示せず）をプレス機構に設けておき、上プレス部材が焼結型から引き抜かれるときその保持部材で保持するようにすればよい。
【００２３】
図１４及び図１５において、取り出し機構２０は、プレス機構によりプレスが完了した後の焼結型が載せられた搬送ジグをキャリヤ２２３から受け取って次工程に送る機能を行う。取り出し機構２０は、焼結型供給機構１２のエレベータ装置１２０と実質的に同じ構造のエレベータ装置２００を備えているのでそのエレベータ装置２００の各構成要素には焼結型供給機構のエレベータ装置１２０構成要素と同じ参照番号を付し、構造及び動作の詳細な説明は省略する。取り出し機構２０のエレベータ装置２００と焼結型供給機構のエレベータ装置１２０との主な相違点は、前者が焼結型を順次降下させてキャリヤ上に載せるのに対して後者はキャリヤから取り出された焼結型及び搬送ジグを順次上方に移動する点である。取り出し機構２０は、キャリヤ２２３上の焼結型が載せられた搬送ジグをエレベータ装置２００に転送する第１の転送部２０１と、エレベータ装置２００から次工程への送りラインに転送する第２の転送部２１０とを備えている。
【００２４】
第１の転送部２０１は、上下方向に伸びる支持フレーム１１４に取り付けられた取り付け部材２０２を介してエレベータ装置を間に挟むように水平に固定された一対の案内部材２０３と、案内部材２０３に移動可能に支持された対のスライダ２０４と、一方（図１５で左側）の案内部材２０と平行にして取り付け部材に取り付けられたアクチュエータとしての流体シリンダ２０５とを備えている。対のスライダ２０４の先端（図１４で右端）には両スライダ２０４間で伸びるプッシャ２０６が取り付けられていて、そのプッシャは焼結型が載せられた搬送ジグＪを略水平方向に押してエレベータ装置で上昇できる位置に向かって横送りできるようになったいる。流体シリンダ２０５のピストンロッド２０５ａの先端は、その流体シリンダに隣接するスライダの先端に固定されている。従って、ピストンロッド２０５ａを往復移動させることによってスライダを同じ方向に位置Ｌ１とＬ２との間で（図１４において）往復移動できる。第１の転送部２０１は、更に、キャリヤの移動経路を挟んで配置されていてキャリヤ上の搬送ジグ（焼結型が載せられた）Ｊをプッシャ２０６で押せる位置まで上昇させるアクチュエータとしての流体式のリフトシリンダ２０７と、フレーム１１の対の側部１１２にほぼ水平に取り付けられた一対の支持フレーム１１５上に（図１４では１つのみ図示）横に並べて（図１４では左右方向に並べて）配置されていて公知の方法で回転可能に支持された複数の送りローラ２０８、２０９とを備えいる。送りローラは自転式で、上記プッシャ２０６によって押された搬送ジグをエレベータ装置２００の支持棒１２８で取り上げ得る位置に送るようになっている。
【００２５】
第２の転送部２１０は、エレベータ装置２００により最上部の位置まで上昇された搬送ジグを次のラインに送るアクチュエータとしての流体式送り出しシリンダ２１１を備えている。上記取り出し機構２０において、その機構の位置にキャリヤが到着するとリフトシリンダ２０７が動作して搬送ジグを上昇させる。次に流体シリンダ２０５が動作してプッシャ２０６を図１４において右側の位置から左側に向けて移動させ、そのプッシャ２０６で搬送ジグＪを焼結型と共にエレベータ装置２００の支持棒１２８上に載せる。支持棒上に載せられた搬送ジグはエレベータ装置２００により上昇され、最上位置に到着した時点で送り出しシリンダ２１１によって図１４において左に押し出される。
なお、図示されていないが、図１４で仮想線で示されたキャリヤ２２３の近くには焼結型内への粉体の充填が完了した後に焼結型の穴ｂの上部に上プレスコアｍを挿入するプレスコア挿入装置が設けられている。このプレスコア挿入装置としては、例えば、図１４で示された位置（この位置は焼結型が載せられた搬送ジグをキャリヤから取り出す取り出し位置）に上プレスコアｍの上部を把持して取り出し位置の真上に移動させ、その後上プレスコアを降下させて焼結型ａ１の穴内に押し込むように動作可能な、公知の構造の工業用ロボット装置でよい。したがって、プレスコア挿入装置の構造及び動作の詳細な説明は省略する。
【００２６】
次に上記実施例の粉体の自動充填装置１０の全体的な動作を説明する。
焼結型ａ１は開口Ｈを有する搬送ジグＪの上に載せられた状態で搬送され、焼結型供給機構１２によりキャリヤ２２３の上に供給される。焼結型が載せられたキャリヤ２２３は、焼結型内に装填される粉体の順序に従って複数の粉体装填機構の一つの粉体装填機構１４（位置Ａ又はＫにある粉体装填機構）の位置に移動してその直下で停止し、選択された粉体装填機構の装填位置に位置決めされる。するとキャリヤ２２３の受け板２３０が上昇して焼結型ａ１を所定の位置まで上昇させて焼結型の上端を粉体装填機構の支持板の開口内に入れる。一方、押し上げ部材２３４が受け板に関して相対的に所定距離上昇して下プレスコアｅを粉体１層充填するのに適した位置まで押し上げる。その後粉体装填機構が動作して前述したようにして焼結型ａ１の穴内に所定量の粉体を装填する。装填が完了すると焼結型はキャリヤ２２３によりプレス機構１８のプレス位置まで送られ、そのプレス機構によって所望の圧力で装填された粉体を予備的に加圧して圧粉体を形成する。プレスすなわち予備的加圧が完了した後次の層を更に充填する場合には前に充填した粉体の層に関して焼結型を次に充填する層の厚さに関連した分だけ相対的に上方に、或いは逆に焼結型に関して充填した粉体を相対的に下方に移動させる。その後プレス機構によるプレスが解除されると、キャリヤ２２３によって計量機構１６の位置に移動し前述したようにして焼結型内に装填された粉体の量を計量する。
【００２７】
以下、焼結型内に充填すべき粉体の種類の数すなわち層の数だけ同様の動作を、異なる粉体装填機構１４により異なる粉体の装填を行いながら繰り返していく。最終の粉体の装填及びプレスすなわち予備的加圧が完了した後、複数層の粉体をプレス機構で圧縮した状態或いは押さえた状態でキャリヤ２２３の受け板２３０を粉体に関して相対的に上方に移動させることによって粉体を焼結型内の所望の位置に位置決めする。焼結型は搬送ジグに載せられた状態で取り出し機構２０によりキャリヤから取り出される。
【００２８】
図１６ないし図２０において、他の実施例の粉体の自動充填装置の実施例について焼結型への充填を例に説明する。図１６において、この実施例の自動充填装置１０Ａが概略的に示されている。この実施例の自動充填装置１０Ａは、複数の粉体装填機構が回転テーブル上に配置されていて、焼結型内への粉体の装填及び装填された粉体のプレスを同じ位置で行えるようになっている点で前の実施例と異なる。この実施例の自動充填装置１０Ａは、搬送ジグに載せられた焼結型を所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構２２Ａと、一部が搬送経路の上側に重なるようにして水平に配置されかつ公知の間欠駆動機構（図示せず）によって鉛直軸線の周りで間欠回転するようになっている回転テーブル２４Ａと、回転テーブル２４Ａの上に円周方向に等間隔で配置された複数の粉体装填機構１４Ａと、搬送機構と回転テーブルとが重なる一つの位置に配置されていて搬送機構により送られてきた焼結型を上昇させて支持する焼結型昇降支持機構２５Ａと、その昇降支持機構の真上に設けられていて昇降支持機構と共同して焼結型内に装填された粉体を所望の圧力で押圧するプレス機構２６Ａとを備えている。なお、搬送機構への搬送ジグ付きの焼結型を供給する機構、及びその搬送機構から焼結型を取り出す取り出し機構は、前記第１の実施例のものに搬送機構の構造上の変更に従って公知の方法で改良を加えたものでよいので、それらの説明は省略する。
【００２９】
図１６及び図１８において、搬送機構２２Ａは、焼結型が載せられた搬送ジグＪの両端（焼結型の搬送方向に直角の方向の両端）を支持案内するようにして搬送方向に沿って設けられたガイドレール２２１Ａと、公知のスプロケット駆動機構（図示せず）によりガイドレール２２１Ａに沿って巡回移動されるようになっていてガイドレール上の搬送ジグを押して送る複数の送り爪２２３Ａが所定の間隔で取り付けられたチエーン２２２Ａとを有するチエーン式コンベヤ２２０Ａでよい。ガイドレールにはローラを多数所定の間隔で設けて搬送ジグの移動を円滑に行わせてもよい。また、装填位置を除いてガイドレールの上方には搬送ジグの浮き上がりを防止する部材を設けてもよい。
【００３０】
図１９及び図２０において、粉体装填機構１４Ａは、前記実施例の粉体装填機構と構造が基本的に同じであるが、可動ホッパが支持板上で位置（支持板に開口が形成されていない位置）Ｐと位置（支持板に焼結型の上端が挿入される開口が形成されている位置）Ｑとの二つの間で移動する点、及び可動ホッパを移動させるホッパ駆動機構が各粉体装填機構毎に設けられているのでなく、一つのホッパ駆動機構で回転テーブル上に配置された全ての可動ホッパを移動できるようになっている点で相違する。従って相違点のみ説明してその他の説明は省略する。鉛直の回転軸線の回りで回転される回転テーブル２４Ａには粉体充填機構の支持板１４１Ａに形成された開口に整合する開口１４１ａＡ（図１７）が複数個（粉体充填機構の数と同数であるが図１６では図示せず）円周方向に等間隔に形成されている。ホッパ駆動機構は、回転テーブルの上方に回転テーブルを跨いだ状態でに配置された固定台１４８Ａ上に配置されたアクチュエータとしての流体で作動する駆動シリンダ１４９Ａを備え、その駆動シリンダのピストンロッド１４９ａＡの先端には可動ホッパ１５０Ａの本体部１５１Ａの一部、例えば連結ピンを選択的に把持できる公知の構造チャックが設けられ、一つの粉体装填機構が回転テーブルの回転により装填位置に到着したときにの可動ホッパ１５０Ａをそのチャックにより把持し、駆動シリンダにより位置ＰとＱとの間を１往復動作させて粉体の充填を行う。なお、回転テーブルは図示しない公知の構造の間欠駆動機構により鉛直の回転軸線の回りに間欠的（回転テーブル上に配置された粉体装填機構の円周方向ピッチで）に回転されるようになっている。
【００３１】
図１７において、昇降支持機構２５Ａは、ベース２５１Ａに設けられた複数の直立のガイドロッド２５２Ａにより上下動可能に案内されていて公知のねじ駆動機構（図示せず）により上下動作される昇降台２５３Ａと、その昇降台に内蔵されていて公知の電気式の駆動モータ２５６Ａにより回転されるねじ軸２５４Ａと、その昇降台２５３Ａの上部中央に上下動作可能に配置された下プレス部材２５５Ａと、を備えている。下プレス部材２５５Ａにはねじ軸２５４Ａと螺合する雌ねじが形成され、ねじ軸を回転して下プレス部材のみを昇降台に関して移動できるようになっている。下プレス部材は装填機構の支持板１４１Ａの開口１４１ａＡ内に入って焼結型内に挿入された下プレスコアｅを押圧できるようになっている。また昇降台の上端は搬送ジグを押し上げるようになっている。
【００３２】
プレス機構２６Ａは昇降支持機構２５Ａの真上に配置されていて公知の方法で固定された流体式のプレスシリンダ２６１Ａと、そのプレスシリンダのピストンロッド２６２Ａの先端（下端）に取り付けられた上プレス部材２６３Ａとを備えている。このプレス機構は上プレス部材２６３Ａにより昇降支持機構の下プレス部材と共同して焼結型内に装填された粉体をプレスする。
【００３３】
この実施例の自動充填装置１４Ａにおいて、焼結型ａ１が搬送ジグＪ上に載せられて所定の位置に送られてくると、昇降支持機構２５Ａの昇降台２５３Ａが上昇して搬送ジグを、焼結型ａ１の上端が支持板１４１Ａの開口１４１ａＡ内に入って支持板の上面と焼結型の上面とが面一になるまで、上昇させる。その後下プレス部材２５５Ａが上昇して焼結型ａ１の穴ｂ内に挿入された下プレスコアｅを、その上面が焼結型の上面から所定の深さ（粉体１層の装填に必要な深さ）になるまで、上昇させる。次に、粉体装填機構１４Ａにより１層目の装填が行われる。装填が終わると、プレス機構２６Ａのプレスシリンダ２６１Ａによりプレス部材２６３Ａが下降して焼結型内に装填された粉体を所望の圧力でプレスする。その後プレス部材２６３Ａで押しながら下プレス部材２５５Ａが２層目の装填に必要な分だけ下降し１層目の粉体の上に２層目の装填に必要な隙間を形成する。上プレス部材はその後上昇する。次に２層目の粉体の装填を行うために回転テーブル２４Ａが間欠回転して次に装填する粉体を貯えた粉体装填機構１４Ａが装填位置に送られて来る。以下、同様の動作を繰り返して焼結型が装填位置に留まって状態で粉体が複数の層に装填される。全ての層の装填が完了すると、上プレス部材２６３Ａで押しながら下プレス部材が所定の距離下降し、焼結型に対して複数層の粉体を所望の位置に位置決めする。これにより一つの焼結型への粉体の充填が完了する。なお、上プレス部材が焼結型の穴内に隙間なく挿入される（隙間からの粉体の逃げを防止するため）ので、上プレス部材の上昇時に焼結型が持ち上げられるのを防止するために、充填位置に位置決めされた焼結型を図示しない保持部材で焼結型の両側から押さえるようにすればよい。
【００３４】
図２１ないし図２５において、更に別の実施例の粉体の自動充填装置１０Ｂが示されている。この実施例の回転テーブル、粉体装填機構及びプレス機構の構造及び動作は前の実施例のものと同じであるから詳細な説明は省略する。上記実施例において、搬送機構２２Ｂは、焼結型の搬送経路に沿って伸びかつ互いに隔てて配置された一対のガイドレール２２１Ｂと、ガイドレール２２１Ｂ上に移動可能に配置されたキャリヤ２２３Ｂとを備えている。キャリヤ２２３Ｂは、長方形の板で構成される可動台２２４Ｂと、可動台２２４Ｂに取り付けられかつガイドレール２２１Ｂに滑動可能に支持案内された複数のスライダ２２５Ｂとを備えている。可動台２２４Ｂには複数の（本実施例では５個）の開口２２６ａＢと各開口の周囲に等間隔に配置された４個の小孔２６６ｂＢとが形成されている。キャリヤ２２３Ｂは、ガイドレール２２１Ｂに平行に配置されていて公知の方法で回転可能に支持され、電動モータ等で往復回転可能なねじ軸２２２Ｂと、キャリヤに取り付けられていてねじ軸２２２Ｂの外周に形成された雄ねじと螺合している雌ねじを有するねじ部材２２７Ｂとの組合せによって、ガイドレールに沿って移動されるようになっている。
【００３５】
可動台２２４Ｂには各開口２２５Ｂに対応して焼結型ａ１の上昇を制限するストッパ機構２７０Ｂが設けられている。このストッパ機構は可動台２２４Ｂ上で開口２２５Ｂの両側に設けられた支部材２７１Ｂと、支持部材２７１Ｂに取り付けられていて上端につばが形成された係止ロッド２７２Ｂと、支持部材２７１Ｂ上に載せられたストッパ部材２７３Ｂとを備えている。ストッパ部材２７３Ｂには焼結型の上部が入る一つの開口２７４Ｂと、係止ロッド２７２Ｂを受ける二つのリセス２７５Ｂとが形成されている。このストッパ機構２７０Ｂは、焼結型ａ１’が可動台上の所定の位置に配置された後、上からストッパ部材が図２２で仮想線で示される状態で支持部材上に載せられる。その後、ストッパ部材が支持部材上で図で時計回り方向に回転されて係止ロッド２７２Ｂをリセス２７５Ｂ内に入れた状態でセットが完了する。このセットは手動で行う。
【００３６】
図２５において、この実施例の昇降支持機構２５Ｂは、上下方向に伸びる複数のガイドロッド（図示せず）に上下移動可能に案内された昇降台２５３Ｂと、昇降台２５３Ｂを上下動させるアクチュエータとしての流体式昇降シリンダ２５２Ｂとを備えている。昇降台２５３Ｂには電気式の駆動モータ２５６Ｂが図示しない案内部材を介して上下移動可能に案内支持されている。駆動モータ２５６Ｂの鉛直に上方に伸びる回転軸には雄ねじが形成された鉛直に伸びるねじ軸２５４Ｂがそれと共に回転するように連結されている。ねじ軸２５４Ｂの雄ねじは、昇降台２５３Ｂ固定された雌ねじ部材２５９Ｂに形成された雌ねじ穴と螺合している。ねじ軸２５４Ｂの上端には下プレス部材２５５Ｂが取り付けられている。昇降台２５３Ｂには複数（この実施例では４本であるが２本のみ図示されている）の鉛直に伸びるプッシュロッド２５７Ｂが直立状態で取り付けられている。この４本のプッシュロッドは、可動台２２４Ｂに形成されたそれぞれの小孔２２６ｂＢを通して焼結型が載っている四角形の搬送ジグＪの四隅の下側を押すようになっている。
【００３７】
この実施例の昇降支持機構において、焼結型ａ１’がキャリヤ２２３Ｂにより充填位置に送られてくると、昇降台２２４Ｂが昇降シリンダ２５２Ｂにより上昇される。するとプッシュロッド２５７Ｂにより搬送ジグＪの下側を押し上げて搬送ジグの上に載せられた焼結型ａ１’を上昇させる。そして焼結型の上端が装填機構１４Ｂの支持板１４１Ｂの開口１４４Ｂ内に入りかつ焼結型の上面と支持板の上面とが面一になったとき、焼結型の外周の肩部がストッパ部材２７３Ｂに当接して焼結型は停止する。この状態で下プレス部材２５５Ｂが駆動モータ２５６Ｂにより上昇され、焼結型内に挿入されている下プレスコアをその下プレスコアの上面が１層目の充填に必要な深さになるまで押し上げる。これより以降の動作は前の実施例の動作と同じであるから、説明を省略する。なお、この実施例では可動台には限られた個数（５個）の焼結型しか載せられないので、最後の焼結型への粉体の充填が完了した後は可動台は図２１において左側の位置に送られてその位置で焼結型が取り出される。その後、可動台は図示の右側の位置に戻されてその位置で可動台の上に新しい焼結型が載せられ、次に充填動作が行われる。
【００３８】
上記実施例では型として、型内に粉体を充填したままその型を利用して焼結を行う焼結型を例に説明してきたが、粉体の充填のみに使用して充填が完了した後に一塊りの圧粉体としてその中から取り出される成形型への充填も上記と同様の方法及び装置で行うことができる。そして成形型から取り出された圧粉体を従来の焼結機で焼結させることもできる。
【００３９】
【効果】
本発明によれば次のような効果を奏することが可能である。
（１）型内への粉体の充填作業を自動的に行うことができ、充填作業を効率化でき、充填コストを低減できる。
（２）手作業のようなばらつきなしに大面積でも均一の厚さに充填できる。
（３）充填作業の自動化により焼結工程の一連の動作の連続化が可能である。
（４）複数層の粉体の充填を精度よく自動的に行える。
（５）焼結型内への粉体を均一の厚さに充填できかつ装填後にプレスを行うことで品質の良い焼結品の焼結を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】粉体の自動充填方法の原理を説明する図である。
【図２】本発明による粉体の自動充填装置の一実施例の側面図である。
【図３】図２の自動充填装置の平面図である。
【図４】自動充填装置のキャリヤ及び計測機構を示す図であってキャリヤの一部を断面で示す図である。
【図５】［Ａ］は図４のキャリヤの矢印Ｚ−Ｚに沿って見た側面図、［Ｂ］は図４［Ａ］の矢印Ｂ−Ｂに沿って見た図であり、［Ｃ］は図４［Ａ］の矢印Ｃ−Ｃに沿って見た図であり、［Ｄ］は図４［Ａ］の矢印Ｄ−Ｄに沿って見た図である。
【図６】図４の計測機構の９０度異なる方向から見た側面図である。
【図７】焼結型供給機構の側面図である。
【図８】図７の焼結型供給機構の９０度異なる方向から見た側面図である。
【図９】粉体装填機構の平面図である。
【図１０】図９の粉体装填機構の断面図である。
【図１１】図９の線ＵーＵに沿った断面図である。
【図１２】プレス機構の側面図である。
【図１３】［Ａ］は図１２のプレス機構の９０度異なる方向から見た側面図であり、［Ｂ］は受け台の拡大上平面図である。
【図１４】取り出し機構の側面図である。
【図１５】図１４の取り出し機構の９０度異なる方向から見た側面図である。
【図１６】別の実施例の自動粉体充填装置の概略平面図である。
【図１７】図１６の線ＶーＶに沿って見た断面図である。
【図１８】図１６の線ＷーＷに沿って見た拡大断面図である。
【図１９】粉体充填機構の平面図である。
【図２０】粉体充填機構の断面図である。
【図２１】更に別の実施例の自動粉体充填装置の一部の概略平面図である。
【図２２】図２１の自動粉体充填装置のキャリヤの拡大平面図である。
【図２３】図２１の線ＸーＸに沿って見た拡大断面図である。
【図２４】図２２の線Ｙ−Ｙに沿って見た拡大断面図である。
【図２５】図２１の実施例の昇降支持機構の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ粉体の自動充填装置
１２焼結型供給機構
１４、１４Ａ粉体装填機構１６計量機構
１８プレス機構２０取り出し機構
２２、２２Ａ、２２Ｂ搬送機構２２３、２２３Ｂキャリヤ
２４Ａ、２４Ｂ回転テーブル２５Ａ、２５Ｂ昇降支持機構
２６Ａプレス機構

Claims

貫通する穴を有する中空筒形焼結型であって、中に粉体が充填されたまま焼結が行われる焼結型内に所望の量の粉体を充填する粉体の自動充填装置において、
所定の範囲に亘って伸びるガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動可能になっていて、前記穴の下部に下プレスコアが挿入された焼結型を上下に移動可能に支持するキャリヤとを有し、前記キャリヤが、前記焼結型を支えて上下に移動できる受け台と、前記受け台に対して相対的に移動可能になっていて前記下プレスコアのみ移動させ得る押し上げ部材を有する焼結型搬送機構と、
前記キャリヤの移動経路の途中の位置に配置されていて、前記焼結型内に粉体を装填する粉体装填機構であって、前記焼結型の上端部が装入される開口が形成された支持板、前記支持板上で移動可能に配置されていて中に粉体が装入されているホッパを有し、前記ホッパを前記支持板上で動かして前記焼結型内に粉体を装填した後粉体を前記焼結型の上面を含む平面に沿って摺り切る粉体装填機構と、
前記焼結型内に装填された粉体を所望の圧力を加えるプレス機構であって、前記焼結型内に挿入された下プレスコアを下から押す下プレス部材と、前記焼結型内の粉体を上から押圧する上プレス部材とを有し、前記焼結型内への粉体の充填が完了した後前記粉体の層を前記焼結型に関して相対的に移動して前記焼結型内の所望の位置に位置決めできるプレス機構と、を備え、
前記キャリヤの前記受け台により、前記焼結型を上昇させ、前記焼結型の上面と支持板の上面とがほぼ面一になるように、前記焼結型の上端を前記支持板の開口内に入れる焼結型への粉体の自動充填装置。
請求項１に記載の焼結型への粉体の自動充填装置において、前記粉体装填機構が複数個あってその複数個の粉体装填機構には品質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる異種の粉体が装填されており、複数個の粉体装填機構が前記キャリヤの移動経路に沿って配置されている焼結型への粉体の自動充填装置。
請求項１又は２に記載の焼結型への粉体の自動充填装置において、前記粉体が装填された前記型の重さを計量することによって装填された粉体の重さを計量する計量機構を更に備えた焼結型への粉体の自動充填装置。
貫通する穴を有する中空筒形の焼結型であって、中に粉体が充填されたまま焼結が行われる焼結型内に所望の量の粉体を充填する焼結型への粉体の自動充填装置において、
前記穴の下部に下プレスコアが移動可能に挿入された焼結型を支持して所定の移送経路に沿って移送する焼結型搬送機構と、
前記焼結型搬送機構の移送経路の途中の位置に配置されていて、前記焼結型内に粉体を装填する粉体装填機構であって、前記焼結型の上端部が装入される開口が形成された支持板、及び前記支持板上で移動可能に配置されていて中に粉体が装入されていて一つの粉体装填位置に送られる少なくとも一つのホッパを有し、前記ホッパを前記支持板上で移動させて前記焼結型内へ粉体を充填し、装填された粉体を前記焼結型の上面を含む平面に沿って摺り切る粉体装填機構と、
前記粉体装填位置に配置されていて前記焼結型の昇降及び前記下プレスコアの昇降を行う昇降支持機構であって、前記焼結型を上昇させ、前記焼結型の上面と支持板の上面とがほぼ面一になるように、前記焼結型の上端を前記支持板の開口内に入れ得る昇降台を有する昇降支持機構と、
前記粉体装填位置に配置されていて、前記焼結型内に装填された粉体を所望の圧力を加えるプレス機構であって、前記昇降支持機構の昇降台にその昇降台に関して相対的に上下動可能に配置されていて前記焼結型内に挿入された下プレスコアを下から押圧する下プレス部材と、前記焼結型内の粉体を上から押圧する上プレス部材とを有し、前記焼結型内への粉体の充填が完了した後前記粉体の層を前記焼結型に関して相対的に移動して前記焼結型内の所望の位置に位置決めできるプレス機構と、
を備えた焼結型への粉体の自動充填装置。
請求項４に記載の焼結型への粉体の自動充填装置において、前記粉体装填機構が間欠回転可能なターンテーブルを有し、前記支持板及びホッパが前記ターンテーブル上に円周方向に隔てて配置されており、複数のホッパには品質、混合比、粒径及び粒子の形状の少なくとも一つが異なる異種の粉体が装填されている粉体の自動充填装置。
請求項４又は５に記載の焼結型への粉体の自動充填装置において、前記粉体が装填された前記型の重さを計量することによって装填された粉体の重さを計量する計量機構を更に備えた焼結型への粉体の自動充填装置。