JP4450304B2

JP4450304B2 - 粉末成形装置用フィーダ

Info

Publication number: JP4450304B2
Application number: JP2003115118A
Authority: JP
Inventors: 雅樹谷中
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP2004314156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末成形装置に用いられて、ダイテーブル上を進退移動してダイキャビティに原料粉末を充填するフィーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末成形装置は、ダイ孔付きのダイテーブルと、上下パンチと、粉末供給用フィーダなどを備えている。フィーダは、ホッパよりホース等を通じて内部に原料粉末を入れて、駆動手段によりダイテーブル上を進退されることで、内部の原料粉末を底面開口よりダイキャビティへ充填する。フィーダ形態は、底面開口し上側に供給口を付設した容器状のもの（特開平１１−１０３９５号等）や、上下とも開口した枠状のもの（実公昭５８−５２２５４号等）があり、流体アクチエータ等の駆動手段によりキャビティ上を進退制御される。
【０００３】
以上のようなフィーダを用いた粉末充填構造では、原料粉末の給粉状態が不安定となってキャビティ内に設計通り充填できないことがある。この改善策としては、下記文献１〜３に例示されるような構成が公知である。文献１の要部は、フィーダ内に複数の傾斜仕切り板を付設して長手方向に区画することにより、フィーダが進退したとき、粉末の偏りによる充填不均一を防止するものである。文献２の要部は、フィーダに圧電振動子を付設し粉末に振動を与えることにより、粉末充填の高速化を図るものである。文献３の要部は、フィーダ上壁に空気抜き孔を設けることにより、内部の空気を放出して給粉状態を改善するものである。
【０００４】
【特許文献１】
実公昭５６−２４６３５号公報（第１図〜第５図等）
【特許文献２】
特開平１０−１１８７９４号公報（図１〜図６等）
【特許文献３】
実公昭４−２７号公報（第１図〜第３図等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した粉末成形装置では、大きさや形状の異なるさまざまな成形体が対象となり、該対象成形体に応じてキャビティ内へ充填する粉末量、つまり１回の粉末充填量が異なる。また、フィーダは、粉末成形装置の一部として組み込まれて、上記したホッパにホース等を介し接続されたり上記駆動手段に連結されている。このため、粉末成形装置としては、大型成形体に合わせた比較的大きなフィーダを用いて、小型成形体の成形を行うこともある。このような態様では、フィーダ内に必要以上の原料粉末を収容して進退するのでエネルギー的に無駄であり、フィーダ内の原料粉末がダイテーブル上を進退する過程で外へ漏れる量も多くなったり、フィーダ内で原料粉末の偏析が生じ易くなる。これらは、対象成形体の大きさ等に合ったフィーダに交換すればそれなりに解消されるが、フィーダを対象成形体毎に準備する場合には費用が嵩み、前述のホッパや駆動手段との連結も行わなくてはならず経費及び工数増となる。本発明は、以上のような問題を解消して、共通フィーダであっても、対象成形体に応じた最適な態様で使用できるようにして、フィーダ内での原料粉末の偏析を起こりにくくし、粉末充填性をより向上することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、図１の例で特定すると、ダイテーブル５上を進退して内部の原料粉末７を底面開口よりダイキャビティ３内に充填する粉末成形装置用フィーダ１において、前記底面開口を複数の小開口１９に区画し、前記複数の小開口のうち、前記ダイキャビティ３上を通過する小開口の中から選択された１以上の小開口に着脱可能に取り付けられて、原料粉末７の通過をほぼ阻止しかつ下から上方に通気可能にする通気部材１０Ｃ（１０Ａ、１０Ｂ等）を備えていることを特徴としている。ここで、前記通気部材が、多孔質体、上端面に小孔を有する筒体、上端面をフィーダ内の原料粉末より上へ突出する長尺管体のいずれかである（請求項４）。
また、請求項２の発明は、前記複数の小開口の１９うち、前記ダイキャビティ３の開口幅より離隔する小開口に着脱可能に取り付けられて当該小開口を塞ぐ閉塞部材１０（１０Ａ等）を備えていることを特徴としている。
【０００７】
（工夫点等）請求項１では、例えば、対象成形体が大型であったりダイキャビティの開口幅が大きくなる態様において、複数の小開口のうち、ダイキャビティ上を通過する小開口の中から１以上の小開口に通気部材を装着することで、当該ダイキャビテイ内の気体を逃がすことを可能にする。このため、この構造では、共通フィーダであっても、通気部材を付設することにより粉末充填性を良好に維持できる。また、請求項２では、上記効果に加えて、例えば、対象成形体が小型で、フィーダが粉末成形装置のダイキャビティの開口幅より大きくなる態様において、複数の小開口のうち、ダイキャビティの開口幅より離隔する小開口に閉塞部材を装着することで、当該ダイキャビテイに合った個数の小開口にて底面開口を形成可能にする。このため、この構造では、共通フィーダであっても、対象成形体やダイキャビティの開口幅に応じた最適な粉末貯蔵用内容積にして、課題に挙げた問題、つまり進退するエネルギーを抑えたり、フィーダ内の原料粉末がダイテーブル上を進退する過程で外へ漏れる量を抑えたり、フィーダ内における原料粉末の偏析を防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施形態を図面を参照し説明する。図１はフィーダ及びその作動例を示す模式断面であり、同（ａ）は原料粉末を入れない状態での図、（ｂ）は原料粉末を収容した状態での図、同（ｃ）はフィーダがダイキャビティ上まで移動された状態での図である。図２（ａ），（ｂ）は前記フィーダの要部構造例を示している。図３（ａ）〜（ｃ）は通気部材又は／及び閉塞部材の３例を示す模式図である。図４（ａ），（ｂ）は通気部材と閉塞部材の使用例を説明するための模式図である。図５（ａ），（ｂ）はフィーダの他の例を示す構成図である。
【０００９】
（粉末成形装置との関係）発明対象のフィーダ１は、圧粉成形体を製造する粉末成形装置２に用いられる。粉末成形装置２は、図１（ｃ）に模式化したように、例えば、ダイ孔を形成しているダイス４と、ダイス４を支持しているダイテーブル５と、上下パンチ（図中の符号６は下パンチ）と、フィーダ１に原料粉末７を供給するホッパと、フィーダ１を進退する駆動手段などを備えている。なお、この例では、ダイス４のダイ孔と下パンチ６とでダイキャビティ３を形成している。そして、フィーダ１は、図１（ｂ）の後退位置、つまりダイテーブル５上の粉末補給位置で、前記ホッパ側よりホース等を通じて原料粉末７を内部に補給した後、前記駆動手段により図１（ｃ）の前進位置、つまりダイテーブル５のダイキャビティ３上まで移動される。該前進位置では、フィーダ１内の原料粉末７を底面開口よりダイキャビティ３内へ落とし込みにて充填する。その後、フィーダ１は再び後退位置まで移動される。なお、ダイキャビティ３に充填された原料粉末７は、上下パンチ６等の両押し方式、或いは上下パンチの一方による片押し方式等により所定形状に成形されることになる。このように、フィーダ１と粉末成形装置２との関係は従来と同様である。
【００１０】
（粉箱の基本構造）フィーダ構造は、上記した原料粉末を収容して底面開口よりダイキャビティ３へ充填できるものであればよい。従って、形態的には、図１のごとく着脱可能に結合される下箱１１及び上箱１２からなる構成、前記上下箱１１，１２を一体化した構成、更に図５の例のごとく、箱本体１３が上開放しかつホッパ８を受け止める載置部１４を有した構成などでもよい。ここで、図１のフィーダ１は、下箱１１と上箱１２とがボルト及びナット等の着脱可能な連結手段により一体物となる。符号１１ａ，１２ａは連結用フランジである。下箱１１は、上開放し、前記駆動手段に連結する接続部１５等を有している。上箱１２は、下箱１１との間で所定空間を確保し、片側に設けられて不図示のホッパ側より延びるホースに連結される供給口１６及び上壁中央部に設けられた通気孔１７等を有している。これに対し、図５のフィーダ１は、箱本体１３とホッパ８とが重合可能に設けられており、又、箱本体１３の対応側壁に設けられて駆動手段に連結する接続部１５及び必要に応じて付設されるストッパー１３ａ等を有している。そして、このフィーダ１では、（ａ）の前進位置においてホッパ８を載置部１４で受け止める状態となり、（ｂ）の後退位置においてホッパ８の下開口と箱本体１３の上開口とが重なって原料粉末７をホッパ８から補充する。本発明は、以上のようなフィーダ１を構成している下箱１１や箱本体１３等に好適に適用されるものである。
【００１１】
（要部）図２（ａ）は図１の下箱１１や図５の箱本体１３を下から見た図であり、同（ｂ）は一部を模式化した構成図である。下箱１１や箱本体１３は、内空間部が縦及び横に延びる多数の区画壁１８により略格子状ないしは略ハニカム状に区画形成されて、底面開口を下から見ると複数の小開口１９から構成されている。このため、各小開口１９は同形でかつ上下筒状に貫通している。また、区画壁１８には、小開口１９に対応して係合溝１８ａが設けられている。この係合溝１８ａは、区画壁１８の上端面にあって、各小開口１９を区画している矩形辺の各辺中間部に凹部又は凹溝として形成されている。なお、係合溝１８ａは、区画壁１８の下端面側に設けるようにしてもよい。そして、この構造では、小開口１９に対応した閉塞部材１０や図３の通気部材１０Ａ〜１０Ｃを有している。
【００１２】
閉塞部材１０や通気部材１０Ａ〜１０Ｃは、前記小開口１９の上下筒状内へ挿入配置される点、小開口１９に挿入されたときに係合溝１８ａと係合して落下不能にする係合突部１０ａを有している点で同じ。ここで、閉塞部材１０は、樹脂製の柱状であり、係合突部１０ａを上端側面に対向して形成している。材質的には金属等の鋼材でもよい。図３の通気部材１０Ａは、通気性のある多孔質体であり、外形状が閉塞部材１０とほぼ同じくしている。この形態では、通気性が上下方向に富むようにすることが好ましく、又、前記閉塞部材としても使用可能である。通気部材１０Ｂは、上端面に小孔１０ｂを設けた筒体（図５を参照）であり、外形状が小孔１０ｂを除いて閉塞部材１０とほぼ同じくしている。小孔１０ｂは、原料粉末が多量に通過しない程度の孔径である。材質は樹脂であるが、金属等の鋼材でもよい。一方、通気部材１０Ｃは、樹脂や鋼材の単純なパイプ状の長尺管体であり、小開口１９の上下筒の高さより長くなっている。換言すると、通気部材１０Ｃは、下箱１１に対し、小開口１９に挿入されて係合突起１０ａと係合溝１８ａとの係合を介し装着された状態で、図１の例のごとく上端面がフィーダ内の原料粉末７より上へ突出する長さに設定されている。このため、この形態では、通気部材１０Ａと同様に前記閉塞部材としても使用可能である。
【００１３】
（作動）次に、以上の閉塞部材１０や通気部材１０Ａ〜１０Ｃの使用要領について説明する。図１の使用例は、フィーダ１の底面開口面積がダイキャビティ３の開口幅より大きくなる態様であり、上記した複数の小開口１９のうち、右側二列の小開口１９に閉塞部材１０（１０Ａ）を装着し、又、左右中間にある１〜３個の小開口１９に通気部材１０Ｃを装着している。このフィーダ構造では、閉塞部材１０（１０Ａ）や通気部材１０Ｃが上記した上下箱１１，１２の連結手段を着脱して、対応小開口１９に対し上から差し込むと、係合溝１８ａと係合突部１０ａとの係合を介し装着される。これに対し、図４の使用例は、複数の小開口１９のうち、右側一列の小開口１９に閉塞部材１０（１０Ａ）を装着し、又、左右中間にある１〜３個の小開口１９に通気部材１０Ｂを装着している。このフィーダ構造では、箱本体１３を同図（ａ）のごとくホッパ８から離れた状態にするだけで、閉塞部材１０（１０Ａ）や通気部材１０Ｂを対応小開口１９に差し込んで簡単に装着することができる。但し、長尺管体の通気部材１０Ｃは使用できない。
【００１４】
図４（ａ）の使用例は、ダイキャビティ３の開口幅が比較的大きいような態様であり、閉塞部材１０（１０Ａ）を装着している部分を斜線で示し、通気部材１０Ｂを装着している部分を５つの小孔印で示している。この形態では、フィーダ内の原料粉末が閉塞部材１０（１０Ａ）から落下できず、図の白い小開口１９から落下する。また、原料粉末は、通気部材１０Ｂの小孔１０ｂから僅かに落下するが、筒体内を充満することがない。すなわち、この通気部材１０Ｂは、図５から推察されるように、原料粉末７が小孔１０ｂから筒体内に僅かに入り込むが、入り込んだ粉末はダイキャビティ３に位置したとき除かれる。そして、以上の通気部材１０Ｂ（通気部材１０Ａ，１０Ｃ）は、原料粉末をダイキャビティ３内へ落とし込み充填を行う過程で、ダイキャビティ３内の空気を確実にフィーダ１上部へ放出することから、粉充填態様としてスムースな充填を維持できるようにし、又、原料粉末を空気で攪乱しにくくして粉末偏析を防止することができる。
【００１５】
図４（ｂ）の使用例は、ダイキャビティ３の開口幅が比較的小さいような態様であり、不要な小開口１９に斜線で示した閉塞部材１０（１０Ａ）を装着して閉じ、粉末充填に必要な小開口１９を少なくしている。これにより、フィーダ１内の粉末収容領域が狭いものとなっている。また、通気部材１０Ｂ（通気部材１０Ａ，１０Ｃ）は、ダイキャビティ３や原料粉末の状況に応じて適宜の箇所に装着される。このように、本発明では、閉塞部材１０（１０Ａや１０Ｃでもよい）によって、フィーダ１（下箱１１や箱本体１３）の底面開口における実面積を変更することができるため、各種大きさの成形体を成形する際にフィーダ１自体を新たに作製しなくても、既設のフィータ１を当該成形体に合った最適態様として使用できる。同時に、通気部材１０Ａ〜１０Ｂを追加し易くして原料粉末がダイキャビティ３に充填される際に空気抜きすることで原料粉末の偏析を防ぐことができる。勿論、構造的には、フィーダ１の底面開口が複数の小開口１９により区画されている点からも、内部に収容された原料粉末が分散され易くなるため粉末の偏析が生じにくくなる。
【００１６】
以上の形態において、小開口１９（ここに着脱される閉塞部材や通気部材も同じ）は断面矩形にしたが、形状的にはこれ以外であってもよい。その場合、断面三角形のように内角が鋭角であると粉末流動が損なわれ易くなるため、五角形、六角形等の多角形にすることが好ましい。このような多角形にすると、内角が大きくなり粉末流動が容易になるから、小開口１９の断面積を小さくすることも可能となり、偏析防止効果にも優れ、又、粉末収容領域を細かく設計することができる。また、小開口１９は、各種原料粉末の流動性を損なわないことが必要であり、この点から横断面積で０．５〜５ｃｍ² 程度の大きさが好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粉末成形装置用フィーダによれば、請求項１の場合は通気部材により、請求項２の場合は閉塞部材により、対象成形体の大きさ等に合った最適状態、つまり対象成形体に応じた専用フィーダして使用することができる。これにより、課題に挙げた問題を最小経費で簡単に解消して、進退過程での原料粉末の漏れを抑えたり、フィーダ内での原料粉末の偏析を起こりにくくしたり、粉末充填性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明を適用したフィーダの作動を示す模式断面図である。
【図２】図１のフィーダの要部構成を示す図である。
【図３】上記フィーダを構成している付帯部材を示す図である。
【図４】上記付帯部材の使用例を示す模式図である。
【図５】上記フィーダの他の構成例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…フィーダ（１６は供給口）
２…粉末成形装置
３…ダイキャビティ
４…ダイス
５…ダイテーブル
６…下パンチ
７…原料粉末
１０…閉塞部材（１０ａは係合突起）
１０Ａ〜１０Ｃ…通気部材（１０ａは係合突起）
１０ｂ…小孔
１１，１２…上下箱
１３…箱本体
１７…通気孔
１８…区画壁（１８ａは係脱部としての係合溝）
１９…小開口

Claims

ダイテーブル上を進退して内部の原料粉末を底面開口よりダイキャビティ内に充填する粉末成形装置用フィーダにおいて、
前記底面開口を複数の小開口に区画し、前記複数の小開口のうち、前記ダイキャビティ上を通過する小開口の中から選択された１以上の小開口に着脱可能に取り付けられて、原料粉末の通過をほぼ阻止しかつ下から上方に通気可能にする通気部材を備えていることを特徴とする粉末成形装置用フィーダ。
前記複数の小開口のうち、前記ダイキャビティの開口幅より離隔する小開口に着脱可能に取り付けられて当該小開口を塞ぐ閉塞部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置用フィーダ。
請求項１又は２において、前記複数の小開口が、フィーダ内で略ハニカム状に区画されていると共に、当該区画壁の上端又は下端に前記通気部材、または前記通気部材と前記閉塞部材に対する係脱部を形成している粉末成形装置用フィーダ。
前記通気部材が、多孔質体、上端面に小孔を有する筒体、上端面をフィーダ内の原料粉末より上へ突出する長尺管体のいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の粉末成形装置用フィーダ。