JP5347296B2 - 粉体成形装置及び粉体成形体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、粉体成形を行う粉体成形装置及び粉体成形体の製造方法に関するものである。

一般に粉体成形装置は、臼型内に充填される粉体に対して加圧する上型、粉体の成形体を脱型する手段、脱型された成形体を押し出して収集領域へ押し出す押し出し手段、等が備えられている。

特許文献１には、成形体の大量生産に適した粉体成形装置及び成形体の製造方法が開示されている。
ここで、特許文献１に示されている粉体成形装置を含む従来の一般的な粉体成形装置の構成について図１を参照して説明する。

図１に示す粉体成形装置は、臼型１、臼型１と同一平面をなすフィーダプレート１１、フィーダプレート１１の上面を図における左右方向に移動するフィーダボックス６が設けられ、臼型１の上部には上型２、下部には下型３が配置されている。

粉体（原料）の供給段階では、下型３が下降し、フィーダボックス６が臼型１の上部を覆うように移動し、その後、フィーダボックス６が、図における右方向に後退し、上型２が下降して臼型１内の粉体を加圧成形する。その後、上型２が上昇し、下型３が成形体を押し上げて成形体を脱型する。図１はこの状態を示している。その後、フィーダボックス６が図における左方向へ移動してフィーダボックス６の先端面８で成形体５を押し出す（押し出す）。これにより、成形体５は外部の収集部へ収集される。
特開２００６−８８２０６号公報

ところが、複数の臼型を備えたダイスと、各臼型内に充填される粉体に対して複数の上型で同時に加圧成形し、脱型するように構成された粉体成形装置においては、図１に示したようなフィーダボックス６の先端面８で複数の成形体５を押し出す際に、複数の成形体５同士が接触して割れ・欠けが生じるという問題があった。

このような成形体同士の接触による問題を回避するためにフィーダボックス６の先端面８に櫛歯状の凹凸を設けてその凹部と凸部で成形体を個別に押し出すように構成することも可能であるが、凹部の数だけしか成形体を押し出すことができないため、単位面積当たりに取れる成形体の個数は少なくなる。

また、複数の臼型の配列パターンを例えば千鳥状に配置することで、成形体同士の接触を低減することも考えられるが、そのようなパターンでは、単位面積当たりに取れる成形体の個数はやはり少なくなる。

さらに、粉体成形では脱型されて押し出される直前では、成形体にバリが付着していて、成形体は金型と完全には縁が切れていない。このため、押し出し面の接触直後にバリと共に成形体が押し出し方向へ飛び跳ねてしまうこともあり、成形体同士が接触する懸念が残る。

そこで、この発明の目的は、成形体同士が接触することによる問題を解消し、成形体の脱型を容易に行うことができる、粉体成形装置及び粉体成形体の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するために、この発明は次のように構成する。
複数の臼型を備えたダイスと、前記複数の臼型内に充填される粉体に対して加圧する上型と、成形体を前記ダイスの上面に脱型する脱型手段と、脱型された成形体を前記ダイスの上面に沿って収集領域へ押し出す押し出し手段と、を備えた粉体成形装置において、
前記押し出し手段は、少なくとも前記臼型の上方で前記上型が通る開口を備えた板材と、第１の方向へ前記板材を前記ダイスの上面に沿って移動させる板材移動手段とで構成され、
前記板材移動手段による前記板材の移動にともなって、前記複数の成形体が前記開口の内壁面により個別に押し出され、
前記開口の内壁面に、前記板材の移動により前記第１の方向に対して略直交する第２の方向へ前記ダイスの上面に沿って前記成形体を移動させる案内用のテーパー部分を備えたことを特徴とする。

この構成により、成形体同士が個別に押し出されて互いに接触しないので、成形体同士の接触による割れ・欠けの問題が回避できる。

この構成により、脱型された成形体はダイス上面の臼型部分を通過することなく押し出されるので、成形体が凹凸部に引っ掛かり、割れや欠けが生じるといった問題が回避できる。

前記複数の臼型内に粉体を供給する待機位置と粉体供給位置との間で往復移動可能なフィーダを含み、前記板材は前記フィーダの前方に配置され、前記板材移動手段は前記フィーダとする。

この構成により、ダイス上面に配置する板材とフィーダの構成が簡素化される。また、それに伴ってより高速で成形を行うことができる。

前記板材はその底面の一部で前記臼型の上部に当接しないように、前記板材の底面に段差を備える。

これにより、板材の前縁、開口及び底面が、擦り切り板等によってすでに平坦化された臼型上面の粉体に接触することがなく、その平坦性を損なうことがない。

前記開口部は、前記第２の方向に連結されていてもよい。これにより、第２の方向における開口部間に壁がなくなるので、複数の成形体の第２の方向における間隔が狭い場合にも対応できる。また、板材の開口の加工も容易になる。

ダイスに備えられた複数の臼型内に粉体を充填し、当該粉体に対して上型により加圧して成形体を形成し、前記成形体を前記ダイスの上面に脱型し、脱型された前記成形体を前記ダイスの上面に沿って収集領域へ押し出す粉体成形体の製造方法であって、
少なくとも前記臼型の上方で前記上型が通る開口を備えた板材と、前記臼型の縦列方向である第１の方向へ前記板材を前記ダイスの上面に沿って移動させる板材移動手段とを用い、
前記開口の内壁面に、前記板材移動手段による前記板材の移動により前記複数の成形体を個別に押し出すとともに、前記第１の方向に対して略直交する前記臼型の横列方向である第２の方向へ前記ダイスの上面に沿って移動させる案内用のテーパー部分を備えて、前記押し出し時に、前記成形体を前記ダイス上面における前記臼型の上部以外の位置を通過させることを特徴とする。

この方法により、脱型された成形体はダイス上面の臼型部分を通過することなく押し出されるので、成形体が凹凸部に引っ掛かり、割れや欠けが生じるといった問題が回避できる。

この発明によれば、脱型された成形体はダイス上面の臼型部分を通過することなく押し出されるので、成形体が凹凸部に引っ掛かり、割れや欠けが生じるといった問題が回避できる。

《第１の実施形態》
図２は第１の実施形態に係る粉体成形装置の構成及び粉体成形体の製造方法を示す図である。図２の（１）〜（５）は、粉体成形を行う際の各工程での状態をそれぞれ示している。次に、その各工程での動作について説明する。

（１）フィーダ前進／押し出し
図２の（１）に示す状態で、ダイス３０に設けられている臼型３１の上部にフィーダ３６が位置し、フィーダ３６の開口部に原料（粉体）が供給される。

（２）充填
図２の（２）に示す状態で、フィーダ３６の開口部から原料が供給されるとともに、下型３３が所定量降下し、臼型３１の内部に粉体Ｐが充填される。

（３）フィーダ後退
図２の（３）に示す状態で、フィーダ３６及び多孔板４０が、図における左方向ヘ後退し、その際に、臼型３１の内部に充填されている粉体の上面が擦り切り板３７によって、ダイス３０の上面と同一平面をなすように平坦化される。

（４）加圧成形
図２の（４）に示す状態で、上型３２と下型３３とで成形動作を行う。この時、上型３２は多孔板４０の孔を介して通過する。

（５）原点復帰／脱型
図２の（５）に示す状態で、成形が完了した成形体は下型３３によって多孔板４０の孔内部に脱型される。
その後（１）で示したフィーダ前進／押し出し工程で、多孔板４０及びフィーダ３６が図における右方向へ前進することにより成形体３５が押し出されて、シュータ３８を滑り落ち、所定の収集領域に収集される。

図３は、図２に示した粉体成形装置に用いる多孔板４０の平面図である。多孔板４０には、図３に示すように多孔板４０の、図中矢印Ｆで示す押し出し方向（臼型の縦列方向である第１の方向）及びそれに直交する方向（臼型の横列方向である第２の方向）に複数の開口４１を形成している。すなわち複数の開口４１をマトリックス状に配列している。各開口４１は矩形の一角をテーパー状に形成した五角形状をなしている。

図４は、図３に示した多孔板４０による粉体成形時の作用について示す平面図である。
図２の（４）加圧成形，（５）原点復帰／脱型の段階では、開口４１の内側に臼型３１及び臼型３１から脱型された成形体３５が位置し、その後、図２の（１）フィーダ前進／押し出しの工程で、多孔板４０がフィーダ３６と共に押し出されることによって、成形体３５は矢印Ａ方向（多孔板４０に対する相対方向）に移動する。その後、さらに多孔板４０が矢印Ｆ方向に前進することによって、成形体３５は多孔板４０と共に矢印Ｂ方向に移動する。

このようにして、臼型３１の縦列方向である第１の方向の直線Ｌ１から平行にずれた直線Ｌ２に沿って成形体３５がダイス３０の上面を移動するので、成形体３５は臼型３１の上方を通過することなく、したがってそれに引っ掛かることもなく、そのまま押し出されることになる。

図５は多孔板４０の裏面側の構成を示すための三面図である。多孔板４０の裏面の両側部には、押し出し方向Ｆに延びる段差部４２を形成している。多孔板４０の主要な底面ＢＳと段差部４２の底面とのギャップＧは例えば５０〜５００μｍ程度である。

この多孔板４０は段差部４２の底面で、図２に示したダイス３０の上面を摺動することになる。そのため、多孔板４０の前縁ＦＳ、開口４１及び主要な底面ＢＳがダイス３０の上面に接しない。そのため、多孔板４０の前縁ＦＳ及び開口４１が、擦り切り板３７によって既に平坦化された臼型３１上面の粉体の平坦性を損なうことがない。

《第２の実施形態》
図６は、第２の実施形態に係る粉体成形装置で用いる多孔板５０の平面図である。多孔板５０の押し出し方向の最前列には丸孔形状の開口５２を形成していて、第２列以降は第１の実施形態の場合と同様のテーパー形状部を有する開口５１を配列形成している。

このように、多孔板５０の最前列の開口５２については、他の臼型の上方を通過することがないので単に成形体を押し出し方向に直進させるだけでよく、そのため、加工し易い丸孔としている。

《第３の実施形態》
図７は第３の実施形態に係る粉体成形装置に用いる多孔板の平面図である。図３に示した例では、多孔板４０に対してそれぞれ個別の開口４１を縦横に配列したが、図７の例では、多孔板６０の押し出し方向（第１の方向）Ｆに対して直交方向（第２の方向）に複数の開口を連結したような形状の開口６１を形成している。このように開口６１は複数のＶ字型の谷が並ぶラチェット形状となるので、多孔板６０が押し出し方向Ｆに押し出された際、それぞれの成形体は上記Ｖ字型の谷部分に収まり、その状態で多孔板６０とともに押し出される。そのため、このように押し出し方向Ｆに対して直交方向（第２方向）に連結されていても、成形体が隣のＶ字型の領域に乗り越えることはない。

《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態に係る粉体成形装置における多孔板に関連する部分の構成図である。この例では、多孔板７０に対して押し出し方向（第１方向）Ｆ及びそれに直交する第２方向に複数の丸孔形状の開口７１を配列形成している。多孔板７０は、横送り用シリンダ７４によって、図における左右方向に移動自在に構成されている。また、多孔板７０は、フィーダ３６と共に縦送り用アクチュエータ７３によって、押し出し方向Ｆ方向に移動自在に設けられている。このような多孔板７０及びその駆動機構を用いて粉体成形を行う場合、図２の（１）に示した「フィーダ前進／押し出し」工程で、多孔板７０は横送りシリンダ７４によって図における左右方向に所定量移動され、その後にアクチュエータ７３によって押し出し方向Ｆへ移動される。これによって、多孔板７０の開口７１によって各成形体が臼型の上方を通過することなく、ダイス３０の上面を移動して所定の収集領域へ押し出されることになる。

なお、各成形体が臼型の上方を通過しない経路をとれば、横送りシリンダ７４による移動と縦送りアクチュエータ７３による押し出しとをほぼ同時に行ってもよい。

なお、上記実施の形態では多孔板が成形体を押し出す第１の方向がフィーダの移動方向と同じ方向となっているが、これに限るものではなく、多孔板をフィーダの移動方向と直交する方向に移動可能にし、フィーダの移動方向と直交する方向に成形体を押し出すようにしてもよい。

特許文献１に示されている粉体成形装置を含む従来の一般的な粉体成形装置の構成を示す図である。 第１の実施形態に係る粉体成形装置の構成及び粉体成形体の製造方法を示す図である。 図２に示した粉体成形装置に用いる多孔板４０の平面図である。 図３に示した多孔板４０による粉体成形時の作用について示す平面図である。 多孔板４０の裏面側の構成を示すための三面図である。 第２の実施形態に係る粉体成形装置で用いる多孔板５０の平面図である。 第３の実施形態に係る粉体成形装置に用いる多孔板の平面図である。 第４の実施形態に係る粉体成形装置における多孔板に関連する部分の構成図である。

符号の説明

３０…ダイス
３１…臼型
３２…上型
３３…下型
３５…成形体
３６…フィーダ
３７…擦り切り板
３８…シュータ
４０…多孔板
４１，５１，５２，６１，７１…開口
４２…段差部
５０，６０，７０…多孔板
７３…アクチュエータ
７４…シリンダ
ＢＳ…底面
ＦＳ…前縁
Ｇ…ギャップ
Ｐ…粉体

Claims (5)

1. 複数の臼型を備えたダイスと、前記複数の臼型内に充填される粉体に対して加圧する上型と、成形体を前記ダイスの上面に脱型する脱型手段と、脱型された成形体を前記ダイスの上面に沿って収集領域へ押し出す押し出し手段と、を備えた粉体成形装置において、
   前記押し出し手段は、少なくとも前記臼型の上方で前記上型が通る開口を備えた板材と、第１の方向へ前記板材を前記ダイスの上面に沿って移動させる板材移動手段とで構成され、
   前記板材移動手段による前記板材の移動にともなって、前記複数の成形体が前記開口の内壁面により個別に押し出され、
   前記開口の内壁面に、前記板材の移動により前記第１の方向に対して略直交する第２の方向へ前記ダイスの上面に沿って前記成形体を移動させる案内用のテーパー部分を備えたことを特徴とする粉体成形装置。
2. 前記複数の臼型内に粉体を供給する待機位置と粉体供給位置との間で往復移動可能なフィーダを含み、前記板材は前記フィーダの前方に配置され、前記板材移動手段は前記フィーダである請求項１に記載の粉体成形装置。
3. 前記板材はその底面の一部で前記臼型の上部に当接しないように、前記板材の底面に段差を備えた、請求項１または２に記載の粉体成形装置。
4. 前記開口部は前記第２の方向に連結されている、請求項１〜３のいずれかに記載の粉体成形装置。
5. ダイスに備えられた複数の臼型内に粉体を充填し、当該粉体に対して上型により加圧して成形体を形成し、前記成形体を前記ダイスの上面に脱型し、脱型された前記成形体を前記ダイスの上面に沿って収集領域へ押し出す粉体成形体の製造方法であって、
   少なくとも前記臼型の上方で前記上型が通る開口を備えた板材と、前記臼型の縦列方向である第１の方向へ前記板材を前記ダイスの上面に沿って移動させる板材移動手段とを用い、
   前記開口の内壁面に、前記板材移動手段による前記板材の移動により前記複数の成形体を個別に押し出すとともに、前記第１の方向に対して略直交する前記臼型の横列方向である第２の方向へ前記ダイスの上面に沿って移動させる案内用のテーパー部分を備えて、前記押し出し時に、前記成形体を前記ダイス上面における前記臼型の上部以外の位置を通過させることを特徴とする粉体成形体の製造方法。

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