JP5592711B2

JP5592711B2 - 粉末成形品のばり取り装置

Info

Publication number: JP5592711B2
Application number: JP2010139567A
Authority: JP
Inventors: 寿夫吉岡; 佳央美川
Original assignee: Kyocera Corp; Sanwa System Engineering Co Ltd
Current assignee: Kyocera Corp; Sanwa System Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP2012000660A

Description

本発明は、金属、セラミックス等の微粉末を圧縮成形して焼成し、超硬チップや精密機械部品等を製造する際の前半工程である粉末の圧縮成形段階において、成形品（以下、「中間製品）に発生する「ばり（はみだし部分）」を除去する装置に関する。

金属、セラミックス等の微粉末にワックス等のバインダを混合して作製した造粒粉をプレス機の金型内に充填し、圧縮成形することが行われている。圧縮成形された中間製品は焼成炉において焼成処理して機械加工用の超硬チップや精密機械部品等とする。

圧縮成形の際、微粉末に作用する圧力によって微粉末が金型のわずかな隙間にはみ出し、「ばり」と称するはみ出し部分が発生する。これは製品には不要、かつ有害な部分であるから、焼成処理前に除去することが必要である。

特許文献１には、圧縮成形後、プレス機に設けられた「ばり取り装置」により中間製品のばり（同文献によれば、ばりは「フラッシング」とも称する）取りを行うことが記載されている。この「ばり取り装置」は、プレス機の上部ヘッドに接続して取り付けられた中空円筒状のもので、内部は真空源と空気供給源とに接続され、成形後の中間製品の周囲に脈動する空気流を吹きつけ、ばりを分離するとともに真空によって吸い出して除去するようになっている。

特表２００１−５０２２３８号公報

特許文献１に記載のばり取り装置は、空気流に脈動を発生させるためにタービン翼状のロータを内蔵させるなど、かなり複雑な構成であり、コスト高となるばかりでなく装置の小型化が難しく、金型や中間製品の寸法がある程度大きくないと適用できない。

本発明は、圧縮成形された成形品のばりを成形機上で除去することにより、ばり取り工程の工数を低減でき、また金型あるいは圧縮用プレス機の小型化が可能な粉末成形製品のばり取り装置を実現することを目的とする。

請求項１に記載の本発明は、ダイの上下に上パンチ、下パンチを配置し、上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形し、その成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り装置において、前記ダイの上面あるいは下面に、前記上パンチおよび下パンチを囲むように多数の樹脂製の素線を植設した複数のブラシを配置するとともに、各ブラシに各々の素線方向を主成分とする機械的な振動を与える振動手段を設け、該振動手段により振動させたブラシの先端を前記上パンチもしくは下パンチの外面に沿わせて、前記成形品に生じているばりに突き当ててそのばりを除去するとともに、前記振動手段は、ブラシを保持するブラシホルダ内に収納された振動モータを含み、前記ブラシホルダは板ばねを介して保持され、ブラシがその素線に垂直方向に首を振ることができることを特徴とするものである。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記上下パンチに向けて空気流を当てる空気噴出手段を更に設け、除去されたばりを前記空気流により吹き飛ばすように構成されていることを特徴とする粉末成形品のばり取り装置である。

本発明によれば、上下のパンチで成形品を保持した状態で、成形品のばりを除去するので、硬度が大きくなる前にばりを除去することが可能になり、その結果、いわゆるばり取りが容易になる。また、ばりを除去するための工数を低減することができる。そして、ブラシをその素線方向に振動させればよいので、寸法の小さい金型あるいは小型の成形機にも容易に適用することができ、かつ粉末成形品の品質を維持することができるという、すぐれた効果を奏する。

本発明の実施に使用するプレス機の正面図である。図１のプレス機の金型部分を示す説明図である。その拡大図である。本発明に係るばり取り装置の正面図である。その平面図である。そのばり取り装置におけるブラシユニットの平面図である。そのばり取り装置における取り付け枠および吹き出し枠を示す斜視図である。そのばり取り装置における吹き出し枠を一部破断して示す斜視図である。

ばりは、圧縮成形加工の際に金型からはみ出した、加圧を受けていない部分である。微粉末はバインダと混合されているので、加水反応により圧縮成形後、時間とともに硬くなるが、成形直後はまだ柔らかく、軽く擦るだけで剥離するので、除去するのが容易である。しかも本発明では、製品となる部分が上下パンチにはさまれたままの状態でばりを除去するから、製品の一部を欠落させるおそれはなく、不要な部分だけを除去できる。またこの除去装置をさらに上下方向に移動させることで、上下パンチの側面を常時清掃することもできる。

本発明におけるばり取りは、一例として、ブラシを保持するブラシホルダ内に小型の振動モータを収納し、所定の径のブラシを素線方向に振動させ、素線の先端をばりの部分に軽く接触させる。したがって素線の先端はばりに対して突き当てられる。こうして柔らかいばりを剥離させるとともに、ブラシホルダを板ばねを介して取り付けることにより振動の際にブラシが素線に垂直方向にも首を振ることで剥離したばりを拭うようにして除去する。さらにブラシに沿って上下パンチに向けて気流を噴射させてブラシの素線を波うたせ、剥離作用を促進すると同時に剥離したばりの除去を行うのである。

ブラシの素線はナイロン等の樹脂の糸である。素線の径は０．０５〜０．３ｍｍの範囲が好ましい。これ以上太いと剛性が高くなって気流によって波うたない。またこれ以上細いと接触しても剥離させる力が不足する。

以下、本発明を図に示す具体例に基づいて説明する。まず、本発明に係る装置について説明すると、図１は本発明を実施するために使用できるプレス機の正面図である。フレーム１の高さ方向のほぼ中間に中間フレーム１１が固定され、これを貫通して上下方向に４本のガイドバー１２が設けられている。フレーム１の高さは約１６００ｍｍ、幅は５４０ｍｍである。

この図では示されていないが、中間フレーム１１の中央にはダイが設けられている。上ラム２、下ラム５はそれぞれこのガイドバー１２に沿って、ボールねじによる駆動機構２１，５１により昇降する。上ラム２および下ラム５にはパンチホルダを介して上パンチ３およびこの図には示されていないが下パンチが取り付けられ、上下パンチとダイで形成される空間内に粉末が充填され、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮、成形する。パンチによる圧縮の後、下ラム５に取り付けた磁歪アクチュエータ５２を使用して衝撃力によるさらなる圧縮を加えることもできる。なお、磁歪アクチュエータ５２は、上ラム２に設けてもよい。

符号７は追って詳しく説明するばり取り装置、符号７２はその昇降機構である。昇降機構７２の種類については特に限定しないが、ＮＣ制御による空気圧シリンダ、サーボモータによる電動ねじ機構など公知のものが使用できる。いずれの場合も、例えば上パンチ３に追随して昇降する機能と、ばり取り作業の際、上下方向に必要距離移動する機能とが必要である。この移動距離は正味１０〜１５ｍｍ程度であるから、上下方向のストロークとしては５０ｍｍ程度あれば充分である。

図２はこのプレス機の金型部分を示す説明図であり、符号４はダイ、符号３は上パンチ、符号６は下パンチ、符号Ｐは粉末、符号Ｇはこれを圧縮して得られる中間製品である。

先ず図２の（ａ）に示すように下パンチ６とダイ４とで形成されるくぼみの中に粉末Ｐが充填され、つぎに（ｂ）に示すように上方から上パンチ３が下降して粉末Ｐを圧縮し、中間製品Ｇができる。つづいてダイ４を下降させるか、あるいは中間製品Ｇを保持したまま上下パンチ３，６を上昇させれば、中間製品Ｇの輪郭部分はダイ４の上部に現れる。

図３（ａ）は図２の（ｂ）に相当する圧縮成形段階における拡大図である。例えば上下パンチ３，６の径を１．８〜８．２ｍｍとすると、上下パンチ３，６の外周面とダイ４の内周面との隙間ｇ（片側）は５〜１０μｍ程度である。圧縮成形の際の圧力によってこの隙間ｇに微粉末が侵入し、ばりＦが形成される。

図３（ｂ）は図２の（ｃ）に対応する同じく拡大図で、中間製品Ｇと共にばりＦがダイ４の上部に現れている。本発明では、この状態でばり取りを行うのである。

図４はばり取り装置７を示す正面図、図５はその平面図である。矩形枠状もしくは方形枠状の取り付け枠７１が上下パンチ３，６を囲むように配置され、昇降アーム７２１を介して昇降機構７２により昇降する。

取り付け枠７１の下面には複数のブラシユニット７３が、ブラシの先端が上下パンチを囲むように配置されている。さらに、取り付け枠７１からは、吊り下げ部材７４１を介して空気の噴出する吹き出し枠７４が吊り下げられ、吹き出し枠７４には圧縮空気のエアホース７４２が接続されている。

図６はブラシユニット７３を示す平面図である。ナイロン等の樹脂の繊維を素線とし、かつそれらの素線を束ねたブラシ７３１は振動モータ７３２に固定され、板ばね７３３を介してブラシホルダ７３４に取り付けられ、さらにブラシ７３１の繊維方向（素線方向）の調整機構７３５を介して取り付け枠７１に固定されている。

振動モータ７３２は携帯電話等に使用される円板形の小型モータで、例えば特開２００２−２０５０１２号公報、特開２００５−３０５２６１号公報等に記載されている。ブラシ７３１は板ばね７３３を介して取り付けられているため、振動モータ７３２が作動すると先端の振動は図６で符号ａで示した素線方向が主成分となるが、板ばね７３３のたわみによって若干首を振るために符号ｂで示したブラシ７３１の素線と垂直方向の成分を持った振動も伴うため、ａ方向の接触で剥離したばりの粉末をｂ方向の成分で拭って除去することができる。ａ，ｂ成分の割合はブラシ７３１とブラシホルダ７３４との距離によって変化するので、板ばね７３３のたわむ部分の距離ｄは重要であり、上記の除去作用が生じるように調整される。

図７は取り付け枠７１および吹き出し枠７４を示す斜視図、さらに図８は吹き出し枠７４のみを示す斜視図である。吹き出し枠７４は上下パンチ３，６を囲む矩形状もしくは方形状の枠体で、その枠部分の断面は内側に向けて開口した形状である。その開口部がブラシ先端付近を向くように取り付け枠７１から吊り下げ部材７４１を介して吊り下げられており、圧縮空気のエアホース７４２が接続されている。したがって、噴出した気流はブラシ先端付近に向かい、剥離したばりの粉末を吹き飛ばす。さらに、この気流はブラシ７３１の素線方向でもあるから、ブラシ素線が気流によって波うち、したがって、ブラシ素線の振動が助長され、ばりの剥離、除去を促進する。

なお、整流板等を使用して気流の向きを制御できる場合は、中心ではなくやや斜め方向に向けるようにすると上下パンチ３，６の周囲で気流が渦を生じ、粉塵が飛散しないので好都合である。

粉末の飛散による周囲の環境対策として、図４に示したように取り付け枠７１から防塵フード７５を垂らしてカーテンとし、吸気して排出するようにするとよい。

１…フレーム、２…上ラム、３…上パンチ、４…ダイ、５…下ラム、６…下パンチ、７…ばり取り装置、１１…中間フレーム、１２…ガイドバー、２１、５１…（ボールねじによる）駆動機構、５２…磁歪アクチュエータ、７１…取り付け枠、７２…昇降機構、７３…ブラシユニット、７４…吹き出し枠、７５…防塵フード、７２１…アーム、７３１…ブラシ、７３２…振動モータ、７３３…板ばね、７３４…ブラシホルダ、７３５…調整機構、７４１…吊り下げ部材、７４２…エアホース、Ｆ…ばり、Ｇ…中間製品、Ｐ…粉末。

Claims

ダイの上下に上パンチ、下パンチを配置し、上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形し、その成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り装置において、
前記ダイの上面あるいは下面に、前記上パンチおよび下パンチを囲むように多数の樹脂製の素線を植設した複数のブラシを配置するとともに、各ブラシに各々の素線方向を主成分とする機械的な振動を与える振動手段を設け、該振動手段により振動させたブラシの先端を前記上パンチもしくは下パンチの外面に沿わせて、前記成形品に生じているばりに突き当ててそのばりを除去するとともに、前記振動手段は、ブラシを保持するブラシホルダ内に収納された振動モータを含み、前記ブラシホルダは板ばねを介して保持され、ブラシがその素線に垂直方向に首を振ることができることを特徴とする粉末成形品のばり取り装置。
前記上下パンチに向けて空気流を当てる空気噴出手段を更に設け、除去されたばりを前記空気流により吹き飛ばすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形品のばり取り装置。