JP6540492B2

JP6540492B2 - 粉末供給装置

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Inventors: 学梅田; 純一古川
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Description

本発明は、粉末材料の圧縮成形を行う粉末成形装置に用いられる粉末供給装置に関する。

金属粉末等の粉末材料を圧縮成形する粉末成形装置においては、ダイスの成形穴に配置された粉末材料を、上パンチと下パンチとの間に挟み込むようにして圧縮して、粉末成形体を成形している。成形穴への粉末材料の供給は、粉末材料が貯留されるホッパーと、ホッパーから供給される粉末材料を保持してダイス上をスライドするフィーダとを有する粉末供給装置を用いて行われる。そして、粉末材料を保持するフィーダを成形穴の上方に移動させ、粉末材料をフィーダから成形穴に落下させた後、フィーダを成形穴の上方から退避させる。これにより、成形穴に充填された粉末材料をフィーダによって摺り切って、成形穴への粉末材料の充填を完了している。

また、例えば、特許文献１においては、ダイに充填した成形粉末を摺り切る際に生じる、成形粉末の不均密や粒度偏析をできるだけ小さくする工夫がなされている。具体的には、ダイに充填される成形粉末の少なくとも表層領域を、仕切部材によって、面方向における複数の小区画に区分した後、この成形粉末をフィーダボックスで摺り切るようにしている。

特開２００２−１５３９９４号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来の粉末供給装置においては、粉末材料を保持するフィーダの供給通路の開口断面形状は、成形穴の開口断面形状よりも大きく形成されている。そのため、フィーダから成形穴へ落下する粉末材料は、鉛直方向に沿って直下するだけでなく、鉛直方向に交差する方向に流動しながら落下することになる。その結果、成形穴に充填された粉末材料の各部における嵩密度に偏りが生じるおそれがある。この嵩密度の偏りは、粉末成形の精度をさらに向上させるための弊害となる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、ダイスの成形穴に充填された粉末材料の各部に、嵩密度の偏りが生じにくくすることができる粉末供給装置を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、ダイス（２）の成形穴（２１）へ粉末材料（８）を供給するための供給通路（３１）を有するフィーダ（３）を備え、
上記供給通路における少なくとも下端側部分（３１１）は、鉛直方向（Ｖ）に沿って配置されるとともに、鉛直方向（Ｖ）に沿って配置された上記成形穴の断面形状と一致する断面形状に形成されており、
上記フィーダは、上記成形穴の上方から退避した退避位置（３０１）と、上記成形穴の上方に対向する供給位置（３０２）との間を直線的にスライド可能であり、かつ、上記フィーダに設けられた配置凹部（３２）内に上下に重なって配置されて、上記供給通路の通路形成方向に直交する方向にスライドする一対の摺切板（４Ａ，４Ｂ）を有しており、
該一対の摺切板は、上記供給通路の中心を通って上記フィーダのスライド方向（Ｓ）に沿って引かれる仮想線（Ｋ）に対して互いに反対側にスライドして、上記供給通路に配置された上記粉末材料を摺り切るよう構成されている、粉末供給装置（１）にある。

上記粉末供給装置においては、ダイスの成形穴とフィーダの供給通路との関係を適切に規定している。具体的には、フィーダの供給通路における少なくとも下端側部分は、鉛直方向に沿って配置されており、この下端側部分の断面形状は、ダイスの成形穴の断面形状と一致している。これにより、供給通路から成形穴に粉末材料が供給されるときには、供給通路の少なくとも下端側部分における粉末材料は、成形穴に向かって鉛直方向に直下することができる。そして、この粉末材料が、鉛直方向に交差する方向に流動することを抑制することができる。
それ故、上記粉末供給装置によれば、ダイスの成形穴に充填された粉末材料の各部に、嵩密度の偏りが生じにくくすることができる。

なお、供給通路における少なくとも下端側部分の断面形状と、成形穴の断面形状とが一致しているとの表現は、両者が完全に一致している場合だけでなく、両者が所定の許容誤差の範囲内において一致している場合も含む。

実施形態にかかる、粉末供給装置を、フィーダのスライド方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダがホッパーの下方に対向する粉末供給装置を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダがセンサの下方に対向する粉末供給装置を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダが成形穴の上方に対向する粉末供給装置を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダにおける一対の摺切板が粉末材料を摺り切った状態の粉末供給装置を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダにおける一対の摺切板が粉末材料を摺り切った状態の粉末供給装置を、フィーダのスライド方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、粉末材料を摺り切る前の一対の摺切板を、上方から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、粉末材料を摺り切った後の一対の摺切板を、上方から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、フィーダが粉末材料を摺り切った状態の粉末供給装置を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、粉末成形体を成形した上パンチと下パンチとの周辺を、フィーダのスライド方向に直交する方向から見た状態で示す断面説明図。実施形態にかかる、従来の粉末供給装置を示す断面説明図。確認試験にかかる、試験品及び比較品について、粉末成形体の成形回数（回）と、粉末成形体の円盤部の８ヵ所における厚みの平均値（ｍｍ）との関係を示すグラフ。確認試験にかかる、比較品について、粉末成形体の円盤部の周方向における８ヵ所の測定位置における厚み（ｍｍ）を示すグラフ。確認試験にかかる、試験品について、粉末成形体の円盤部の周方向における８ヵ所の測定位置における厚み（ｍｍ）を示すグラフ。確認試験にかかる、比較品について、粉末成形体の８ヵ所の測定位置における厚みの最大値と厚みの最小値との差を示すグラフ。確認試験にかかる、試験品について、粉末成形体の８ヵ所の測定位置における厚みの最大値と厚みの最小値との差を示すグラフ。

上述した粉末供給装置にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
本形態の粉末供給装置１は、図１、図２に示すように、ダイス２の成形穴２１へ粉末材料８を供給するための供給通路３１を有するフィーダ（３）を備える。供給通路３１の下端側部分３１１を含む全体は、鉛直方向Ｖに沿って配置されるとともに、鉛直方向Ｖに沿って配置された成形穴２１の断面形状と一致する断面形状に形成されている。

以下に、本形態の粉末供給装置１についてさらに詳説する。
図１０に示すように、粉末供給装置１は、ダイス２、下パンチ２５及び上パンチ２６を備える粉末成形装置１０において用いられる。下パンチ２５は、ダイス２の成形穴２１内に下方から配置されて、成形穴２１内の粉末材料８を下方から圧縮するものである。上パンチ２６は、成形穴２１内に上方から配置されて、成形穴２１内の粉末材料８を上方から圧縮するものである。

粉末供給装置１によってダイス２の成形穴２１に供給される粉末材料８は、金属粉末である。粉末成形装置１０においては、成形穴２１に供給された金属粉末を、下パンチ２５及び上パンチ２６によって加圧圧縮することにより、金属粉末成形体が成形される。この金属粉末成形体は、小型であり、成形精度を向上させることにより、切削加工を行わずに製品にすることができるものである。
図１、図２に示すように、粉末供給装置１は、フィーダ３の他にホッパー５を備える。ホッパー５は、フィーダ３の供給通路３１へ粉末材料８を流下させるための貯留通路５１を有するものである。

ダイス２と下パンチ２５とは、成形穴２１内であって、ダイス２の上面と下パンチ２５の上面との間に、所定の容積のキャビティ２１１を形成するよう、アクチュエータによって相対的に移動可能である。キャビティ２１１には、粉末成形体８１を成形するための粉末材料８が充填される。
フィーダ３は、ホッパー５と分離して設けられており、ホッパー５の下方位置と、成形穴２１の上方の位置とにスライドする。

図１、図２に示すように、フィーダ３の供給通路３１は、粉末材料８を、鉛直方向Ｖにのみ直下（流下）させ、鉛直方向Ｖに交差する方向には流動させないことを目的として形成されている。供給通路３１の全体は、鉛直方向Ｖに沿って配置されるよう直線状に形成されているとともに、ダイス２の成形穴２１の断面形状と一致する断面形状に形成されている。成形穴２１及び供給通路３１は、円形状の断面を有する円柱形状に形成されている。ダイス２は、プレート状ダイス２２と、プレート状ダイス２２よりも耐摩耗性に優れる、ダイス本体としてのリング状ダイス２３とに分割されている。成形穴２１はリング状ダイス２３において形成されており、リング状ダイス２３はプレート状ダイス２２内に埋設されている。

図１に示すように、ホッパー５の貯留通路５１は、その通路形成方向が鉛直方向Ｖに平行になるよう配置されている。そして、ホッパー５は、貯留通路５１内における粉末材料８の貯留量が必要最小限になる形状に形成されている。貯留通路５１の下端側部分５１１は、供給通路３１の断面形状と一致する断面形状に形成されており、貯留通路５１の上端側部分５１２は、下端側部分５１１よりも拡径して形成されている。また、下端側部分５１１と上端側部分５１２との間には、テーパ状の中間部分５１３が形成されている。上端側部分５１２の断面形状は下端側部分５１１の断面形状との相似形であり、中間部分５１３は下方に向かうに連れて円錐状に絞られて形成されている。
ホッパー５の貯留通路５１の下端側部分５１１の内径と、フィーダ３の供給通路３１の内径とは、ダイス２の成形穴２１の内径と、所定の許容誤差の範囲内において同じである。

本形態の粉末供給装置１においては、フィーダ３の供給通路３１及びホッパー５の貯留通路５１を、ダイス２の成形穴２１と同様に鉛直方向Ｖに沿って形成している。そして、ホッパー５の貯留通路５１の下端側部分５１１の断面形状と、フィーダ３の供給通路３１の断面形状と、ダイス２の成形穴２１の断面形状とを、所定の許容誤差の範囲内において互いに一致させている。

これにより、貯留通路５１から供給通路３１へ粉末材料８を流下させるときには、粉末材料８を鉛直方向Ｖに直下させることができる。また、供給通路３１から成形穴２１に粉末材料８を流下させるときにも、粉末材料８を鉛直方向Ｖに直下させることができる。そして、ホッパー５からフィーダ３に粉末材料８を受け渡すとき、及びフィーダ３から成形穴２１に粉末材料８を受け渡すときのいずれにおいても、粉末材料８が、鉛直方向Ｖに交差する方向に流動することを抑制することができる。そのため、ダイス２の成形穴２１に充填された粉末材料８の周方向の各部に、嵩密度の偏りが生じにくくすることができる。その結果、粉末材料８から成形される粉末成形体８１の周方向の各部の厚みにばらつきが生じにくくなり、粉末成形体８１の成形精度を向上させることができる。
なお、周方向とは、成形穴２１の鉛直方向に向けられた中心軸線の周りの方向のことをいい、粉末成形体８１の厚みとは、成形穴２１のキャビティ２１１の深さによって形成される厚みのことをいう。

図１、図２に示すように、ホッパー５の下端側部分５１１の上下に一対に設けられた凹部５３には、上下一対のシャッター６Ａ，６Ｂが配置されている。各シャッター６Ａ，６Ｂには、貯留通路５１の一部を形成する通路形成穴６１が形成されている。通路形成穴６１の断面形状は、貯留通路５１の断面形状と一致している。各シャッター６Ａ，６Ｂは、ホッパー５の各凹部５３内を、鉛直方向Ｖに直交する水平方向にスライドする。各シャッター６Ａ，６Ｂは、通路形成穴６１の中心が貯留通路５１の中心と一致して通路形成穴６１が貯留通路５１の一部を形成する開位置６０１と、通路形成穴６１の中心が貯留通路５１の中心から外れて貯留通路５１を閉塞する閉位置６０２とにスライド可能である。各シャッター６Ａ，６Ｂは、アクチュエータによって、開位置６０１と閉位置６０２との間でスライド可能である。

各シャッター６Ａ，６Ｂにおける通路形成穴６１に配置される粉末材料８は、各シャッター６Ａ，６Ｂのスライドに伴って、ホッパー５の各凹部５３内において移動する。そのため、各シャッター６Ａ，６Ｂの厚みをできるだけ薄くすることにより、粉末材料８の移動を少なくすることができる。

また、図１、図２に示すように、上下一対のシャッター６Ａ，６Ｂが閉位置６０２にあるとき、上側のシャッター６Ａと下側のシャッター６Ｂとの間には、貯留通路５１の一部が通路形成方向に仕切られて、一定の容積の計量通路部５２が形成される。計量通路部５２には、フィーダ３の供給通路３１へ流下させるための略一定の質量の粉末材料８が計量される。上側のシャッター６Ａ及び下側のシャッター６Ｂが閉位置６０２にあって、計量通路部５２内に略一定の質量の粉末材料８が計量された後には、下側のシャッター６Ｂを閉位置６０２から開位置６０１にスライドさせることにより、計量通路部５２内に計量された粉末材料８を、フィーダ３の供給通路３１へ流下させることができる。そして、貯留通路５１から供給通路３１には、計量通路部５２内に計量された略一定の質量の粉末材料８が供給される。

計量通路部５２の容積は、成形穴２１に形成されるキャビティ２１１の容積と同等にすることができる。言い換えれば、計量通路部５２において計量が行われる粉末材料８の量は、１回の成形において、キャビティ２１１に供給される粉末材料８の量と同等にすることができる。
また、上述したように、ホッパー５の計量通路部５２の内径とダイス２の成形穴２１の内径とは、所定の許容誤差の範囲内において同じにしている。そのため、計量通路部５２の高さ寸法（上下一対のシャッター６Ａ，６Ｂの内側面同士の間隔）は、成形穴２１に形成されるキャビティ２１１の高さ寸法と、所定の許容誤差の範囲内において同じになる。

図１１に示すように、従来の粉末供給装置９においては、次の傾向がある。すなわち、ホッパー９５における粉末材料８の貯留量が多い場合には、ホッパー９５における粉末材料８からフィーダ９３における粉末材料８に作用する自重が大きくなる。そして、フィーダ９３からダイス９２の成形穴９２１に供給される粉末材料８の嵩密度が高くなる傾向にある。一方、ホッパー９５における粉末材料８の貯留量が少なくなった場合には、ホッパー９５における粉末材料８からフィーダ９３における粉末材料８に作用する自重が小さくなる。そして、フィーダ９３からダイス９２の成形穴９２１に供給される粉末材料８の嵩密度が低くなる傾向にある。

これに対し、本形態の粉末供給装置１においては、フィーダ３とホッパー５とを分離し、ホッパー５においては、上下一対のシャッター６Ａ，６Ｂによって計量通路部５２を形成している。そして、ホッパー５の貯留通路５１からフィーダ３の供給通路３１には、計量通路部５２内に計量された略一定の質量の粉末材料８が逐次供給される。これにより、ホッパー５の貯留通路５１における粉末材料８の貯留量が変化する場合においても、フィーダ３の供給通路３１においては、規定量の粉末材料８を保持することができる。
そして、供給通路３１から成形穴２１に粉末材料８を繰り返し供給する際に、供給通路３１における粉末材料８に作用する自重の変動量を小さく抑えることができる。これにより、フィーダ３からダイス２の成形穴２１に供給される粉末材料８の嵩密度が、粉末成形を行うごとに変化しにくくすることができる。そのため、粉末材料８によって成形される粉末成形体８１の厚みに、成形を行うごとのばらつきが生じにくくすることができる。

図２、図４に示すように、フィーダ３は、ホッパー５の下方に対向する受取位置３０１と、成形穴２１の上方に対向する供給位置３０２との間を、水平方向に沿って直線的にスライド可能である。受取位置３０１は、成形穴２１の上方から退避した退避位置３０１の一態様である。フィーダ３は、シリンダー、モータ等のアクチュエータによって、受取位置３０１と供給位置３０２との間で繰り返しスライド可能である。フィーダ３は、受取位置３０１においてホッパー５から粉末材料８を受け取り、供給位置３０２において成形穴２１へ粉末材料８を供給する。

図１、図２、図６〜図８に示すように、フィーダ３の下側部分に設けられた配置凹部３２には、上下に重なる一対の摺切板４Ａ，４Ｂが配置されている。一対の摺切板４Ａ，４Ｂには、供給通路３１の一部を形成する通路形成穴４１が形成されている。通路形成穴４１の断面形状は、供給通路３１の断面形状と一致している。各摺切板４Ａ，４Ｂは、フィーダ３の配置凹部３２内を、鉛直方向Ｖに直交する水平方向にスライドする。各摺切板４Ａ，４Ｂは、図７に示すように、通路形成穴４１の中心が供給通路３１の中心と一致して通路形成穴４１が供給通路３１の一部を形成する開位置４０１と、図６、図８に示すように、通路形成穴４１の中心が供給通路３１の中心から外れて供給通路３１を閉塞する閉位置４０２とにスライド可能である。各摺切板４Ａ，４Ｂは、アクチュエータによって、開位置４０１と閉位置４０２との間でスライド可能である。

図１、図２、図４に示すように、フィーダ３の上面には、フィーダ３が受取位置３０１から供給位置３０２へスライドする際に、フィーダ３の供給通路３１の上方開口部を閉塞するための閉塞プレート４５が設けられている。閉塞プレート４５には、供給通路３１の内径と同じ内径の貫通穴４５１が形成されている。閉塞プレート４５は、アクチュエータによって、図１、図２に示すように、貫通穴４５１が供給通路３１と連通される連通位置４０３と、図４に示すように、閉塞プレート４５が供給通路３１の上方開口部を閉塞する閉塞位置４０４とにスライド可能である。
閉塞プレート４５を用いることにより、フィーダ３が受取位置３０１から供給位置３０２へスライドするときに、フィーダ３の供給通路３１内に上方から異物が混入することを防止することができる。

図７、図８に示すように、一対の摺切板４Ａ，４Ｂは、供給通路３１の中心を通ってフィーダ３のスライド方向Ｓに沿って引かれる仮想線Ｋに対して互いに反対側にスライドする。そして、一対の摺切板４Ａ，４Ｂが開位置４０１から閉位置４０２へスライドするときには、各摺切板４Ａ，４Ｂによって供給通路３１に配置された粉末材料８が摺り切られる。また、図９に示すように、フィーダ３が供給位置３０２から受取位置３０１へ戻るときには、フィーダ３によって成形穴２１のキャビティ２１１内における粉末材料８が摺り切られる。

本形態の上側の摺切板４Ａと下側の摺切板４Ｂとは、フィーダ３のスライド方向Ｓに対して直交する水平方向に、仮想線Ｋに対して互いに反対側にスライドする。そして、ダイス２の成形穴２１に供給される粉末材料８は、フィーダ３のスライド方向Ｓと、各摺切板４Ａ，４Ｂのスライド方向との３つの方向に摺り切られる。なお、上側の摺切板４Ａと下側の摺切板４Ｂとは、フィーダ３のスライド方向Ｓに対して所定の傾斜角度を有する水平方向に、仮想線Ｋに対して線対称になる互いに反対側にスライドさせることもできる。また、例えば、フィーダ３と上側の摺切板４Ａと下側の摺切板４Ｂとは、水平方向において互いに１２０°異なる方向にスライドさせることもできる。

また、フィーダ３には、一対の摺切板４Ａ，４Ｂを設ける代わりに、フィーダ３が成形穴２１の上方から退避するときにスライドする方向とは反対方向にスライドする１つの摺切板を設けることもできる。
また、フィーダ３には、互いに反対側にスライドする一対の摺切板４Ａ，４Ｂを設けるとともに、フィーダ３が成形穴２１の上方から退避するときにスライドする方向とは反対方向にスライドする１つの摺切板を設けることもできる。

フィーダ３の下側部分における配置凹部３２は、フィーダ３の下面よりも若干上側に形成されている。そして、下側の摺切板４Ｂが、フィーダ３の下面においてダイス２に直接接触しないようにしている。
また、一対の摺切板４Ａ，４Ｂにおける通路形成穴４１に配置される粉末材料８は、各摺切板４Ａ，４Ｂのスライドに伴って、フィーダ３の配置凹部３２内において移動する。そのため、各摺切板４Ａ，４Ｂの厚みをできるだけ薄くすることにより、粉末材料８の移動を少なくすることができる。

図１１に示すように、従来の粉末供給装置９においては、フィーダ９３が成形穴９２１の上方から退避する動作によってのみ、成形穴９２１内に流下した粉末材料８が摺り切られている。そのため、成形穴９２１内において、フィーダ３が粉末材料８を摺り切るためにスライドした方向に位置する粉末材料８の部分の嵩密度は、その周囲における粉末材料８の嵩密度に比べて高くなるといった傾向がある。

本形態の粉末供給装置１においては、フィーダ３によって粉末材料８の摺切りを行うだけでなく、フィーダ３が粉末材料８の摺切りを行う方向とは違う方向にも、一対の摺切板４Ａ，４Ｂによって意図的に摺切りを行うようにしている。すなわち、フィーダ３による摺切りを行う以外に、一対の摺切板４Ａ，４Ｂによる摺切りを行い、供給通路３１内又は成形穴２１内における粉末材料８を、互いに異なる３つの方向に摺り切るようにしている。
これにより、成形穴２１に形成されるキャビティ２１１内において、粉末材料８の嵩密度が高くなる部分を３つの水平方向に分散させることができる。そのため、キャビティ２１１内に充填された粉末材料８の周方向の各部における嵩密度の偏りを抑制することができる。

また、図３に示すように、本形態の粉末供給装置１は、粉末材料８が供給通路３１内にあることを検知するセンサ７を備えている。センサ７は、ダイス２、ホッパー５又は粉末供給装置１の架台等に取り付けられている。センサ７とダイス２の上面との間隔は一定に保たれている。センサ７は、フィーダ３の供給通路３１内に配置された粉末材料８の表面高さ位置を検知する。
センサ７は、受取位置３０１と供給位置３０２との間をスライドするフィーダ３のスライド経路の途中において、フィーダ３に対向可能である。フィーダ３は、受取位置３０１と供給位置３０２との間において、センサ７に対向する中間位置３０３に停止可能である。フィーダ３は、図２に示すように、受取位置３０１においてホッパー５から供給通路３１に粉末材料８を受け取り、図３に示すように、中間位置３０３においてセンサ７による供給通路３１内の粉末材料８の量の検知を受け、図４に示すように、供給位置３０２において供給通路３１から成形穴２１へ粉末材料８を供給する。

本形態のセンサ７は、レーザー光の照射及び反射を利用して、センサ７から被測定物までの距離を測定することができるレーザー測長センサである。そして、センサ７は、供給通路３１内の粉末材料８の表面高さ位置を検知することによって、ホッパー５の計量通路部５２によって計量された規定の範囲内の粉末材料８が、供給通路３１内にあるか否かを検知するよう構成されている。なお、センサ７には、レーザー測長センサ以外にも、センサ７から被測定物までの距離を測定することができる種々の非接触式のセンサを用いることができる。

センサ７を用いることにより、フィーダ３の供給通路３１に、計量通路部５２によって複数回計量が行われた量の粉末材料８が保持されているか否かを確認することができる。言い換えれば、供給通路３１内に保持される粉末材料８の質量の変化が、規定の範囲としての許容誤差の範囲内になるようにすることができる。この許容誤差の範囲は、例えば、計量通路部５２の１回の計量による粉末材料８の質量の範囲とすることができる。そして、供給通路３１から成形穴２１に粉末材料８を繰り返し供給する際に、供給通路３１内には、許容誤差の範囲内の粉末材料８が常に保持されるようにすることができる。これにより、供給通路３１内における粉末材料８の自重の変動量を小さく抑え、フィーダ３からダイス２の成形穴２１に供給される粉末材料８の嵩密度が、粉末成形を行うごとに変化しにくい状態を容易に形成することができる。

また、センサ７において設定する許容誤差の範囲は、計量通路部５２の１回の計量による、供給通路３１内の粉末材料８の表面高さ位置の変化分の範囲とする。この表面高さ位置の変化分の範囲は、例えば、６回の計量分の粉末材料８による表面高さ位置と、７回の計量分の粉末材料８による表面高さ位置との差の範囲とすることができる。

フィーダ３は、センサ７が規定の範囲内の粉末材料８が供給通路３１内にあることを検知した後に、受取位置３０１から供給位置３０２にスライドして、供給通路３１から成形穴２１に所定量の粉末材料８を供給するよう構成されている。そして、フィーダ３が受取位置３０１から供給位置３０２にスライドするときには、フィーダ３の供給通路３１内には、質量の変化が許容誤差の範囲内にある粉末材料８が常に保持される。

ダイス２を下パンチ２５に対して相対的に上昇させるアクチュエータ、フィーダ３をスライドさせるアクチュエータ、一対のシャッター６Ａ，６Ｂをそれぞれスライドさせるアクチュエータ、及び一対の摺切板４Ａ，４Ｂをそれぞれスライドさせるアクチュエータは、粉末供給装置１及び粉末成形装置１０の制御装置によって動作の制御が可能である。そして、粉末供給装置１における各動作は、制御装置に構築された制御プログラムに従って行われる。

次に、粉末供給装置１によってダイス２の成形穴２１に粉末材料８を供給する方法、及び粉末成形装置１０によって粉末材料８から粉末成形体８１を成形する方法について説明する。
まず、図２に示すように、ホッパー５においては、制御装置は、下側のシャッター６Ｂを閉位置６０２にするとともに上側のシャッター６Ａを開位置６０１にし、貯留通路５１の下端側部分５１１に粉末材料８を流下させる。そして、制御装置は、上側のシャッター６Ａを開位置６０１から閉位置６０２にスライドさせ、計量通路部５２内に略一定の質量の粉末材料８を計量する。また、制御装置は、フィーダ３を、受取位置３０１にスライドさせ、ホッパー５の下方に位置させる。

次いで、制御装置は、フィーダ３における一対の摺切板４Ａ，４Ｂを閉位置４０２にした状態で、下側のシャッター６Ｂを閉位置６０２から開位置６０１にスライドさせる。このとき、計量通路部５２内において略一定の質量に計量された粉末材料８は、フィーダ３の供給通路３１内に流下し、上側の摺切板４Ａの上に貯留される。そして、制御装置は、一対のシャッター６Ａ，６Ｂによって、計量通路部５２内に粉末材料８を計量する動作、及び計量通路部５２内に計量された粉末材料８をフィーダ３の供給通路３１内に流下させる動作を所定回数、繰り返し行う。

次いで、図３に示すように、制御装置は、フィーダ３を、受取位置３０１から中間位置３０３へスライドさせ、センサ７の下方に位置させる。そして、制御装置は、フィーダ３の供給通路３１内に配置された粉末材料８の表面高さ位置をセンサ７によって測定し、規定の範囲内の粉末材料８が供給通路３１内にあるか否かを検知する。センサ７によって、規定の範囲内の粉末材料８が供給通路３１内にあることが検知されたときには、制御装置は、このフィーダ３を中間位置３０３から供給位置３０２へスライドさせる。
次いで、図４に示すように、制御装置は、フィーダ３における一対の摺切板４Ａ，４Ｂを互いに反対側に向けて閉位置４０２から開位置４０１に同時にスライドさせ、粉末材料８が配置された供給通路３１を成形穴２１の上方において開口させる。

次いで、制御装置は、ダイス２を下パンチ２５に対して相対的に上昇させる。このとき、フィーダ３の供給通路３１内の粉末材料８が成形穴２１内に流下し、ダイス２の成形穴２１内に、粉末材料８が充填された所定の容積のキャビティ２１１が形成される。なお、制御装置は、ダイス２を下パンチ２５に対して相対的に上昇させた後に、一対の摺切板４Ａ，４Ｂを閉位置４０２から開位置４０１に同時にスライドさせることもできる。
次いで、図５〜図８に示すように、制御装置は、フィーダ３における一対の摺切板４Ａ，４Ｂを、互いに反対側に向けて開位置４０１から閉位置４０２にスライドさせる。これにより、フィーダ３の供給通路３１内に配置された粉末材料８が各摺切板４Ａ，４Ｂによって摺り切られる。その後、図９に示すように、制御装置は、フィーダ３を供給位置３０２から受取位置３０１にスライドさせる。このとき、キャビティ２１１内における粉末材料８がフィーダ３によって摺り切られ、キャビティ２１１への粉末材料８の充填が完了する。

次いで、図１０に示すように、制御装置は、上パンチ２６を下パンチ２５に向けて下降させる。そして、上パンチ２６が所定の位置まで下降したときには、キャビティ２１１内の粉末材料８が下パンチ２５と上パンチ２６との間に挟まれる。このとき、粉末材料８が圧縮成形されて、粉末成形体８１が成形される。次いで、制御装置は、上パンチ２６を上昇させて成形穴２１から退避させるとともに、ダイス２を下パンチ２５に対して相対的に下降させる。これにより、成形穴２１内の粉末成形体８１が取り出される。その後、粉末成形体８１は、焼成を行って製品とされる。
なお、上パンチ２６には、粉末成形体８１にインサート成形するための軸部材８２を保持させておくことができる。この場合には、軸部材８２を中央部に有する粉末成形体８１を成形することができる。

本形態においては、ホッパー５の貯留通路５１の下端側部分５１１の断面形状と、フィーダ３の供給通路３１の断面形状と、ダイス２の成形穴２１の断面形状とを、所定の許容誤差の範囲内において互いに一致させる第１の構成、フィーダ３と分離されたホッパー５に上下一対のシャッター６Ａ，６Ｂを設ける第２の構成、センサ７によって供給通路３１内の粉末材料８の量を測定する第３の構成、及びフィーダ３に一対の摺切板４Ａ，４Ｂを設ける第４の構成を、１つの実施形態に適用した。ただし、これらの構成は、別々に機能することも可能である。

例えば、第１の構成のみを有する粉末供給装置１を形成することもできる。また、第１、第２の構成を有する粉末供給装置１を形成することもできる。また、第１〜第３の構成を有する粉末供給装置１を形成することもできる。また、第１、第４の構成を有する粉末供給装置１を形成することもできる。
また、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、さらに異なる実施形態を構成することが可能である。

（確認試験）
本確認試験においては、上述した粉末供給装置１を含む粉末成形装置１０（試験品）によって定圧成形した粉末成形体８１の厚みを測定した。また、比較のために、上記第１〜第４の構成を有しない、図１１の粉末供給装置９を含む粉末成形装置（比較品）によって定圧成形した粉末成形体８１の厚みも測定した。
成形に用いる粉末材料８は、平均粒径が８０μｍであるＦｅ−Ｓｉ系の金属粉末とした。また、成形する円盤形状の粉末成形体８１の外径の狙いはφ１０ｍｍとし、厚みの狙いは２．２ｍｍとした。また、粉末成形体８１の円盤部８１１の中央部には、φ３．６ｍｍの軸部材８２をインサート成形した（図１０参照）。また、試験品及び比較品の粉末供給装置１，９において、それぞれ８０個の粉末成形体８１を成形した。

成形した粉末成形体８１の円盤部８１１の厚みは、粉末成形体８１の中心軸線周りの周方向に等間隔に設定した８ヵ所の測定位置において測定した。そして、粉末成形体８１の成形回数に応じた厚みの平均値の変化、及び粉末成形体８１の周方向における各部の厚みのばらつきを確認した。
図１２〜図１５には、試験品及び比較品について、粉末成形体８１の円盤部８１１の厚みを測定した結果を示す。

図１２には、試験品及び比較品について、粉末成形体８１の成形回数（回）と、粉末成形体８１の円盤部８１１の８ヵ所における厚みの平均値（ｍｍ）との関係を示す。同図に示すように、比較品においては、成形回数が１回目から５９回目にかけて増加していくと、粉末成形体８１の厚みの平均値がばらつきを持ちながら徐々に小さくなっている。この理由は、ホッパー９５内及びフィーダ９３内の粉末材料８が、成形回数が増えるごとに徐々に少なくなり、フィーダ９３内における粉末材料８から成形穴２１に供給された粉末材料８に対して作用する自重が徐々に小さくなるためであると考える。また、成形回数が６０回目になる時点において、ホッパー９５内に粉末材料８を補充しており、粉末成形体８１の厚みの平均値が再び大きくなっている。この理由は、ホッパー９５内に粉末材料８を補充したときには、フィーダ９３内における粉末材料８から成形穴２１に供給された粉末材料８に対して作用する自重が再び大きくなるためであると考える。

一方、試験品においては、成形回数ごとに粉末成形体８１の厚みの平均値がばらつきを持ちながらも、成形回数が増加しても粉末成形体８１の厚みの平均値が小さくなっていく傾向は見られない。比較品においては、粉末成形体８１の厚みの平均値の最大値と、粉末成形体８１の厚みの平均値の最小値との差が３１．５μｍとなったのに対し、試験品においては、粉末成形体８１の厚みの平均値の最大値と、粉末成形体８１の厚みの平均値の最小値との差が１７．５μｍとなった。この結果より、試験品においては、特に上記第１〜第３の構成による効果が有効になり、粉末成形体８１の成形回数に応じた厚みの平均値の変化が生じにくいことが分かった。

図１３には、比較品について、粉末成形体８１の円盤部８１１の周方向における８ヵ所の測定位置と、各測定位置における円盤部８１１の厚み（ｍｍ）との関係を示す。図１４には、試験品について、粉末成形体８１の円盤部８１１の周方向における８ヵ所の測定位置と、各測定位置における円盤部８１１の厚み（ｍｍ）との関係を示す。
図１３に示すように、比較品においては、４，５の測定位置における粉末成形体８１の厚みが大きくなっている。４，５の測定位置は、フィーダ３によって成形穴２１内の粉末材料８が摺り切られた方向に位置している。そのため、摺切りを行う方向の偏りに伴って、成形された粉末成形体８１の周方向の厚みにばらつきが生じたと考える。

一方、図１４に示すように、試験品においては、１〜８の測定位置における粉末成形体８１の厚みは、大きくは異なっていない。試験品においては、特に上記第４の構成による効果が有効になり、粉末成形体８１の周方向における各部の厚みのばらつきが生じにくいことが分かった。

図１５には、比較品について、図１３に示す結果に基づき、８０回成形が行われた各粉末成形体８１について、８ヵ所の測定位置における厚みの最大値と厚みの最小値との差（厚み差）（ｍｍ）を求め、この厚み差の分布をヒストグラムとして求めた結果を示す。また、図１６には、試験品について、図１４に示す結果に基づき、比較品と同様に、厚み差（ｍｍ）の分布をヒストグラムとして求めた結果を示す。
図１５、図１６に示すように、試験品における厚み差の分布は、比較品における厚み差の分布に比べて、厚み差が小さな部分に集中している。また、比較品における厚み差の平均値が３２．３μｍとなったのに対し、試験品における厚み差の平均値は１３．８μｍとなった。このことより、試験品においては、比較品に比べて、厚み寸法のばらつきを平均的に約４０％減少できることが分かった。

１粉末供給装置
２ダイス
２１成形穴
３フィーダ
３１供給通路
３１１下端側部分
５ホッパー
５１貯留通路
８粉末材料

Claims

ダイス（２）の成形穴（２１）へ粉末材料（８）を供給するための供給通路（３１）を有するフィーダ（３）を備え、
上記供給通路における少なくとも下端側部分（３１１）は、鉛直方向（Ｖ）に沿って配置されるとともに、鉛直方向（Ｖ）に沿って配置された上記成形穴の断面形状と一致する断面形状に形成されており、
上記フィーダは、上記成形穴の上方から退避した退避位置（３０１）と、上記成形穴の上方に対向する供給位置（３０２）との間を直線的にスライド可能であり、かつ、上記フィーダに設けられた配置凹部（３２）内に上下に重なって配置されて、上記供給通路の通路形成方向に直交する方向にスライドする一対の摺切板（４Ａ，４Ｂ）を有しており、
該一対の摺切板は、上記供給通路の中心を通って上記フィーダのスライド方向（Ｓ）に沿って引かれる仮想線（Ｋ）に対して互いに反対側にスライドして、上記供給通路に配置された上記粉末材料を摺り切るよう構成されている、粉末供給装置（１）。
上記フィーダは、上記供給位置から上記退避位置へスライドするときに、上記成形穴に配置された上記粉末材料を摺り切るよう構成されている、請求項１に記載の粉末供給装置。
上記フィーダと分離され、上記供給通路へ上記粉末材料を流下させるための貯留通路（５１）を有するホッパー（５）をさらに備え、
上記供給通路の全体は、鉛直方向に沿って配置されるよう直線状に形成されているとともに、上記成形穴の断面形状と一致する断面形状に形成されており、
上記貯留通路における少なくとも下端側部分（５１１）は、鉛直方向に沿って配置されるとともに、上記供給通路の断面形状と一致する断面形状に形成されている、請求項１又は２に記載の粉末供給装置。
上記ホッパーは、上記貯留通路の一部を、通路形成方向に分断するよう一定の容積の計量通路部（５２）に仕切る上下一対のシャッター（６Ａ，６Ｂ）を有しており、
上記貯留通路から上記供給通路には、上記計量通路部内に計量された上記粉末材料が供給される、請求項３に記載の粉末供給装置。
上記粉末材料が上記供給通路内にあることを検知するセンサ（７）をさらに備え、
該センサは、上記計量通路部によって計量された規定の範囲内の上記粉末材料が上記供給通路内にあることを検知するよう構成されており、
上記フィーダは、上記センサが上記規定の範囲内の上記粉末材料が上記供給通路内にあることを検知した後に、上記成形穴の上方にスライドして、上記供給通路から上記成形穴に上記粉末材料を供給するよう構成されている、請求項４に記載の粉末供給装置。