JP6693620B2 - Powder molding machine and powder filling method - Google Patents
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Description
本発明は、粉末成形機と粉末充填方法に関する。
本出願は、2015年9月2日出願の日本出願第2015−172915号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。The present invention relates to a powder molding machine and a powder filling method.
This application claims the priority right based on Japanese application No. 2015-172915 filed on September 2, 2015, and incorporates all the contents described in the Japanese application.
下記特許文献1、2は、給粉ボックスに加振機(振動発生機)を附随させて粉末投入時に給粉ボックスを振動させることを開示している。
The following
本開示にかかる粉末成形機は、キャビティが形成された金型と、前記金型を保持するダイプレートと、前記キャビティの上部入口形状と同一形状の下部出口を有し、ダイプレート上に設置された給粉ボックスと、前記給粉ボックスに接続され、上下方向に振動する加振機と、前記給粉ボックスの前記下部出口に設置されたシャッターとを備える。 The powder molding machine according to the present disclosure has a mold in which a cavity is formed, a die plate for holding the mold, and a lower outlet having the same shape as the upper inlet shape of the cavity, and is installed on the die plate. And a shaker connected to the powder feeding box and vibrating in the vertical direction, and a shutter installed at the lower outlet of the powder feeding box.
粉末成形機は、待機位置から粉末投入位置に移動して金型のキャビティに原料粉末(以下単に粉末と言う)を投入する給粉ボックスを備えている。 The powder molding machine includes a powder feeding box that moves from a standby position to a powder feeding position and feeds raw material powder (hereinafter simply referred to as powder) into a cavity of a mold.
その給粉ボックスからのキャビティへの粉末の投入は、自然落下によるのが一般的であるが、この方法は粉末同士がアーチ構造を形成する現象いわゆるブリッジに起因した充填密度のばらつきが懸念される。 Generally, the powder is put into the cavity from the powder feeding box by spontaneous fall, but in this method, the phenomenon that the powders form an arch structure, so-called bridge, is concerned about the dispersion of the packing density. ..
そこで、前記特許文献1、2は、給粉ボックスに加振機(振動発生機)を附随させて粉末投入時に給粉ボックスを振動させることを提案している。
Therefore,
前記特許文献1が記載している粉末成形機(粉末プレス装置)は、給粉ボックスの底部に篩を設け、キャビティに投入する粉末を篩にかけることでブリッジを起こり難くして不均一投入を抑制するものである。
The powder molding machine (powder pressing device) described in
また、前記特許文献2が記載している粉末成形機は、給粉ボックスの下部内側を縦横の仕切り板によって複数の部屋に区画し、キャビティに対する粉末投入時に給粉ボックスを振動させることでキャビティに投入された粉末に仕切り板経由で振動を伝播させて投入粉末に生じるブリッジを崩すものである。
Further, in the powder molding machine described in
焼結部品の製造では、金型のキャビティに対する粉末の充填密度を均一化することは勿論、充填された粉末中に閉じ込められる空気の量(いわゆる内包量)を減少させることも重要視される。 In the production of sintered parts, it is important not only to make the packing density of the powder in the cavity of the mold uniform, but also to reduce the amount of air trapped in the packed powder (so-called inclusion amount).
なぜなら、粉末の高密度成形や高精度成形では特に、キャビティに充填される粉末の内部に空気が閉じ込められると内包された空気が成形圧によって圧縮され、成形体を金型から抜き出したときにその空気が膨張して成形体が破損することがあるからである。 This is because, especially in high-density molding and high-precision molding of powder, when air is trapped inside the powder filled in the cavity, the enclosed air is compressed by the molding pressure, and when the molded body is extracted from the mold, This is because the air may expand and the molded body may be damaged.
内包された空気の膨張は成形体を熱処理するときにも起こり、その熱処理時に成形体が破損したり、変形(膨張)したりすることもある。 The expansion of the enclosed air occurs even when the molded body is heat-treated, and the molded body may be damaged or deformed (expanded) during the heat treatment.
その不具合を解消するために高密度部品、高精度部品の製造では成形体に内包される空気の量を減少させることが要求されるが、従来の粉末成形機や前掲の特許文献1、2に記載された粉末成形機では、期待する効果が得られていない。
In order to solve the problem, it is required to reduce the amount of air contained in the compact in the production of high-density parts and high-precision parts. In the conventional powder molding machine and the above-mentioned
特許文献1の粉末成形機は、投入する粉末を篩いにかけて自然落下させるだけであるので、粉末を再配列する効果が得られず、空気の内包量が多くなる。
Since the powder molding machine of
また、特許文献2の粉末成形機は、キャビティに投入された粉末に給粉ボックスからの振動が伝わるが、給粉ボックスの構造上の理由からその振動は横向き振動となる。そのため、キャビティに投入された粉末の再配列が効果的に進行せず、この特許文献2の成形機でも空気内包量を十分に減少させるのは難しい。
Further, in the powder molding machine of
例えば、モータやリアクトルなどに採用される圧粉磁心(圧粉コア)は、より良い磁気特性を得るために、高い成形圧を加えて成形密度を可及的に高めることが望まれている。
その要望に応えるには、上述した内包空気による破損、変形の問題を解決する必要がある。For example, in a dust core (powder core) used in a motor, a reactor, or the like, in order to obtain better magnetic characteristics, it is desired to apply a high molding pressure to increase the molding density as much as possible.
In order to meet the demand, it is necessary to solve the above-mentioned problems of damage and deformation due to the contained air.
そこで、本発明の実施形態は、投入粉末の空気内包量が減少してキャビティに対する粉末の高密度充填が実現される粉末成形機と粉末充填方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]Therefore, an embodiment of the present invention has an object to provide a powder molding machine and a powder filling method in which an air inclusion amount of input powder is reduced and high density filling of powder into a cavity is realized.
[Means for solving the problem]
本開示にかかる粉末成形機は、キャビティが形成された金型と、前記金型を保持するダイプレートと、前記キャビティの上部入口形状と同一形状の下部出口を有し、ダイプレート上に設置された給粉ボックスと、前記給粉ボックスに接続され上下方向に振動する加振機と、前記給粉ボックスの前記下部出口に設置されたシャッターとを備える。 A powder molding machine according to the present disclosure has a mold in which a cavity is formed, a die plate for holding the mold, and a lower outlet having the same shape as the upper inlet shape of the cavity, and is installed on the die plate. And a shaker connected to the powder feeding box and vibrating in the vertical direction, and a shutter installed at the lower outlet of the powder feeding box.
また、この発明の一態様にかかる粉末充填方法は、上述したこの発明の一態様にかかる粉末成形機の給粉ボックスを前記加振機で上下方向に振動させて給粉ボックス内の粉末をタップ密度にする振動工程と、前記給粉ボックスの下部のシャッターを開いてタップ密度の粉末を金型のキャビティに投入する投入工程を含む。
[発明の効果]Further, the powder filling method according to one aspect of the present invention taps the powder in the powder feeding box by vertically vibrating the powder feeding box of the powder molding machine according to one aspect of the present invention by the vibrator. The method includes a vibrating step for increasing the density and a charging step for opening the shutter below the powder feeding box and charging powder having a tap density into the cavity of the mold.
[The invention's effect]
本発明の一態様にかかる粉末成形機及び粉末充填方法によれば、金型のキャビティに対して粉末の高密度充填がなされる。
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様にかかる粉末成形機を以下に挙げる。その粉末成形機は、金型と、金型を保持するダイプレートと、ダイプレート上を移動する給粉ボックスを含む。前記金型はダイと、パンチと、必要に応じて追設されるコアロッドを含む。前記給粉ボックスは、待機位置から粉末投入位置に向けてダイプレート上を移動し、粉末投入位置においてダイのキャビティに粉末を投入する。前記給粉ボックスは、前記キャビティの上部入口形状と同一形状の下部出口を有し、その給粉ボックスを上下方向に振動させる加振機(振動付与装置)と、給粉ボックスの前記下部出口を開閉するシャッターを備える。ここにおいて、上下方向に振動させるとは、前記キャビティの軸と平行な方向に振動させることである。According to the powder molding machine and the powder filling method according to the aspect of the present invention, the powder is densely filled in the cavity of the mold.
[Description of Embodiments of the Present Invention]
A powder molding machine according to one embodiment of the present invention is listed below. The powder molding machine includes a mold, a die plate that holds the mold, and a powder feeding box that moves on the die plate. The mold includes a die, a punch, and a core rod that is additionally provided if necessary. The powder feeding box moves on the die plate from the standby position toward the powder feeding position, and feeds the powder into the cavity of the die at the powder feeding position. The powder feeding box has a lower outlet that has the same shape as the upper inlet shape of the cavity. Equipped with a shutter that opens and closes. Here, to vibrate vertically means to vibrate in a direction parallel to the axis of the cavity.
ここで前記キャビティの上部入口形状と同一形状の下部出口を有する前記給粉ボックスとは、前記キャビティの上部入口の平面視輪郭形状と同じ平面視輪郭形状または相似形の下部出口を有する給粉ボックスを言う。例えば、キャビティの平面視上部入口形状がリング状であれば給粉ボックスの下部出口もリング状となった給粉ボックスである。 Here, the powder feeding box having a lower outlet having the same shape as the upper inlet shape of the cavity means a powder feeding box having a lower outlet having the same planar contour shape or a similar shape as the planar contour shape of the upper inlet of the cavity. Say For example, if the cavity has a ring-shaped upper inlet in plan view, the powder feeding box has a ring-shaped lower outlet.
前記給粉ボックスの前記下部出口のサイズは、前記キャビティの入口のサイズと等しくすることも考えられるが、それよりは、タップ密度の粉末が給粉ボックスから抜け出すときのスプリングバック量を考慮して前記キャビティの前記上部入口のサイズよりも小さくしたものがよい。
ここにおいてタップ密度とは、粉末を容器にいれた後に容器を振動させ、粉末の体積がそれ以上減少しなくなった状態の密度である。測定方法は、ISO 3953:2011による。The size of the lower outlet of the powder feeding box may be equal to the size of the inlet of the cavity, but rather than that, in consideration of the springback amount when the powder having the tap density comes out from the powder feeding box. It is preferable that the size is smaller than the size of the upper inlet of the cavity.
Here, the tap density is a density in a state where the container is vibrated after the powder is put into the container and the volume of the powder is no longer reduced. The measuring method is according to ISO 3953: 2011.
前記給粉ボックスは、前記シャッターが閉じた状態で前記加振機によって振動する。 The powder feeding box is vibrated by the vibration exciter with the shutter closed.
前記給粉ボックスに対する粉末の供給と前記加振機による前記給粉ボックスを振動させることは、待機位置に移動した前記給粉ボックスに対してなされるようにしてもよいし、前記給粉ボックスが移動領域の任意の位置にあるときになされるようにしてもよい。 The supply of powder to the powder feeding box and the vibration of the powder feeding box by the vibrator may be performed with respect to the powder feeding box moved to the standby position, or the powder feeding box is It may be performed at any position in the moving area.
前記給粉ボックスを振動させることは、前記キャビティへの粉末投入が開始される前であればいつ行われてもよい。前記給粉ボックスを振動させることにより、前記給粉ボックスに投入された粉末に上下方向の振動が加わり、その振動により前記給粉ボックス内の粉末の再配列が強制的にそして効果的になされる。 The vibration of the powder feeding box may be performed at any time before the powder feeding into the cavity is started. By vibrating the powder feeding box, vertical vibration is applied to the powder put in the powder feeding box, and the vibration causes the rearrangement of the powder in the powder feeding box to be forced and effective. ..
前記給粉ボックス内の粉末が前記下部出口を閉じている前記シャッターに支持されているので、前記給粉ボックスに供給された粉末の全域がムラ無く振動する。 Since the powder in the powder supply box is supported by the shutter that closes the lower outlet, the entire area of the powder supplied to the powder supply box vibrates uniformly.
その振動による粉末の再配列によって前記給粉ボックス内の粉末はタップ密度となり、その後キャビティに投入される。前記給粉ボックスの前記下部出口が前記キャビティの前記上部入口と同一形状になっているために、タップ密度である粉末が切り崩されること無く投入される。 Due to the rearrangement of the powder due to the vibration, the powder in the powder feeding box has a tap density, and is then charged into the cavity. Since the lower outlet of the powder feeding box has the same shape as the upper inlet of the cavity, the powder having the tap density can be fed without being broken.
そのために、前記キャビティ内に充填された粉末に内包される空気の量が減少し、得られる成形体は高密度であっても内包空気に起因した破損や変形(熱処理時の膨れ)が防止される。 Therefore, the amount of air contained in the powder filled in the cavity is reduced, and even if the obtained molded body has a high density, damage or deformation (swelling during heat treatment) due to the contained air is prevented. It
また、タップ密度となった粉末が投入されることで前記キャビティの容積に対する粉末の充填密度が従来の粉末成形機よりも高まる。充填される粉末の容積が縮小することにより前記ダイの全長を短くできる。それに伴い、上下パンチの全長を短くして成形時のパンチの歪みを小さくできるため、成形精度の向上にもつながる。 In addition, when the powder having the tap density is introduced, the packing density of the powder with respect to the volume of the cavity is higher than that of the conventional powder molding machine. The total length of the die can be shortened by reducing the volume of powder to be filled. Along with that, the total length of the upper and lower punches can be shortened to reduce the distortion of the punches at the time of forming, which leads to an improvement in forming accuracy.
このほか、前記キャビティの容積に対する粉末の充填密度が高まることで、充填された粉末に不可避的に内包される空気量のばらつきが小さくなり、成形体の重量のばらつきも抑制される。 In addition, since the packing density of the powder with respect to the volume of the cavity is increased, the variation in the amount of air inevitably contained in the filled powder is reduced, and the variation in the weight of the compact is also suppressed.
前記給粉ボックスの側壁が上側の間隔が狭くなるテーパ角度(これを逆テーパ角度と言う)を有すると好ましい。さらに好ましくは、タップ密度になった粉末のスプリングバック量を上回る値の逆テーパ角度を付けて粉末がキャビティに投入される際の摩擦抵抗を生じ難くしたものが好ましい。好ましい逆テーパ角度は0.05°〜1°である。 It is preferable that the side wall of the powder feeding box has a taper angle (this is referred to as an inverse taper angle) such that the upper space is narrowed. More preferably, a reverse taper angle having a value larger than the springback amount of the powder having the tap density is provided to make it difficult to generate frictional resistance when the powder is charged into the cavity. A preferable inverse taper angle is 0.05 ° to 1 °.
前記逆テーパ角度が0.05°以下では前記キャビティに対する粉末投入時の摩擦抵抗低減の効果が薄く、また、1°程度でその効果が飽和する。 When the inverse taper angle is 0.05 ° or less, the effect of reducing the frictional resistance when the powder is charged into the cavity is small, and when it is about 1 °, the effect is saturated.
また、前記給粉ボックスの前記下部出口のサイズは、前記キャビティの前記上部入口のサイズよりも若干(好ましくは粉末とキャビティ間に摺動隙間が確保される程度)小さくしておくのがよい。これ等の処置を施したものは、前記給粉ボックスから前記キャビティへの粉末の投入が円滑になされる。前記下部出口のサイズと前記上部入口とのサイズの差は半径方向に0.01mm〜1.0mmであると好ましい。 Further, it is preferable that the size of the lower outlet of the powder feeding box is slightly smaller than the size of the upper inlet of the cavity (preferably, a sliding gap is secured between the powder and the cavity). With these treatments, the powder can be smoothly put into the cavity from the powder feeding box. The difference between the size of the lower outlet and the size of the upper inlet is preferably 0.01 mm to 1.0 mm in the radial direction.
この発明の一態様にかかる粉末成形機では、前記給粉ボックスを移動させる駆動機構が前記ダイプレート上に設置されていると好ましい。さらに好ましくは、前記駆動機構は前記給粉ボックスに連結した駆動レバーを有し、前記駆動レバーと前記給粉ボックスの連結は上下方向の相対移動は許容され、押し引き方向の相対移動は制限されている。さらに好ましくは、前記駆動機構は前記給粉ボックスに設置された上下方向に延びるスロットを有する連結具と前記スロットに挿入される駆動レバーを備えている。 In the powder molding machine according to one aspect of the present invention, it is preferable that a drive mechanism for moving the powder feeding box is installed on the die plate. More preferably, the drive mechanism has a drive lever connected to the powder feeding box, and the connection between the drive lever and the powder feeding box is permitted relative movement in the vertical direction and is restricted from relative movement in the push-pull direction. ing. More preferably, the drive mechanism includes a connector provided in the powder feeding box and having a vertically extending slot, and a drive lever inserted into the slot.
前記給粉ボックスは上下方向に拘束されていないので前記給粉ボックスは前記駆動機構及び前記駆動レバーの荷重を受けずに上下に振動することができる。 Since the powder feeding box is not constrained in the vertical direction, the powder feeding box can vibrate vertically without receiving the load of the drive mechanism and the drive lever.
この発明の一態様にかかる粉末充填方法では、前記加振機と前記下部出口を開閉する前記シャッターを備えた前記給粉ボックスを前記加振機で上下方向に振動させて前記給粉ボックス内の粉末をタップ密度にする工程と、その後、前記給粉ボックスの下部の前記シャッターを開いてタップ密度の粉末を前記金型の前記キャビティに投入する工程を経て前記キャビティに対する粉末の充填を行う。 In the powder filling method according to one aspect of the present invention, the powder feeding box provided with the shaker and the shutter that opens and closes the lower outlet is vibrated in the vertical direction by the shaker so that The powder is filled in the cavity through a step of making the powder have a tap density and a step of opening the shutter below the powder feeding box and introducing the powder having the tap density into the cavity of the mold.
この方法での前記給粉ボックスからの前記キャビティに対する粉末の投入は、落とし込み給粉、吸い込み給粉のどちらの方式で行ってもよい。前記落とし込み給粉は、定められた容積が形成された前記キャビティへ前記給粉ボックスから粉末を投入する方法である。 In this method, the powder may be introduced into the cavity from the powder supply box by either dropping powder supply or suction powder supply. The drop powder feeding is a method of feeding powder from the powder feeding box into the cavity having a defined volume.
前記吸い込み給粉は以下の給粉方法である。まず、前記ダイの上面と前記下パンチの上端の位置が揃うところまで前記ダイを下降させた状態とする。次に前記ダイを上昇させながら容積が拡大させると同時に前記給粉ボックスから前記キャビティに粉末を投入する。前記吸い込み給粉によれば、前述の作用により高密度充填の効果が発揮される。 The suction dusting is the following dusting method. First, the die is lowered to a position where the upper surface of the die and the upper end of the lower punch are aligned. Next, the volume is expanded while raising the die, and at the same time, powder is charged into the cavity from the powder feeding box. According to the suction powdering, the effect of high-density filling is exhibited by the above-mentioned action.
この発明の一態様にかかる粉末充填方法では、前記キャビティに投入された粉末の擦り切りは、ダイと粉末投入後に待機位置に戻る前記給粉ボックスで行うこともできる。好ましくは、前記キャビティへの粉末投入後にダイの上面に接した前記シャッターで前記下部出口を閉じて前記シャッターで擦り切りを行う。 In the powder filling method according to one aspect of the present invention, the scraping of the powder charged in the cavity can be performed by a die and the powder feeding box that returns to the standby position after the powder is charged. Preferably, after the powder is charged into the cavity, the lower outlet is closed by the shutter that is in contact with the upper surface of the die, and the shutter is used for scraping.
前記シャッターにより粉末の擦り切りを行うと、前記給粉ボックス内に残った粉末が前記キャビティに落ちることによる前記キャビティ内の粉末の重量の変動が起こらない。そのために、充填された粉末の前記給粉ボックス進退方向前後の密度差がより小さく抑えられ、得られる成形体を焼結して得られる製品の精度(同軸度など)および性能が向上する。 When the powder is scraped off by the shutter, the weight of the powder in the cavity does not change due to the powder remaining in the powder feeding box falling into the cavity. Therefore, the difference in density of the filled powder before and after the powder feeding box in the advancing / retreating direction is suppressed to be smaller, and the accuracy (coaxiality, etc.) and performance of the product obtained by sintering the obtained molded body are improved.
本発明の一態様にかかる粉末成形機は、上下に切り抜ける内周面を有するダイと、前記ダイに挿入されるコアロッドと、前記ダイを保持するダイプレートと、前記ダイの内周面形状と相似形の下部出口と前記コアロッドの外周面形状と相似形の筒を有し、ダイプレート上に設置された給粉ボックスと、前記給粉ボックスに接続され上下方向に振動する加振機と、前記給粉ボックスの前記下部出口に設置されたシャッターと、前記給粉ボックスに設置された上下方向に延びるスロットを有する連結具と、前記スロットに挿入される駆動レバーとを備える。 A powder molding machine according to an aspect of the present invention is a die having an inner peripheral surface that cuts vertically, a core rod inserted into the die, a die plate that holds the die, and a shape of the inner peripheral surface of the die that is similar to the die. -Shaped lower outlet and a cylinder having a shape similar to the outer peripheral surface shape of the core rod, a powder feeding box installed on the die plate, a vibrator that is connected to the powder feeding box and vibrates in the vertical direction, and A shutter installed at the lower outlet of the powder feeding box, a connector having a vertically extending slot installed in the powder feeding box, and a drive lever inserted into the slot.
このような構成により、金型のキャビティに対して粉末の高密度充填がなされる。 With such a configuration, the cavity of the mold is densely filled with powder.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の一態様にかかる粉末成形機の具体例と粉末充填方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれ等の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。[Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of a powder molding machine and a powder filling method according to an aspect of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these examples and is shown by the scope of the claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of the claims and all modifications within the scope.
図1に示した粉末成形機1は、金型を構成するダイ2、上パンチ3、下パンチ4、コアロッド5、給粉ボックス6及び加振機7を組み合わせて構成されている。
The
前記ダイ2は、ダイプレート8に支持される。前記上パンチ3はプレス機の上ラム(図示せず)に駆動される上パンチプレート9に、前記下パンチ4はベースプレート10にそれぞれ支持されている。
The
また、前記ダイプレート8は、プレス機の下ラム(これも図示せず)に駆動されるヨークプレート11に連結ロッド12を介して繋がれている。
Further, the die plate 8 is connected via a connecting
前記ダイプレート8に支持された前記ダイ2の上面は、前記ヨークプレート11を駆動して前記下パンチ4の上端との位置が揃うとろまで下降させることができる。
The upper surface of the
キャビティ13は、前記ダイ2の内周面24と前記下パンチ4の上端と前記コアロッド5の外周面25とにより形成される。
The
図4に示すように、前記給粉ボックス6は、前記下部出口23の平面視形状を、前記キャビティ13の上部入口22の形状と相似形状(図示の粉末成形機のそれは、内側の輪郭と外側の輪郭が同心の円形)にしたものが設けられている。前記下部出口23のサイズは前記内周面24よりも半径方向に0.5mm小さく設定されている。
As shown in FIG. 4, in the
前記給粉ボックス6の側壁6aには、図2に示すように、上側の間隔が狭くなる逆テーパ角度θが付されている。前記逆テーパ角度θは、0.05°〜1°程度に設定されている。前記逆テーパ角度θが0.05°以下では前記キャビティ13に対する粉末投入時の摩擦抵抗低減の効果が薄く、また、1°程度でその効果が飽和する。
As shown in FIG. 2, the
さらに、前記給粉ボックス6の下部には、粉末の前記下部出口23を開閉する厚みの薄い平板で形成されたシャッター14が設けられている。
Further, at the lower part of the
前記シャッター14を駆動するアクチュエータ15は、前記給粉ボックス6に取り付けられており、前記給粉ボックス6と一緒に前記ダイプレート8上を移動する。
An actuator 15 that drives the
粉末成形機1では、図1に示すように、前記ダイプレート8上に設置された駆動機構16の駆動レバー16aが給粉ボックス6の側壁6aの後方に連結されている。前記ダイプレート8上の待機位置から前記キャビティ13上の粉末投入位置への移動及び粉末投入位置から前記待機位置への復帰が、前記駆動レバー16aを進退させることによってなされる。
In the
前記給粉ボックス6は、図2に示すように、上端を開口させたボックスであって、前記駆動レバー16aに押されて前記ダイプレート8上をスライドし、前記待機位置から前記粉末投入位置に向けて移動する。ここで、前記給粉ボックス6は上下方向に延びる筒6cを有する。前記筒6cは、前記コアロッド5に対応する位置に支持ピン6bなどを介して前記給粉ボックス6の前記側壁6aに支持される。
As shown in FIG. 2, the
図3に示すように前記筒6cは上面、側面26を有する。前記筒は下面を有してもよい。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように前記側面26の下端の外周形状は前記コアロッド5の上端の前記外周面25の形状と相似形である。前記側面26下端のサイズは前記外周面25よりも半径方向に0.5mm大きく設定されている。
As shown in FIG. 4, the outer peripheral shape of the lower end of the
粉末成形機1は、NCサーボプレス機を用いた成形機であり、前記給粉ボックス6が前記待機位置にあるときに、上部にあるホッパ17から前記給粉ボックス6へ定量の粉末が供給される。
The
また、粉末成形機1は、前記給粉ボックス6の前記側壁6aの外面に前記加振機7を取り付け、前記加振機7で前記給粉ボックス6を上下に振動させる。
Further, in the
前記加振機7は、市販の直線振動型エアーバイブレータなどでよい。前記加振機7による振動の妨げとならないように、前記駆動レバー16aは前記給粉ボックス6に対して当該レバーの荷重が加わらないように接続されている。
The
粉末成形機1においては、図4、図5に詳しく示すように、前記給粉ボックス6の後部に連結具18を取り付ける。その連結具に設けた上下方向に延びる断面視T字状のスロット19に、前記駆動レバー16aに設けられた平面視T字状のヘッド部20を給粉ボックス6に対する上下方向の相対移動は許容され、押し引き方向の相対移動は制限されるように連結している。そのために、前記給粉ボックス6は前記駆動レバー16aの荷重を受けずに上下に振動することができる。
In the
前記連結具18には、前記ヘッド部20の表面に接して前記給粉ボックス6の上下移動の摺動抵抗を低減してガイドするボールプランジャ21を設けると好ましい。
It is preferable that a
このように構成された粉末成形機1では、前記給粉ボックス6が前記待機位置にあるときに前記給粉ボックス6に対して定量の粉末が供給される。このとき、シャッター14は閉じられている。
In the
その供給が完了したら前記シャッター14を閉じた状態で前記給粉ボックス6を前記加振機7で上下方向に振動させる。前記給粉ボックス6が前記待機位置にあるときに振動させてもよいし、前記給粉ボックス6が前記粉末投入位置に向けて移動している間に振動させてもよい。前記粉末投入位置に移動した後に振動させることもできるが、前記粉末投入位置に到達するまでに振動させることが完了すれば、成形工程の工程所要時間が減少する。
When the supply is completed, the
この振動により、前記給粉ボックス6内で前記シャッター14に受け支えられている粉末が振動する。粉末が持ち上げられて落とされる動作が繰り返されることにより粉末の再配列がなされてタップ密度になる。
Due to this vibration, the powder supported by the
所定時間(その時間は、給粉ボックスの大きさや振動の印加条件などによっては数秒でよい)の振動によって前記給粉ボックス6内の粉末がタップ密度になったら、前記シャッター14を開いてその粉末を前記キャビティ13に投入する。
When the powder in the
この投入は、落とし込み給粉、吸い込み給粉のどちらかで行われる。前記給粉ボックス6は、前記側壁6aに前記逆テーパ角度θが付されているので、どちらの給粉方法でも前記キャビティ13への粉末の投入が円滑になされる。
This charging is performed by either drop powder feeding or suction powder feeding. Since the
前記キャビティ13に粉末が投入されたら、前記キャビティ13内の粉末の充填量を一定にするために、投入された粉末の上面を擦り切る。
When the powder is put into the
粉末成形機1では、前記シャッター14によって粉末を擦り切る。詳しくは、前記ダイ2の上面に接した前記シャッター14を閉じることで粉末を擦り切る。これにより、前記キャビティ13からはみ出ている粉末が前記キャビティ13内の粉末から切り離される。
In the
前記給粉ボックス6が待機位置に移動するときに前記給粉ボックス6の前側の前記側壁6aで粉末を擦り切ることもできる。しかし、前記シャッター14で粉末の擦り切りを行う方が、前記給粉ボックス6内の残留した粉末が前記シャッター14に受けられて残留した粉末が前記キャビティ13内に落ちることがないので、成形体の密度の均一化に関してより好ましい。
It is also possible to scrape off the powder by the
前記給粉ボックス6は、前記下部出口23が前記キャビティ13の前記上部入口22と同一形状になっているため、タップ密度である粉末が崩れずに前記キャビティ13に投入され、投入粉末に空気が新たに混入する事態が回避される。
In the
なお、前記給粉ボックス6に対する粉末の供給は、前記給粉ボックス6と粉末の供給源である前記ホッパ(図示せず)とをホースを介して接続して行うこともできる。しかし、この方法よりも前記待機位置で前記給粉ボックス6に粉末を供給する方法の方が、前記給粉ボックス6内で粉末の偏りが起こり難くて好ましい。
The powder can be supplied to the
前記キャビティ13への粉末投入後に前記給粉ボックス6は、前記ダイプレート8上をスライドして前記待機位置に戻る。その後、前記上パンチ3が降下して前記キャビティ13内の粉末が加圧成形される。
After feeding the powder into the
−実施例1−
本発明の粉末成形機と粉末充填方法の評価試験の結果を以下に示す。評価試験は、表1に示す三種の粉末を使用して行った。各密度と親密度に対する各密度の割合を表1に示す。-Example 1-
The results of the evaluation test of the powder molding machine and powder filling method of the present invention are shown below. The evaluation test was performed using the three types of powders shown in Table 1. Table 1 shows each density and the ratio of each density to the intimacy degree.
この試験では、用意した粉末を内径=φ50mmのダイと、外径=φ30mmのコアロッドと、内,外径がダイ及びコアロッドとの間に摺動クリアランスが確保される値に設定された上パンチ及び下パンチを備える金型を用いて、外径=φ50mm、内径=φ30mm、厚み=15mmの表2の組み合わせ条件のNo.1〜No.23のリング状成形体を各30個成形した。 In this test, the prepared powder was prepared by using a die having an inner diameter = φ50 mm, a core rod having an outer diameter = φ30 mm, an upper punch having inner and outer diameters set to values that ensure sliding clearance between the die and the core rod, and Using a die provided with a lower punch, 30 ring-shaped compacts of No. 1 to No. 23 under the combination conditions of Table 2 having an outer diameter of 50 mm, an inner diameter of 30 mm and a thickness of 15 mm were molded.
粉末成形機は、表2に示す通り、キャビティの入口形状よりも大きな平面視四角形の出口を有する給粉ボックスを有するものと、平面視でキャビティの上部入口の形状と同一形状(これを製品形状と言う)の出口を有するものを使用した。 As shown in Table 2, the powder molding machine has a powder feeding box having a square outlet in plan view larger than the inlet shape of the cavity, and the same shape as the upper inlet of the cavity in plan view. The one having an outlet of () is used.
また、給粉ボックスが製品形状の下部出口を有するものについては、給粉ボックスの振動なし、左右方向振動、上下方向振動の3パターンでの給粉を行って振動の有無、振動方向の違いによる効果を調べた。 In addition, if the powder feeding box has a lower outlet in the shape of a product, the powder feeding box performs three patterns of vibration without vibration, horizontal vibration, and vertical vibration, depending on the presence or absence of vibration and the difference in vibration direction. I investigated the effect.
さらに、給粉ボックスの側壁の逆テーパとキャビティに投入された粉末のシャッターによる擦り切りの有無による効果も併せて調べた。 Furthermore, the effects of the reverse taper of the side wall of the powder feeding box and the presence or absence of scraping of the powder introduced into the cavity by the shutter were also investigated.
粉末Aは無潤滑、粉末B,Cはステアリン酸亜鉛をアルコールで溶いた溶液(潤滑剤)を金型にスプレーで塗布してからの成形とした。また、キャビティに対する粉末の投入は、ダイの上面と下パンチの上端との位置が揃うところまで下降させたダイを上昇させながら行う吸い込み給粉とした。 Powder A was non-lubricated, and powders B and C were formed by spraying a solution (lubricant) of zinc stearate dissolved in alcohol on a mold. Further, the powder was introduced into the cavity by suction powder feeding while raising the die lowered to a position where the upper surface of the die and the upper end of the lower punch were aligned.
さらに、給粉ボックスを振動させる加振機は、直線振動型エアーバイブレータ{ユーラステクノ社製ピストン式エアーバイブレータ 3/4”ACM(振動周波数60Hz)}を使用した。 Further, as the vibrator for vibrating the powder feeding box, a linear vibration type air vibrator {Piston air vibrator 3/4 "ACM (vibration frequency 60 Hz) manufactured by Uras Techno Co., Ltd.] was used.
その加振機による給粉ボックスの振動は、上下方向への振動の場合、2〜3秒で給粉ボックス内の粉末をタップ密度にすることができた。この程度の時間であれば、量産品の成形時間への影響も少ない。 With respect to the vibration of the powder feeding box by the vibrator, in the case of vertical vibration, the powder in the powder feeding box could be made to have a tap density in 2 to 3 seconds. With this time, there is little influence on the molding time of mass-produced products.
この試験の結果を表2に示す。 The results of this test are shown in Table 2.
表2の試験結果から、本発明によれば、成形体の充填密度が高まり、内包空気量が減少することがわかる。内包空気量が減少することで、高圧、高密度成形体の内包空気量に起因した金型からの抜き出し時の破損、熱処理時の破損、膨れが起こり難くなる。 From the test results shown in Table 2, it can be seen that according to the present invention, the packing density of the molded body is increased and the amount of air contained therein is decreased. The decrease in the amount of included air makes it less likely that damage due to high pressure and the amount of included air in the high-density molded article will occur during ejection from the mold, damage during heat treatment, and swelling.
また、キャビティに対する粉末の充填深さが、振動無しや左右方向振動に比べて浅くなるため金型(ダイ)のサイズを縮小することができ、金型の歪みの低減も期待できることがわかる。 Further, it can be seen that since the filling depth of the powder into the cavity becomes shallower than that in the case where there is no vibration or the vibration in the lateral direction, it is possible to reduce the size of the mold (die) and also to expect the distortion of the mold to be reduced.
さらに、給粉ボックスの上下方向振動、ボックスの側壁に対する逆テーパの付与、シャッターによる投入粉末の擦り切りを併用すると成形体の外周面と内周面の同軸度(振れ)も著しく高まることがわかる。 Furthermore, it can be seen that when the vibration of the powder feeding box in the vertical direction, the impartation of an inverse taper to the side wall of the box, and the scraping of the input powder by the shutter are used together, the coaxiality (fluctuation) of the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the compact is significantly increased.
−実施例2−
実施例1のNo.9〜23の成形体を膨れが発生しているものも含めて250℃に加熱して加熱後の変形や破損の発生状況を調べた。その結果をX、Y、Zで表2に示す。ここでXは、膨れ発生が30個中1つも無いもの、Yは、膨れが発生して成形体が欠けたものが30個中10個未満であったもの、Zは膨れが発生して成形体が欠けたものが30個中10個以上であったものを示す。-Example 2-
The molded articles of Nos. 9 to 23 of Example 1 were heated to 250 ° C., including those having swelling, and the occurrence of deformation and damage after heating was examined. The results are shown in Table 2 as X, Y and Z. Here, X is one in which no swelling occurs in 30 pieces, Y is less than 10 in 30 pieces in which a bulge occurs and the molded body is chipped, and Z is swelling occurs The number of bodies lacking more than 10 out of 30 is shown.
給粉ボックスの上下方向振動、ボックスの側壁に対する逆テーパの付与、シャッターによる投入粉末の擦り切りを併用すると成形体の欠けが発生しないことがわかる。 It can be seen that when the vibration of the powder feeding box in the vertical direction, the provision of an inverse taper to the side wall of the box, and the scraping of the input powder by the shutter are used together, chipping of the compact does not occur.
1 粉末成形機
2 ダイ
3 上パンチ
4 下パンチ
5 コアロッド
6 給粉ボックス
6a 側壁
6b 支持ピン
6c 筒
7 加振機
8 ダイプレート
9 上パンチプレート
10 ベースプレート
11 ヨークプレート
12 連結ロッド
13 キャビティ
14 シャッター
15 アクチュエータ
16 駆動機構
16a 駆動レバー
17 ホッパ
18 連結具
19 スロット
20 ヘッド部
21 ボールプランジャ
22 上部入口
23 下部出口
24 内周面
25 外周面
26 側面
θ 逆テーパ角度1
Claims (7)
前記金型を保持するダイプレートと、
前記キャビティの上部入口形状と同一形状の下部出口を有し、ダイプレート上に設置された給粉ボックスと、
前記給粉ボックスに接続され上下方向に振動する加振機と、
前記給粉ボックスの前記下部出口に設置されたシャッターとを備え、
前記給粉ボックスの側壁が、0.05°を上回る値の逆テーパを有する粉末成形機。 A mold with a cavity,
A die plate for holding the mold,
A powder feeding box installed on the die plate, having a lower outlet having the same shape as the upper inlet shape of the cavity,
A vibrator that is connected to the powder feeding box and vibrates vertically.
A shutter installed at the lower exit of the powder feeding box ,
Side walls of the paper powder box, flour powder molding machine that have a reverse taper values in excess of 0.05 °.
前記給粉ボックスを前記加振機で上下方向に振動させて給粉ボックス内の粉末をタップ密度にする振動工程と、
前記給粉ボックスの下部のシャッターを開いてタップ密度の粉末を金型のキャビティに投入する投入工程とを含む粉末充填方法。 A powder filling method for charging powder into a cavity of a mold using the powder molding machine according to any one of claims 1 to 4 ,
A vibration step in which the powder feeding box is vibrated in the vertical direction by the vibrator to make the powder in the powder feeding box have a tap density,
A charging step of opening a shutter below the powder feeding box and charging powder having a tap density into the cavity of the mold.
前記ダイに挿入されるコアロッドと、
前記ダイを保持するダイプレートと、
前記ダイの内周面形状と相似形の下部出口と前記コアロッドの外周面形状と相似形の筒を有し、ダイプレート上に設置された給粉ボックスと、
前記給粉ボックスに接続され上下方向に振動する加振機と、
前記給粉ボックスの前記下部出口に設置されたシャッターと、
前記給粉ボックスに設置された上下方向に延びるスロットを有する連結具と、
前記スロットに挿入される駆動レバーとを備えた粉末成形機。 A die having an inner peripheral surface that penetrates vertically,
A core rod inserted into the die,
A die plate for holding the die,
Having a lower outlet similar to the inner peripheral surface shape of the die and a cylinder similar to the outer peripheral surface shape of the core rod, a powder feeding box installed on the die plate,
A vibrator that is connected to the powder feeding box and vibrates vertically.
A shutter installed at the lower exit of the powder feeding box,
A connector having a slot installed in the powder feeding box and extending in the vertical direction,
A powder molding machine comprising: a drive lever inserted into the slot.
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