JP7220393B2 - Powder feeder - Google Patents
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Description
本開示は、粉体を供給する装置に関する。 The present disclosure relates to an apparatus for supplying powder.
セラミックスまたは金属等の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合を生じさせて焼結体を得ることができる。粉末成形体を製法にはさまざまな方法がある。たとえば、特許文献1に示すように、スクリューフィーダ出口に、フィーダスクリューとともに回転する分散羽根を配置し、出口に滞留した材料を分散羽根で削り出すように排出する。
By sintering a powder compact obtained by pressure-molding a powder material such as ceramics or metal at a temperature below the melting point of the powder, the powder can be bonded to obtain a sintered body. There are various methods for producing powder compacts. For example, as shown in
特許文献1において、粉体供給装置の幅方向における粉体材料の供給量の均一性については、未だ改善の余地がある。
In
本開示の粉体供給装置は、
成形体を連続的に生成する加圧成形機構に粉体材料を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体材料が供給される導入口と、前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する1つまたは複数の整流部と、
を備える。
The powder feeder of the present disclosure is
A powder supply device for supplying powder material to a pressure molding mechanism that continuously produces molded bodies,
a housing having an inlet through which the powdery material is supplied and an outlet through which the powdery material is discharged in a horizontal direction;
a screw arranged inside the casing and conveying the powder material in the direction of the rotation axis by being rotationally driven;
a motor arranged outside the housing for rotationally driving the screw;
one or a plurality of rectifying units arranged inside the housing between the tip of the screw on the outlet side and the outlet, for regulating the flow of the powder material;
Prepare.
本開示によれば、粉体供給装置の幅方向における粉体材料の供給量の均一性を向上させた粉体供給装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a powder supply device that improves the uniformity of the amount of powder material supplied in the width direction of the powder supply device.
(本開示に至った経緯)
セラミックスや金属の粉体材料を加圧成形した粉末成形体を、その粉末の融点以下の温度で焼結することにより、粉体間に結合が生じて焼結体を得ることができる。これは、窯業製品、セラミックス、粉末冶金、またはサーメット等を製造する主要な方法である。
(Circumstances leading to this disclosure)
By sintering a powder compact obtained by pressure-molding a powder material of ceramics or metal at a temperature below the melting point of the powder, bonding occurs between the powders and a sintered compact can be obtained. This is the main method of manufacturing ceramics, ceramics, powder metallurgy, or cermets.
焼結方法として、常圧焼結法、ガス圧焼結法、ホットプレス法、熱間静水圧(HIP)法、通電加圧法、ミリ波法等があり、成形体を加圧状態で加熱することが有効である。ただし、これらの焼結方法は、バッチ処理のため生産性が低いという点で課題がある。そこで、生産性を高める焼結方法として、連続的に処理できるロールタイプによる焼結方法が広く知られている。ロールタイプにおいては、一対のロールの隙間に加圧対象物を挿通することで、加圧処理と、加圧処理後に取り出す工程とを連続して行うことが可能であり、高い生産性を得ることができる。 As a sintering method, there are atmospheric pressure sintering method, gas pressure sintering method, hot press method, hot isostatic pressure (HIP) method, electric pressure method, millimeter wave method, etc., and the compact is heated in a pressurized state. is effective. However, these sintering methods have the problem of low productivity due to batch processing. Therefore, as a sintering method for improving productivity, a roll-type sintering method capable of continuous processing is widely known. In the roll type, by inserting the pressurized object into the gap between the pair of rolls, it is possible to continuously perform the pressurizing treatment and the step of removing after the pressurizing treatment, thereby obtaining high productivity. can be done.
また、焼結処理を施す成形体の製法にもいくつかの方法がある。焼結方法と同様に、生産性を高めるためにバッチ処理ではなく連続処理が求められる。連続処理による成形体の製法には、たとえば、粉体材料を、ホッパーからベルトコンベア上に一様にのせた後、曲面を持つ押し型により、粉体材料を加圧しながらベルトコンベアを動作させることによって、連続的に圧縮成形する方法がある。 In addition, there are several methods for manufacturing compacts to be sintered. As with the sintering method, continuous processing rather than batch processing is required to increase productivity. In the method of manufacturing a compact by continuous processing, for example, after the powder material is evenly placed on the belt conveyor from the hopper, the belt conveyor is operated while pressurizing the powder material with a stamping die having a curved surface. There is a method of continuous compression molding.
成形体中に含まれる気体により焼結後に空隙が発生するのを抑制するため、または焼結時の熱や荷重の伝達にかかわる粉体材料同士の接触面積を増加させるため、成形体の密度は高いことが望ましい。しかし、この方法の場合、粉体材料の逃げのために与えられる荷重が小さく、成形体の密度が低くなってしまうという課題がある。 In order to suppress the formation of voids after sintering due to the gas contained in the compact, or to increase the contact area between the powder materials involved in the transfer of heat and load during sintering, the density of the compact is High is desirable. However, in the case of this method, there is a problem that the load applied for escape of the powder material is small, and the density of the molded body is lowered.
また、slip casting法のように、粉体材料に適当な分散剤(たとえば、アルギン酸アンモン)を加えて泥漿を作り、石膏の型に流し込み、泥漿中の水分を石膏型に吸収させて残った成形体を取り出す方法もある。この方法は、金型やプレスを用いないため設備費を抑制することができるが、成形体の密度の低下や、分散剤の残留による成形体の純度の低下が課題となる。 In addition, as in the slip casting method, an appropriate dispersant (eg, ammonium alginate) is added to the powder material to make a slurry, which is poured into a gypsum mold, and the water in the slurry is absorbed into the gypsum mold. There is also a way to remove the body. Since this method does not use a mold or a press, it is possible to reduce equipment costs, but there are problems such as a decrease in the density of the molded product and a decrease in the purity of the molded product due to residual dispersant.
密度の高い成形体を連続的に得る方法としては、一対のロールの隙間に粉体材料を押し入れて、連続して圧縮成形する方法が挙げられる。このような方法として、ロールを水平に配置し、このロールの上部にホッパーを配置し、重力を用いてロール間に粉体材料を供給する方法がある。しかし、より成形体の密度を高くするには、重力のみで材料を供給するのでは荷重不足となる場合がある。また、このような配置では、成形体が垂直に排出されるため、成形体の回収に工夫が必要となる。したがって、ロールを上下に配置して、上下のロールの間にスクリューフィーダにより連続して材料を高圧力で供給し、ロールから出てくる成形体をコンベア等で回収する方法が望ましいと考えられる。 As a method of continuously obtaining a compact having a high density, there is a method of continuously compressing a powder material into a gap between a pair of rolls. One such method is to place the rolls horizontally, place a hopper on top of the rolls, and use gravity to feed the powder material between the rolls. However, in order to increase the density of the compact, the load may be insufficient if the material is supplied only by gravity. Moreover, in such an arrangement, the compacts are ejected vertically, so it is necessary to devise ways to recover the compacts. Therefore, it is considered desirable to arrange the rolls one above the other, feed the material continuously at high pressure between the upper and lower rolls by means of a screw feeder, and recover the compacts coming out of the rolls by means of a conveyer or the like.
上述したような用途で用いられるスクリューフィーダには、ロールに対して均一に材料を供給することが求められている。このため、特許文献1に示す方法が考案されている。
A screw feeder used for the above applications is required to uniformly feed a material to a roll. For this reason, a method disclosed in
しかしながら、特許文献1に示す方法では、粉体材料を供給する際、スクリューフィーダの筐体壁との摩擦のため、筐体壁近傍を流れる粉体材料は、筐体壁から離れた中央部を流れる粉体材料に比べて流速が低下する。また、スクリューフィーダ出口に分散羽根を配置すると、ロール間に材料を供給する際の圧力損失が生じることがあり、成形体の密度を低下させる要因となる。このように、特許文献1に示す方法において、単位時間あたりの材料供給量の均一性を向上することは可能であるが、粉体供給装置の幅方向の材料供給量の均一性が考慮されていないため、幅方向の材料供給量のばらつきが課題となっている。
However, in the method shown in
そこで、本発明者らは、粉体材料供給時の大きな圧力損失を生じさせることなく、粉体供給装置の幅方向の材料供給量の均一性を向上させための粉体供給装置を検討し、以下の構成を考案した。 Therefore, the present inventors have investigated a powder supply device for improving the uniformity of the material supply amount in the width direction of the powder supply device without causing a large pressure loss when supplying the powder material. The following configuration was devised.
本開示の一態様にかかる粉体供給装置は、
成形体を連続的に生成する加圧成形機構に粉体材料を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体材料が供給される導入口と前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する1つまたは複数の整流部と、
を備える。
A powder supply device according to an aspect of the present disclosure includes:
A powder supply device for supplying powder material to a pressure molding mechanism that continuously produces molded bodies,
a housing having an inlet through which the powder material is supplied and an outlet through which the powder material is discharged in a horizontal direction;
a screw arranged inside the casing and conveying the powder material in the direction of the rotation axis by being rotationally driven;
a motor arranged outside the housing for rotationally driving the screw;
one or a plurality of rectifying units arranged inside the housing between the tip of the screw on the outlet side and the outlet, for regulating the flow of the powder material;
Prepare.
このような構成により、スクリューの排出口側の先端と排出口との間に整流部を設けて粉体材料の流速を制御することができ、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。 With such a configuration, it is possible to control the flow velocity of the powder material by providing the rectifying portion between the tip of the screw on the discharge port side and the discharge port, and to control the flow rate of the powder material in the width direction of the powder feeder. Uniformity of supply can be improved.
前記整流部は、主面を有する板状部材で形成されており、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。
The straightening section is formed of a plate-shaped member having a main surface,
The main surface of the rectifying section may be arranged parallel to the rotation axis direction of the screw and parallel to the vertical direction.
このような構成により、粉体供給装置の幅方向における中心付近で粉体材料の流速を制御できるため、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。 With such a configuration, since the flow velocity of the powder material can be controlled near the center in the width direction of the powder supply device, it is possible to improve the uniformity of the supply amount of the powder material in the width direction of the powder supply device. can.
前記整流部は、円柱状部材で形成されており、
前記整流部の高さ方向は、前記スクリューの前記回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。
The rectifying section is formed of a columnar member,
A height direction of the straightening section may be arranged perpendicular to the rotating shaft direction of the screw and parallel to the vertical direction.
このような構成により、同じ形状の整流部を複数用意して、粉体材料の種類等により、整流部の数や配置を調整して、粉体供給装置の幅方向において、粉体材料の供給量の均一性をさらに向上させることができる。 With such a configuration, a plurality of rectifying sections having the same shape are prepared, and the number and arrangement of the rectifying sections are adjusted according to the type of powder material, and the powder material is supplied in the width direction of the powder feeder. Quantity uniformity can be further improved.
前記複数の整流部は、前記スクリューの前記回転軸方向と垂直な方向に並べて配置されており、
前記複数の整流部うち隣り合う2つの間の距離は、前記複数の整流部のうち前記筐体の内壁に隣接する前記整流部と前記内壁との距離よりも小さくてもよい。
The plurality of straightening units are arranged side by side in a direction perpendicular to the rotation axis direction of the screw,
A distance between two adjacent ones of the plurality of straightening sections may be smaller than a distance between the inner wall and the straightening section adjacent to the inner wall of the housing among the plurality of straightening sections.
このような構成により、さらに、粉体供給装置の幅方向において粉体材料の供給量のばらつきを低減することができる。 With such a configuration, it is possible to further reduce variations in the supply amount of the powder material in the width direction of the powder supply device.
前記整流部は、前記粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きい複数の開口部を有する板状部材で形成されるとともに主面を有し、
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に対して垂直に配置されていてもよい。
The straightening section is formed of a plate-shaped member having a plurality of openings larger than a particle having the largest diameter among the particles contained in the powder material and has a main surface,
The main surface of the straightening section may be arranged perpendicularly to the rotation axis direction of the screw.
このような構成により、異なる材料を処理する場合に、材料ごとに対応する整流部を用意することで、段取り替えを簡便化することができる。 With such a configuration, when processing different materials, it is possible to simplify setup change by preparing a rectifying section corresponding to each material.
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
[全体構成]
図1は、本開示の粉体供給装置を上から見た模式図である。図2は、図1の粉体供給装置のA-A’断面図である。なお、以下の説明において、各図におけるX方向を粉体材料供給方向、Y方向を幅方向、Z方向を鉛直方向と称することもある。
(Embodiment 1)
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic top view of the powder feeder of the present disclosure. FIG. 2 is a cross-sectional view of the powder feeder of FIG. 1 taken along the line AA'. In the following description, the X direction in each drawing may be referred to as the powder material supply direction, the Y direction as the width direction, and the Z direction as the vertical direction.
粉体供給装置100は、図1および図2に示すように、成形体を連続に生成する加圧成形機構11に、矢印101で示す粉体材料101を供給する。粉体供給装置100は、粉体材料101の導入口2と排出口3とを有する筐体1と、スクリュー4a、4bと、モータ5a、5bと、複数の整流部6とを備える。スクリュー4a、4bは、筐体1の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に粉体材料101を搬送する。すなわち、粉体材料101は、スクリュー4a、4bによりX方向に搬送される。なお、本実施の形態においては、2本のスクリュー4a、4bが配置されているが、スクリューの数はこれに限らない。モータ5a、5bは筐体1の外部に配置され、スクリュー4a、4bを回転駆動する。整流部6は、筐体1の内部の、スクリュー4a、4bの排出口3側の先端41a、41bと排出口3との間に配置される。粉体供給装置100は、加圧成形機構11に隣接して配置される。加圧成形機構11は、鉛直方向に並べて配置された2本のロール12a、12bを有する。図2に示すように、2本のロール12a、12bの間に、粉体供給装置100の排出口3から粉体材料101が供給され、成形体13が形成される。このように、粉体供給装置100から供給された粉体材料101は、加圧成形機構11によって成形体13に形作られる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
<導入口>
導入口2は、図2に示すように、筐体1の図示上方に設けられ、粉体材料101を筐体1の内部へ導入する。また、導入口2には、ホッパー7が設けられており、ホッパー7の開口部より粉体材料101が投入される。
<Inlet>
As shown in FIG. 2 , the
<排出口>
排出口3は、筐体1の加圧成形機構11側の端部に設けられる。排出口3から、加圧成形機構11のロール12a、12bの間に粉体材料101が水平方向に排出される。なお、本実施の形態において、水平方向とはX方向であり、材料供給方向と同じ方向である。排出口3は、図2に示すように、ロール12a、12bの間に粉体材料101を供給する。また、筐体1は、整流部6が配置されている部分から排出口3に向かって、薄くなるように形成されている。
<Outlet>
The
<スクリュー>
スクリュー4a、4bは、図1に示すように、筐体1の内部に幅方向に並列に配置され、材料供給方向に粉体材料101を搬送する。スクリュー4a、4bの回転軸はそれぞれ、材料供給方向と平行である。スクリュー4a、4bはそれぞれ、スクリューシャフト42a、42bと、スクリューシャフト42a、42bの外周面に形成されたフライト43a、43bとを有する。スクリュー4a、4bはモータ5a、5bにより回転駆動する。また、モータ5a、5bの回転数は、制御部8によりそれぞれ独立に制御することができる。
<Screw>
As shown in FIG. 1, the
<整流部>
粉体供給装置100には、複数の整流部6が設けられている。それぞれの整流部6は、スクリュー4a、4bの排出口3側の先端41a、41bと排出口3との間に配置され、粉体材料101の流れを整流する。また、本実施の形態において、整流部6は主面60を有する板状部材で形成されている。なお、主面60とは、整流部6のうち最も表面積の大きい面である。それぞれの整流部6の主面60は、スクリュー4a、4bの回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されている。整流部6はそれぞれ、可動部のない構造であり、筐体1の内部において粉体材料101の流速を低減させることができる。本実施の形態においては、整流部6は、スクリュー4a、4bの排出口3側の先端41a、41b近傍に幅方向に並べて配置されている。
<Rectification unit>
A plurality of straightening
図1および図2のように板状の整流部6を用いる場合、材料供給方向(X方向)における長さが長いほど、整流部6近傍における粉体材料101の流速を低下させる効果が大きい。したがって、整流部6の材料供給方向における長さを調整することにより、排出口3より排出される粉体材料101の流速を制御することができる。また、複数の整流部6を配置して、その幅方向の粗密を調整することによって流速を制御することもできる。たとえば、複数の整流部6が幅方向に等間隔に並べて配置されていてもよい。また、整流部6の配置間隔が異なっていてもよい。整流部6のスクリュー4a、4b側の端部61は、先端に向かって断面積が小さくなるように形成されていてもよい。たとえば、整流部6の端部61が尖って形成されていたり、端部61が丸く形成されていたりすると、粉体材料101の流れが、整流部6により滞るのを防止することができる。
1 and 2, the effect of reducing the flow velocity of the
ここで、図3を参照して、整流部6による流速の制御について説明する。図3は、単一の板状の整流部を配置したときの、筐体1の一部を拡大した図である。矢印102で示される筐体1の内壁1a近傍を流れる粉体材料102の流速は、内壁1aとの摩擦により低下する。一方、矢印103で示される整流部600近傍を流れる粉体材料103の流速は、整流部600との摩擦により低下する。さらに、図3の破線Bにおける断面において、整流部600の断面積により、筐体1内を粉体材料が通過することができる断面積が減少するため、粉体材料103の流速が低下する。したがって、整流部600の構成および配置を調整することにより、整流部600近傍を流れる粉体材料103の流速を、内壁1a付近を流れる粉体材料102の流速の大きさと同等、もしくは小さくする等の制御が可能になる。
Here, control of the flow velocity by the rectifying
[変形例1]
図4は、図1および図2の粉体供給装置の整流部の変形例を示す図である。図4に示すように、整流部6aは、円柱状部材で形成されている。整流部6aの高さ方向が、スクリュー4a、4bの回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されていてもよい。すなわち、整流部6aは鉛直方向に延びる円柱状部材により形成されている。なお、図4においては複数の整流部6aが配置されているが、整流部6aの数および配置は任意に変更することができる。
[Modification 1]
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the rectifying section of the powder feeder of FIGS. 1 and 2. FIG. As shown in FIG. 4, the straightening
円柱状の整流部6aを用いる場合、幅方向の配置の粗密により粉体材料の流速を制御することができる。たとえば、筐体1において、スクリュー4a、4bの先端41a、41bから排出口3までの間に、整流部6aを挿入する複数の貫通孔を設けておくことにより、任意の箇所に整流部6aを配置することができる。このようにすると、粉体材料101の流速の制御を容易に行うことができる。
In the case of using the
[変形例2]
図5は、図1および図2の粉体供給装置の整流部の別の変形例を示す図である。図6は、図5の粉体供給装置100の整流部を排出口側から見たときの図である。図5および図6に示すように、整流部6bは主面を有する板状部材で形成されている。整流部6bの主面60bは、スクリュー4a、4bの回転軸方向に対して垂直に配置されている。また、整流部6bには複数の開口部61bが形成されている。すなわち、整流部6bはメッシュ状に開口部が形成された板状部材である。
[Modification 2]
FIG. 5 is a diagram showing another modification of the rectifying section of the powder feeder of FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 6 is a view of the rectifying section of the
開口部を有する整流部6bを用いる場合、幅方向における開口部61bの粗密によって流速を制御することができる。たとえば、筐体1において、スクリュー4a、4bの先端41a、41bから排出口3までの間に、整流部6bを挿入するスリットを設けておくことにより、任意の大きさまたは数の開口部61bを有する整流部6bを入れ替えて配置することができる。このようにすると、粉体材料101の流速の制御を容易に行うことができる。
When the rectifying
[整流部の配置および形状による分布の比較]
ここで、後述する実施例1~6、および比較例における、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量分布、および粉体供給装置100の幅方向の成形体の密度分布を比較して検討する。
[Comparison of distribution by arrangement and shape of rectifying part]
Here, comparison is made between the supply amount distribution of the powder material in the width direction of the
各実施例1~6および比較例では、シリコン酸化物を主材料とする粉体材料を用いるものとする。なお、図7および図8に示す粉体供給装置100の構成、および粉体材料の構成は、整流部の形状、数、および配置を除き、各実施例1~6および比較例において共通である。
In each of Examples 1 to 6 and Comparative Example, a powder material containing silicon oxide as a main material is used. The configuration of the
<粉体供給装置100の構成>
図7は、実施例1の粉体供給装置の各種寸法、および実施例1の整流部の構成および配置を示す図である。図8は、図7の整流部を排出口側から見たときの図である。図8に示すように、筐体1の内部の鉛直方向の高さh1が50mmであり、筐体1の内部の幅方向の大きさw1が100mmである。また、図7に示すように、筐体1の内部には、スクリュー4a、4bが幅方向に並んで配置されている。スクリュー4a、4bはスクリューシャフト42a、42bの直径φ1が20mmであり、粉体材料を搬送するためのフライト43a、43bのスクリューシャフト42a、42bからの高さh2が10mmである。スクリュー4a、4bは、図7に示すように、スクリューシャフト42a、42bの軸線15a、15bの間の距離d1が50mmになるよう配置されている。また、図8に示すように、筐体1の内壁1aからフライト43a、43bまでの距離d2が5mm、フライト43a、43b間の距離h3が10mmになるよう配置されている。スクリュー4a、4bの先端41a、41bから加圧成形機構11に設けられた2つのロール12a、12bの最小ギャップライン14までの距離d3が200mmである。2つのロール12a、12bの半径r1はそれぞれ150mmである。図示されていない2つのロール12a、12bの最小ギャップの間隔は4mmである。また、モータ5a、5bは、排出口3から供給される粉体材料の量が、1800g/分となるように回転数を調整する。
<Configuration of
7A and 7B are diagrams showing various dimensions of the powder feeder of Example 1, and the configuration and arrangement of the rectifying section of Example 1. FIG. FIG. 8 is a view of the rectifying section in FIG. 7 when viewed from the outlet side. As shown in FIG. 8, the vertical height h1 inside the
<粉体材料の構成>
粉体材料は、シリコン酸化物を主材料とするものを用いる。また、粉体材料は篩を使用して、0.1mm以上2.0mm未満に分級し、かさ密度は0.8g/ccである。
<Configuration of powder material>
A powder material containing silicon oxide as a main material is used. The powder material is sieved to a size of 0.1 mm or more and less than 2.0 mm, and has a bulk density of 0.8 g/cc.
上述の構成の粉体供給装置100および粉体材料により、粉体供給装置100から加圧成形機構11に供給される直前の、すなわち排出口3から排出される、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量の分布と、粉体供給装置100の幅方向における加圧成形機構11を通過した後の成形体13の密度の分布を測定した。なお、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合の分布は、全供給量に対する幅方向25mm毎の供給量割合を測定した。また、粉体供給装置100の幅方向における成形体13の密度の分布は、幅方向10mm毎に成形体の密度を測定した。
The width direction of the
<実施例1>
図7に示すように、実施例1では、整流部26は板状であり、1つの整流部26が筐体1内に配置されている。また、整流部26は、スクリューシャフト42a、42bの軸線15a、15bの中間に位置する中心線16の延長線上に配置され、かつ、スクリュー4a、4bの先端41a、41bから整流部26の一方の端部26aまでの材料供給方向の距離d4が5mmとなるよう配置される。図7および図8に示すように、整流部26は、材料供給方向の長さL1が50mm、鉛直方向の高さは、筐体1の内部の高さh1と等しい50mm、幅方向の大きさw2が4mmである。さらに、整流部26は、鉛直方向からみたときに六角形となるよう、一方の端部26aおよび他方の端部26bが尖った構造となっている。なお、端部26a、26bは、60°の角度となるよう形成されている。
<Example 1>
As shown in FIG. 7 , in Example 1, the straightening
<実施例2>
図9は、実施例2の整流部の構成および配置を示す図である。図9に示すように、実施例2では、整流部36は、材料供給方向の長さL2が30mmである。その他の構成および配置は、実施例1の整流部26と同様である。
<Example 2>
9A and 9B are diagrams showing the configuration and arrangement of the rectifying section of the second embodiment. FIG. As shown in FIG. 9, in Example 2, the straightening
<実施例3>
図10は、実施例3の整流部の構成および配置を示す図である。図11は、図10の整流部を排出口側から見たときの図である。図10に示すように、実施例3では、実施例2の整流部36と同じ形状の3つの整流部46a、46b、46cが配置されている。整流部46bが幅方向におけるスクリュー4a、4bの中心線16の延長線上に配置されている。すなわち、整流部46bは、実施例2の整流部36と同じ位置に配置されている。また、整流部46aは、スクリューシャフト42aの軸線15aの延長線上に配置されている。さらに、整流部46cは、スクリューシャフト42bの軸線15bの延長線上に配置されている。すなわち、整流部46aと整流部46bとは幅方向の間隔w3が25mmとなるように配置され、整流部46bと整流部46cとは幅方向の間隔w4が25mmとなるように配置される。したがって、図11に示すように、排出口3側からみたときに、3つの整流部46a~46cが幅方向に並ぶように配置されている。その他の構成および配置は、実施例1の整流部26と同様である。
<Example 3>
10A and 10B are diagrams illustrating the configuration and arrangement of the rectifying section of Example 3. FIG. FIG. 11 is a view of the straightening section in FIG. 10 as seen from the outlet side. As shown in FIG. 10, in the third embodiment, three straightening
<実施例4>
図12は、実施例4の整流部の構成および配置を示す図である。図13は、図12の整流部を排出口側から見たときの図である。図12に示すように、実施例4では、実施例2の整流部36と同じ形状の3つの整流部56a、56b、56cが配置されている。整流部56bが幅方向におけるスクリュー4a、4bの中心線16の延長線上に配置されている。すなわち、整流部56bは、実施例2の整流部36と同じ位置に配置されている。また、整流部56aは、スクリューシャフト42aの軸線15aと中心線16との中間に位置する中間線17aの延長線上に配置されている。さらに、整流部56cは、スクリューシャフト42bの軸線15aと中心線16との中間に位置する中間線17bの延長線上に配置されている。すなわち、整流部56aと整流部56bとは幅方向の間隔w5が12.5mmとなるように配置され、整流部56bと整流部56cとは幅方向の間隔w6が12.5mmとなるように配置される。したがって、図13に示すように、排出口3側からみたときに、3つの整流部56a~56cが幅方向に並ぶように配置されているが、実施例3と比較して、整流部56aと56bとの間の距離、および整流部56bと56cとの間の距離が小さい。その他の構成および配置は、実施例1の整流部26と同様である。
<Example 4>
12A and 12B are diagrams showing the configuration and arrangement of the rectifying section of Example 4. FIG. FIG. 13 is a view of the straightening section of FIG. 12 as seen from the outlet side. As shown in FIG. 12, in Example 4, three straightening
<実施例5>
図14は、実施例5の整流部の構成および配置を示す図である。図15は、図14の整流部を排出口側から見たときの図である。図14に示すように、実施例5では、6つの整流部66a、66b、66c、67a、67b、67cが配置されている。また、図14および図15に示すように、各整流部66a~66c、67a~67cは、直径φ2が4mmの円柱状であり、鉛直方向の高さh4が、筐体1の内壁1aの高さh1と等しい50mmである。整流部66a、67a、整流部66b、67b、および、整流部66c、67cをそれぞれペアとして、各整流部66a~66c、67a~67cが配置される。整流部66b、67bのペアは、それぞれ中心線16上に配置される。また、整流部66a、67aのペアは、それぞれ中間線17a上に配置される。さらに、整流部66c、67cのペアは、それぞれ中間線17b上に配置される。すなわち、整流部66aと整流部66bとは幅方向の間隔w7が12.5mmとなるよう配置され、整流部66bと整流部66cとは幅方向の間隔w8が12.5mmとなるように配置される。同様に、整流部67aと整流部67bの幅方向の間隔もw7となり、整流部67bと整流部67cとの幅方向の間隔もw8となるように、それぞれの整流部が配置される。整流部66a、67a、整流部66b、67b、および整流部66c、67cのそれぞれのペアの距離d5は20mmである。また、整流部66a~66cは、スクリュー4a、4bの先端41a、41bからの距離d6が5mmの位置に配置されている。図15に示すように、排出口3側から見たときに、整流部66a~66cが幅方向に並ぶように配置されている。また、図示されていないが、整流部67a~67cも同様に、幅方向に並ぶように配置されている。
<Example 5>
14A and 14B are diagrams showing the configuration and arrangement of the rectifying section of Example 5. FIG. FIG. 15 is a view of the straightening section in FIG. 14 as viewed from the outlet side. As shown in FIG. 14, in Example 5, six
<実施例6>
図16は、実施例6の整流部の構成および配置を示す図である。図17は、図16の整流部を排出口側から見たときの図である。図16および図17に示すように、実施例6では、整流部76は、複数の正方形の開口部76aを有する板状であり、1つの整流部76が配置されている。整流部76は、鉛直方向の高さh5が50mmであり、幅方向の大きさw9が30mmである。また、整流部76は、図17に示すように、直径0.6mmの針金を用いた平織により形成されており、開口部76aの一辺の大きさd7が3mmのメッシュ構造である。なお、開口部76aの一辺の大きさd7は、粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きくなっている。整流部76を、スクリュー4a、4bの先端41a、41bからの距離d8が5mmとなり、開口部76aが材料供給方向を向くように配置した。すなわち、整流部76の主面は、スクリュー4a、4bの回転軸方向に対して垂直に配置されている。なお、整流部76の幅方向の中心が中心線16の延長線上に位置するように、整流部76が配置されている。
<Example 6>
16A and 16B are diagrams showing the configuration and arrangement of the rectifying section of Example 6. FIG. FIG. 17 is a view of the straightening section of FIG. 16 as seen from the outlet side. As shown in FIGS. 16 and 17, in Example 6, the straightening
<比較例>
比較例は、整流部を配置しない構成である。
<Comparative example>
The comparative example has a configuration in which no rectifying section is arranged.
[各実施例および比較例の比較検討]
図18~図20を参照して、各実施例1~6および比較例における粉体材料の供給量割合の分布、および成形体の密度の分布について検討する。図18は、各実施例1~6および比較例の、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合の分布を示すグラフである。粉体材料の供給量割合の測定方法は、次のとおりである。粉体供給装置100を加圧成形機構11から離した状態で、排出口3から排出される粉体材料を受けられる位置に、開口部の幅が25mmである4つの容器を幅方向に隙間なく並べる。この状態で、一定時間粉体材料を排出する。排出された粉体材料はすべて4つの容器に回収されているので、粉体材料の全排出重量および各容器内に回収された粉体材料の重量を測定することにより、粉体材料の供給量割合の分布を計算している。なお、図18において、横軸は中心線16を0としたときの幅方向における位置を表し、各容器の幅方向における中心位置に値をプロットしている。また、縦軸は粉体材料の供給量割合を単位wt%で表している。
[Comparative examination of each example and comparative example]
With reference to FIGS. 18 to 20, the distribution of the supply amount ratio of the powder material and the density distribution of the compact in each of Examples 1 to 6 and Comparative Example will be examined. FIG. 18 is a graph showing the distribution of the supply amount ratio of the powder material in the width direction of the
図19は、各実施例1~6の、幅方向における成形体の密度の分布を示すグラフである。成形体の密度の測定方法は、次のとおりである。成形体を材料供給方向に10mmの長さの短冊状に切り出し、さらにこの短冊状の成形体を幅方向における中心から順に両端に向かって10mm毎に切断する。これにより得られた10mm角の成形体の小片の密度を測定する。なお、両端部は幅が10mmに至らない場合があるが測定に影響はない。密度の測定にはアルキメデスの原理を用いる。具体的には、metra-toredo製の電子天秤および比重測定用キットを使用した。なお、他社製の同様の測定ツールを使用することもできる。また、置換液として流動パラフィンを用いて測定した。なお、図19において、横軸は中心線16を0としたときの幅方向における位置を表し、各小片の幅方向における中心位置に値をプロットしている。また、縦軸は成形体の密度を単位g/ccで表している。図20は、実施例1~6および比較例の粉体材料の供給量割合および成形体の密度の測定結果を説明するための表である。
FIG. 19 is a graph showing the density distribution of the compacts in the width direction in each of Examples 1-6. The method for measuring the density of the compact is as follows. A strip having a length of 10 mm is cut from the molded body in the material supply direction, and the strip-shaped molded body is cut every 10 mm from the center in the width direction toward both ends in order. The density of a small piece of the 10 mm square compact thus obtained is measured. The width of both ends may not reach 10 mm, but this does not affect the measurement. The Archimedes principle is used to measure the density. Specifically, an electronic balance and a specific gravity measurement kit manufactured by metra-toredo were used. Note that similar measurement tools from other companies can also be used. In addition, liquid paraffin was used as a substitution liquid for the measurement. In FIG. 19, the horizontal axis represents the position in the width direction when the
図18のグラフによると、各実施例1~6は、比較例と比べると、中心線16の付近、すなわち幅方向位置が0mm付近では粉体材料の供給量割合が小さく、中心線16から離れると粉体材料の供給量割合が大きくなる。これは、整流部を配置することにより、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量の均一性が向上しているためであると考えられる。
According to the graph of FIG. 18, in each of Examples 1 to 6, compared to the comparative example, the ratio of the amount of powder material supplied near the
図18によると、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合のレンジは、比較例が23.7wt%であるのに対し、実施例1では8.5wt%である。これは、整流部26の配置により均一性が向上しているためであると考えられる。一方、図18および図19によると、実施例1において、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度は、中心線16付近での値が、中心線16から離れた部分に比べて小さくなっており、局所的に強く効果が表れていると考えられる。なお、粉体材料の供給量割合のレンジとは、各実施例1~6および比較例における測定値の最大値と最小値との差である。同様に、成形体密度のレンジは、各実施例1~6および比較例における測定値の最大値と最小値との差である。
According to FIG. 18, the range of the ratio of the supply amount of the powder material in the width direction of the
実施例1と実施例2とを比較すると、実施例1のほうが供給量割合のレンジ、および成形体密度のレンジがともに小さい。これは、実施例2の整流部36に比べて、実施例1の整流部26のほうが材料供給方向の長さが長いため、排出口における粉体材料の流速のばらつきを抑制することができており、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性が向上していると考えられる。
Comparing Example 1 and Example 2, Example 1 has a smaller supply rate range and a smaller compact density range. This is because the
また、実施例2と実施例3とを比較すると、実施例3のほうが成形体密度のレンジが小さい。実施例2では1つの整流部36を配置しているのに対して、実施例3で3つの整流部46a~46cを配置している。複数の整流部を配置することで、粉体供給装置100の幅方向における成形体密度のばらつきを低減することができると考えられる。
Further, when comparing Example 2 and Example 3, Example 3 has a smaller range of compact density. While one rectifying
また、実施例3と実施例4とを比較すると、実施例4のほうが成形体密度のレンジが小さい。実施例3の整流部46a~46cはそれぞれ、幅方向に25mmの間隔で配置されている。これは、中心線16と軸線15aまたは15bとの距離であり、整流部46aおよび46cと筐体1の内壁1aとの距離もそれぞれ25mmである。一方、実施例4では、整流部56a~56cはそれぞれ、幅方向に12.5mmの間隔で配置されており、整流部56aおよび整流部56cと筐体1の内壁1aとの距離はそれぞれ37.5mmである。このように、整流部56a~56cを中心線16側に寄せて配置し、整流部56a~56cのそれぞれの間隔が、整流部56aまたは56cと筐体1の内壁1aとの距離よりも小さくなるようにすることで、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量のばらつきを低減することができると考えられる。すなわち、実施例4では、複数の整流部56a~56cが、スクリュー4a、4bの回転軸方向と垂直な方向に並べて配置されている。実施例4では、さらに、複数の整流部56a~56cのうち隣り合う2つの間の距離は、複数の整流部56a~56cのうち、筐体1の内壁1aに隣接するものと内壁1aとの距離よりも小さくなるように配置されている。このように配置されていると、成形体密度の均一性を向上させることができる。
Further, when comparing Example 3 and Example 4, Example 4 has a smaller range of compact density. The rectifying
実施例1~4の結果の比較により、板状の整流部の、材料供給方向の長さ、数、配置位置を調整することにより、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性を向上させることが可能であることがわかる。
By comparing the results of Examples 1 to 4, the amount of powder material supplied in the width direction of the
実施例5では、円柱状の整流部66a~66c、67a~67cが用いられている。実施例1~4で使用された板状の整流部のように、長さの異なる整流部を用意しなくてもよく、同じ形状の整流部の、数および配置位置を調整することにより、粉体材料の流速を制御することができる。このため、板状の整流部よりも、円柱状の整流部を使用するほうが調整の自由度が高く、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量割合および成形体密度の均一性をさらに向上させることができる。
In Example 5,
実施例6では、粉体材料に含まれる粒子のうち最大径を持つ粒子よりも大きい複数の開口部を有する板状の整流部76が用いられている。実施例6では、1つの板状の整流部をスクリュー4a、4bの回転軸方向に平行に配置した実施例1および2よりも、供給量割合および成形体密度のレンジが小さい。したがって、実施例1および2の場合よりも、供給量割合の均一性が向上していると考えられる。実施例6では、開口部の大きさを変化させることにより、粉体材料の流速を制御することができるため、複数の整流部を用意しなくてもよい。たとえば、異なる粉体材料を処理する場合に、材料ごとに開口部の数や大きさを変えた整流部を用意することにより、整流部を入れ替えるだけでさまざまな材料に対応させることができる。
In Example 6, a plate-shaped
[効果]
上述した実施の形態によると、スクリューの排出口側の先端と排出口との間に整流部を設けることにより、粉体材料の流速を制御することができ、粉体供給装置100の幅方向における粉体材料の供給量の均一性を向上させることができる。
[effect]
According to the above-described embodiment, by providing the rectifying portion between the tip of the screw on the discharge port side and the discharge port, the flow velocity of the powder material can be controlled. It is possible to improve the uniformity of the supply amount of the powder material.
なお、本実施の形態に示す装置の構成や寸法は一例であり、本実施の形態によって限定されるものではない。たとえば、本実施の形態では、2本のスクリューを用いた粉体供給装置を例に説明をしたが、1本のスクリュー、または3本以上のスクリューを用いた粉体供給装置に整流部を配置しても、同様の効果を得ることができる。 Note that the configuration and dimensions of the device shown in this embodiment are an example, and are not limited by this embodiment. For example, in the present embodiment, a powder feeder using two screws has been described as an example, but a rectifying section is arranged in a powder feeder using one screw or three or more screws. However, the same effect can be obtained.
このように、本開示の粉体供給装置を用いることにより、粉体供給装置100の幅方向において均一な密度分布を持つ成形体を得ることができる。
Thus, by using the powder supply device of the present disclosure, it is possible to obtain a compact having a uniform density distribution in the width direction of the
本開示の粉体供給装置は、粉体材料を加圧成形した後に、その粉末の融点以下の温度で熱処理した焼結体を必要とする各種工業製品の高性能化に寄与する。特に、絶縁部品や電池材料の高性能化に有効である。 The powder feeder of the present disclosure contributes to improving the performance of various industrial products that require a sintered body that is heat-treated at a temperature equal to or lower than the melting point of the powder material after pressure-molding the powder material. In particular, it is effective for improving the performance of insulating parts and battery materials.
1 筐体
1a 内壁
2 導入口
3 排出口
4a、4b スクリュー
5a、5b モータ
6 整流部
6a 整流部
6b 整流部
11 加圧成形機構
26 整流部
36 整流部
46a~46c 整流部
56a~56c 整流部
60、60b 主面
61b 開口部
66a~66c、67a~67c 整流部
76a 開口部
100 粉体供給装置
101、102、103 粉体材料
1
Claims (5)
前記粉体材料が供給される導入口と前記粉体材料が水平方向に排出される排出口とを有する筐体と、
前記筐体の内部に配置され、回転駆動されることにより回転軸方向に前記粉体材料を搬送するスクリューと、
前記筐体の外部に配置され、前記スクリューを回転駆動するモータと、
前記筐体の内部の、前記スクリューの前記排出口側の先端と前記排出口との間に配置され、前記粉体材料の流れを整流する1つまたは複数の整流部と、
を備える
粉体供給装置。 A powder supply device for supplying powder material to a pressure molding mechanism that continuously produces molded bodies,
a housing having an inlet through which the powder material is supplied and an outlet through which the powder material is discharged in a horizontal direction;
a screw arranged inside the casing and conveying the powder material in the direction of the rotation axis by being rotationally driven;
a motor arranged outside the housing for rotationally driving the screw;
one or a plurality of rectifying units arranged inside the housing between the tip of the screw on the outlet side and the outlet, for regulating the flow of the powder material;
A powder feeder.
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に平行かつ鉛直方向に平行に配置されている
請求項1に記載の粉体供給装置。 The straightening section is formed of a plate-shaped member having a main surface,
The powder feeder according to claim 1, wherein the main surface of the straightening section is arranged parallel to the rotation axis direction of the screw and parallel to the vertical direction.
前記整流部の高さ方向は、前記スクリューの前記回転軸方向に垂直かつ鉛直方向に平行に配置されている
請求項1に記載の粉体供給装置。 The rectifying section is formed of a columnar member,
The powder feeder according to claim 1, wherein the height direction of the straightening section is arranged perpendicular to the rotation axis direction of the screw and parallel to the vertical direction.
前記複数の整流部うち隣り合う2つの間の距離は、前記複数の整流部のうち前記筐体の内壁に隣接する前記整流部と前記内壁との距離よりも小さい
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粉体供給装置。 The plurality of straightening units are arranged side by side in a direction perpendicular to the rotation axis direction of the screw,
4. The distance between two adjacent rectifiers among the plurality of rectifiers is smaller than the distance between the inner wall and the rectifier adjacent to the inner wall of the housing among the plurality of rectifiers. The powder feeder according to item 1.
前記整流部の前記主面は、前記スクリューの前記回転軸方向に対して垂直に配置されている
請求項1に記載の粉体供給装置。 The straightening section is formed of a plate-shaped member having a plurality of openings larger than a particle having the largest diameter among the particles contained in the powder material and has a main surface,
The powder feeder according to claim 1, wherein the main surface of the straightening section is arranged perpendicular to the rotation axis direction of the screw.
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