KR100694558B1

KR100694558B1 - 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100694558B1
Application number: KR1020000016329A
Authority: KR
Inventors: 도끼따마사오
Original assignee: 에스피에스 신텍스 가부시키가이샤
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-03-13
Also published as: CN1268416A; CN100368124C; JP3737331B2; EP1043149A2; EP1043149A3; KR20000063057A; JP2000343292A; US20050089436A1; US6881048B1

Abstract

본 발명은 몰드 공동을 형성하는 관통 구멍을 가지는 튜브형 본체를 구비한 몰드 내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전(loading)하는 방법에 관한 것이다. 그 분말재료 자동장전 방법은: 구멍의 하단부에 하부 가압코어가 끼워지는 몰드를 준비하는 단계와; 그 하부 가압코어가 끼워지는 몰드를 분말재료 충전위치로 이동시키는 단계와; 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 깊이를 결정하도록, 하부 가압코어를 몰드에 대해 상대적으로 이동시키는 단계와; 미리 정해진 양의 분말재료를 몰드에 충전하고 그 몰드의 상단면 높이에 맞게 과다 분말을 깍아내는 단계와; 몰드내의 미리 정해진 양의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하는 단계와; 분말 압축체를 몰드내의 원하는 위치로 이동시키기 위해 분말 압축체를 하부 가압코어와 함께 몰드에 대해 상대적으로 이동시키는 단계로 이루어진다.

Description

몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATICALLY LOADING POWDER MATERIAL INTO A MOLD}

도 1a 내지 도 1h 는 본 발명에 따라 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 원리를 도시한 소결용 몰드의 단면도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된, 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치의 측면도.

도 3 은 도 2 의 분말재료 자동장전장치의 평면도.

도 4 는 분말재료 자동장전장치의 운반체 및 측정유닛을 부분 절개하여 도시한 정면도.

도 5a 는 도 4 의 화살표 Z-Z 방향에서 본 운반체를 부분 절개하여 도시한 측면도.

도 5b 는 도 5a 의 화살표 B-B 방향에서 본 운반체의 단면도.

도 5c 는 도 5a 의 화살표 C-C 방향에서 본 운반체의 단면도.

도 5d 는 도 5a 의 화살표 D-D 방향에서 본 운반체의 단면도.

도 6 은 도 4 의 방향에 직각인 방향에서 본 측정유닛의 측면도.

도 7 은 소결몰드 분배유닛의 정면도.

도 8 은 도 7 의 방향에 직각인 방향에서 본 소결몰드 분배유닛의 측면도.

도 9 는 분말충전기구의 평면도.

도 10 은 도 9 의 분말충전기구의 종방향 단면도.

도 11 은 도 9 의 선 U-U 를 따라 절개하여 도시한 분말충전기구의 단면도.

도 12 는 가압유닛의 정면도.

도 13a 는 도 12 의 방향에 직각인 방향에서 본 가압유닛의 측면도.

도 13b 는 도 12 의 가압유닛의 축받이를 확대 도시한 평면도.

도 14 는 전송유닛의 정면도.

도 15 는 도 14 의 방향에 직각인 방향에서 본 전송유닛의 측면도.

도 16 은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된, 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치의 평면도.

도 17 은 도 16 의 선 V-V 를 따라 절개하여 도시한 단면도.

도 18 은 도 16 의 선 W-W 를 따라 절개하여 도시한 단면도.

도 19 는 분말충전기구의 평면도.

도 20 은 도 19 의 분말충전기구의 단면도.

도 21 은 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구성된, 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치의 일부를 도시한 평면도.

도 22 는 도 21 의 분말재료 자동장전장치에 사용되는 이송체의 평면도.

도 23 은 도 21 의 선 X-X 를 따라 절개하여 도시한 단면도.

도 24 는 도 22 의 선 Y-Y 를 따라 절개하여 도시한 단면도.

도 25 는 도 21 의 자동장전장치에 사용되는 승강/지지유닛의 단면도.

"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"

10: 분말재료 자동장전장치 11: 프레임

12: 몰드 분배유닛 14: 분말충전기구

16: 측정유닛 18: 가압유닛

20: 취출유닛

본 발명은 몰드내로 분말재료(powder material)를 자동 장전(loading)하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히, 튜브형 본체를 관통하여 연장하는 구멍이 형성된 몰드내로 분말재료를 미리 정해진 양 만큼 자동 장전하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 몰드는 소결공정중에 내부에 장전된 파우더재를 소결하는데 이용하는 소결용 몰드 또는 추후에 분리되어 소결작업을 거치게 될 분말 압축체(powder-compact) 만을 형성하기 위한 분말압축체 성형용 몰드일 수 있다.

몰드내에서 분말 압축체를 형성하기 위해 소결 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 장전하기 위한 많은 분말재료 장전장치가 공지되어 있으며, 이때 분말 압축체는 계속되는 전기 소결공정과 같은 소결공정중에도 몰드내에서 유지된다. 그러나,

소결 제품을 얻기 위한 연속적인 제조공정으로서: 미리 정해진 양의 분말재료를 다수의 층(layer) 형태로 소결몰드에 장전하는 단계와, 그 몰드내에 수용된 분말 압축체를 가열하여 소결하는 단계와, 소결된 제품을 몰드로 부터 수거하는 단계로 이루어진 제조 공정은 공지되어 있지 않다. 이러한 개념은 공지되어 있지 않은데, 이는 주로 종래의 전기 소결기술에서 소결공정이 완료되기까지 비교적 긴 시간이 소요되기 때문이다. 결과적으로, 종래의 모든 자동 분말재료 장전장치는 연속적인 제조 공정을 위해 고안된 것이 아니라, 단지 몰드내로 분말재료를 장전하는 기능만을 위한 것이다.

최근에, 전기 소결방법이 많이 개선되었다. 예를 들어, 펄스 전류를 이용하고, 본 발명의 출원인이 제안한 스파크-프라즈마(Spark-Plasma) 소결, 전기방전소결(Electric-Discharge Sintering) 및 프라즈마 활성화(Plasma- Activated) 소결방법들을 포함하는 펄스통전 가압소결방법(Pulsed Current Energizing Sintering Method) 이 개선되었다. 개선된 펄스통전 가압소결방법에 따르면, 소결시간이 현저히 단축된다. 이렇게 짧아진 소결시간에 의해, 전술한 단계를 포함하는 소결 제품의 연속적인 제조공정이 실현될 수 있다. 따라서, 상기 연속제조공정에 적절히 이용할 수 있는 분말재료를 몰드에 장전하는 방법 및 그 장치에 대한 수요가 요구되고 있다.

또한, 전술한 바와 같은 새로운 전기 소결기술에 의해, 종전 기술로는 서로 결합시키기 어려웠던 재료들도 쉽게 결합시켜 단일 소결제품으로 만들 수 있다. 그러한 재료들의 예를 들면, 스테인레스 스틸과 구리; 세라믹과 금속; 등이 있다. 2개의 상이한 분말재료로 이루어진 단일 소결제품은 각각 순수한 분말재료로 이루어지고 서로 결합된 2개의 층으로 구성된 2 층구조로 제조될 것이나, 2개의 분말재료를 혼합하여 만든 하나 이상의 중간층을 추가하여 다층 구조로 형성함으로서 그러한 소결제품의 특성을 개선할 수 있다.0 또한, 조성은 같고 입자 크기가 서로 다른 각각의 분말재료로 이루어진 3 개 이상의 층을 포함하는 소결제품을 제조하는데 그러한 다층 구조를 이용하는 것이 유리할 것이며, 이때 그 층을 이루는 분말재료의 입자크기는 소결제품의 한쪽 층에서 다른쪽 층으로 갈수록 점점 커진다. 그러한 소결제품의 물성은 가변적이 되므로(즉, 소결제품의 일측에서 타측까지 성질이 점차적으로 변하는 것), 특성을 보다 개선할 수 있다. 가변 물성을 갖는 소결제품을 제조하기 위해서는, 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료를 몰드에 장전하여 정확한 미리 정해진 두께를 갖는 분말 층을 형성할 것이 요구된다. 다양한 분말재료 자동장전장치가 제안되었지만, 완전자동으로 상이한 분말재료를 몰드에 장전하여 다층 분말 압축체를 형성할 수 있는 장치는 제안되지 않았다. 또한, 가변 특성을 가지는 고품질 소결 제품의 양호한 반복생산을 위해서는, 다층 분말 압축체를 형성할 수 있는 능력 뿐 아니라 다른 여러가지 능력을 필요로 하기 때문에, 종래의 분말재료 장전장치는 가변 특성 소결제품의 생산에 적합하지 않다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 목적은 분말재료를 몰드에 자동으로 장전하는 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 그 방법 및 장치에서, 상기 몰드는 소결용 몰드 또는 분말 압축체 형성용 몰드이고, 서로 상이한 분말재료가 몰드내로 장전되어, 몰드내에 다수의 분말 층을 완전 자동으로 적층형성한다.

본 발명의 다른 목적은 분말재료를 몰드에 자동으로 장전하는 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 그 방법 및 장치에서는, 미리 정해진 양의 분말재료를 몰드에 채워넣는 단계와 과다 분말재료를 몰드의 상단면에 맞게 깍아내는(strickling off) 다음 단계를 거쳐 완전 자동으로 분말재료를 몰드내에 장전한다.

본 발명의 또 다른 목적은 분말재료를 몰드에 자동으로 장전하는 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 그 방법 및 장치에서는, 미리 정해진 양의 분말재료를 몰드에 채워넣는 단계와 과다 분말재료를 몰드의 상단면에 맞게 깍아내는(strickling off) 다음 단계를 거쳐, 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료를 몰드에 장전하여 몰드내에 적층된 다수의 분말층을 완전 자동으로 형성한다.

본 발명의 다른 목적은 분말재료를 몰드에 자동으로 장전하는 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 그 방법 및 장치에서는, 몰드에 채워진 분말재료층을 미리 정해진 압력으로 가압하는 단계를 거쳐 고품질 소결제품을 제조한다.

본 발명의 또 다른 목적은 새로운 분말 충전 기구(mechanism)를 제공하는 것으로서, 그 충전기구는 미리 정해진 양의 분말재료를 소결용 몰드 또는 분말 압축체 형성용 몰드와 같은 몰드내로 충전시켜, 몰드내에 분말 층을 정밀하게 형성할 수 있다.

본 발명의 일면에 따라, 관통 구멍을 가지는 튜브형 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전하는 방법이 제공되며, 그 장전 방법은: 구멍의 하단부에 하부 가압코어(core)가 장착된 몰드를 준비하는 단계와; 하부 가압코어가 장착된 몰드를 분말 충전위치로 이동시키는 단계와; 미리 정해진 양의 분말재료를 몰드에 충전하고 그 몰드의 상단면 높이에 맞게 과다 분말을 깍아내는 단계와; 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하는 단계로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 몰드는 소결용 몰드이고, 하부 가압코어는 상단면을 가진다. 그러한 경우에, 상기 자동장전방법은: 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 깊이를 결정하는 단계와; 하부 가압코어와 함께 분말 압축체를 소결용 몰드에 대해 상대적으로 이동시켜 그 분말 압축체를 소결용 몰드내의 원하는 위치로 이동시키는 단계와; 상기 분말 압축체 위쪽에서 소결용 몰드의 구멍에 상부 가압코어를 장착하는 단계를 추가로 포함한다. 위와는 다르게, 상기 몰드가 분말 압축체 형성용 몰드이고 하부 가압코어는 상단면을 가진다. 그런 경우에, 상기 자동장전방법은: 분말 압축체 형성용 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어하부의 상단면 까지의 깊이를 측정하는 단계와; 하부 가압코어와 함께 분말 압축체를 분말 압축체 형성용 몰드에 대해 상대적으로 이동시켜 그 분말 압축체 및 하부 가압코어를 분말 압축체 형성용 몰드로 부터 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 자동장전방법은 충전 및 깍아내는 작업을 수차례 반복하여 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료층으로 이루어진 다층 분말 압축체를 몰드내에 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서, 그 자동장전방법은 각각의 충전 및 깍아내는 작업 후 가압작업을 반복하는 가압단계를 포함하거나, 또는 충전 및 깍아내는 작업을 2번 이상 실시할 때 마다 가압작업을 하는 반복가압단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼(hopper)에 저장할 수도 있고, 이 경우, 분말 충전위치를 모든 호퍼에 공통된 하나의 위치로 정할 수 있고, 상기 자동장전방법은 하나의 분말 충전위치로 호퍼들을 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이와 다르게, 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼(hopper)에 저장하고, 분말 충전위치를 각 호퍼에 하나씩 정할 수 있고, 상기 자동장전방법은 몰드내에 다수의 층을 형성하는 순서에 따라 각각의 분말 충전위치로 몰드를 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 충전 및 깍아내기 작업 후 몰드내에 충전된 분말재료의 중량을 측정할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 관통 구멍을 가지는 튜브형 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전하는 장치가 제공되며, 그 자동장전장치는: 하부 가압코어가 관통 구멍에 장착된 몰드를 지지하고 이송하는 몰드 이송시스템과; 몰드 이송시스템에 의해 이송되는 몰드의 이송경로를 따라 형성된 분말 충전위치에 배치되고, 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 충전하는 분말 충전기구와; 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하는 가압유닛을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 몰드 이송시스템은: 미리 정해진 범위에 걸쳐 연장하는 가이드 레일과; 하부 가압코어가 관통구멍에 장착된 몰드를 수직 이동가능하게 지지하고, 가이드 레일을 따라 이동하는 운반체를 포함할 수 있다. 그 분말 충전기구는: 운반체의 이송경로 위쪽에 위치하고 분말재료를 저장하는 호퍼와; 그 호퍼로 부터 몰드내로 충전된 분말재료의 과잉량을 몰드의 상단면 높이에 맞게 깍아내는 평미레(strickle) 기구를 포함할 수 있다. 또한, 상기 가압유닛은: 몰드에 끼워진 하부 가압코어를 상방으로 가압하는 하부 플런저와; 몰드내의 분말재료를 하방으로 가압하는 상부 플런저를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 다수의 분말충전기구를 포함할 수 있으며, 이 경우 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료들이 각각 저장되며, 그 다수의 분말충전기구는 운반체의 이송경로를 따라 정렬될 것이다. 또한, 호퍼는 분말충전위치에서 유지되는 몰드에 대해 상대적으로 이동할 수도 있고, 분말충전위치에서 유지되는 몰드의 상단면을 포함하는 평면상에서 이동할 수도 있으며, 그 호퍼가 평미레 기구의 일부를 형성할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 운반체는: 가동 베이스(movable base)와; 상기 가동 베이스에 의해 그 가동 베이스에 수직 이동가능하게 지지되며, 몰드를 지지하는 수납 플레이트와; 상기 수납 플레이트에 의해 그 수납 플레이트에 수직 이동가능하게 지지되며, 몰드가 수납 플레이트에 의해 지지되었을 때 그 몰드의 구멍에 끼워진 하부 가압코어를 이동시키기 위한 밀대(push-up) 부재와; 그 밀대 부재를 구동시켜 이동시키기 위한 구동유닛을 포함할 수도 있다. 또한, 그 자동장전장치는, 소결용 몰드에 충전된 분말의 중량을 측정할 수 있도록 몰드와 그 몰드에 충전된 분말재료의 중량을 측정하는 측정유닛을 추가로 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 분말충전기구는 하나의 분말 충전위치 를 가질 수도 있다. 그 분말충전기구는: 내부에 분말재료를 저장하고, 하나의 분말충전위치 까지 그리고 그 위치로 부터 이동할 수 있는 하나 이상의 호퍼와; 그 호퍼로 부터 몰드내로 충전된 분말재료의 과다량을 몰드의 상부면 높이에 맞게 깍아내는 평미레 기구를 포함한다. 또한, 상기 가압유닛은: 분말 충전위치에 배치되고 몰드에 끼워진 하부 가압코어를 상방으로 가압하는 하부 가압부재와; 몰드내의 분말재료를 하방으로 가압하는 상부 가압부재를 포함한다. 또한, 상기 몰드 이송시스템은: 가이드 레일과; 각각이 몰드의 구멍에 정렬되는 다수의 열림부가 일렬로 형성되고 가이드 레일에 의해 안내되어 그 가이드 레일을 따라 이동하는 가동 베이스와; 가동 베이스에 부착되어 몰드의 상방 이동을 제한하는 정지부재와; 가이드 레일을 따라 양방향으로 가동 베이스를 구동시키는 구동유닛을 포함하며, 가동 베이스가 열림부의 수와 같은 수의 몰드를 한번에 이송할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 분말충전기구는 색인(index) 운동이 가능한 회전테이블을 추가로 포함할 수 있다. 호퍼는 분말충전위치에 유지된 몰드에 대해 상대적으로 이동할 수도 있고, 또 그 호퍼는 분말충전위치에 유지된 몰드의 상단면을 포함하는 평면상에서 이동할 수도 있으며, 그에 따라 호퍼가 평미레 기구의 일부를 형성할 수도 있다. 상기 하나 이상의 호퍼는 회전테이블의 축을 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격배치된 다수의 호퍼들로 구성할 수도 있으며, 그 다수의 호퍼들은 개별적으로 운동할 수 있고, 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료들이 각 호퍼에 저장된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라, 상단부에 구멍을 가지는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구가 제공되며, 그 충전기구는: 몰드의 상단부를 수용하는 열림부 및 상단면을 구비한 지지 플레이트와; 저면을 구비하고 내부에 분말재료를 저장하는 호퍼를 포함하며, 상기 몰드의 상단부는 플레이트의 열림부에 끼워지는데 이때 서로간에는 실질적인 간극이없고 또한 지지 플레이트의 상단면과 몰드의 상단면은 서로 높이가 실질적으로 같게 되며, 호퍼의 저면이 지지 플레이트의 상단면과 접촉하면서 지지부재의 상단면을 따라 이동하도록 호퍼를 배치한다. 호퍼는 분말재료를 분배하는 바닥 열림부를 구비하고, 그 바닥 열림부는 저면에서 개방되고 몰드 구멍의 상단 열림부와 크기가 같거나 그 보다 크며, 상기 호퍼는 지지 플레이트의 상단면 상에서 몰드의 상단면을 가로질러 이동한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 호퍼는 그 호퍼의 바닥 열림부가 지지플레이트에 의해 폐쇄되는 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트의 열림부와 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동될 수 있으며, 그에 따라 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하고 다시 제 1 위치로 돌아오는 호퍼의 한 행정에 의해 분말 충전작업이 완료된다. 다르게는, 호퍼는 상기 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트에 의해 폐쇄되는 제 3 위치 사이에서 직선 경로를 따라 이동할 수 있으며, 이때 호퍼는 제 1 위치로 부터 제 3 위치로 이동하는 한 행정중에 제 2 위치를 지나게 되고, 그 제 2 위치에서 호퍼의 바닥 열림부는 지지 플레이트의 열림부와 정렬되며, 이에 따라 호퍼가 제 1 및 제 3 위치 중 어느 하나로 부터 나머지 하나의 위치로 이동하는 하나의 행정에 의해 분말충전작업이 완료된다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특징, 이점들은 첨부도면을 참조한 이하 의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 부터 분명히 알 수 있을 것이다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 이하에서 설명한다.

도 1a 내지 도 1h 를 참조하여, 본 발명에 따라 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법의 원리를 설명한다.
(1) 먼저, 상기 방법에 사용되는 몰드(a) 즉, 도 1a 에 도시한 바와 같이 내부를 관통하여 몰드공동(cavity)을 형성하는 구멍(b)을 구비한 튜브형 본체로 이루어진 몰드가 제공된다. 몰드(a)의 아래쪽에서 구멍(b)에 삽입되어 장착되는 하부 가압코어(e) 도 제공된다. 그 몰드(a)는 내부에 분말 압축체를 형성할 뿐만 아니라 이어지는 전기 소결공정 중에 그 분말 압축체를 수용하는 소결용 몰드이거나, 또는 내부에 분말압축체를 형성하기 위한 분말 압축체 성형몰드가 될 것이다. 그 분말압축체 성형몰드의 경우에는 성형된 분말압축체가 몰드로 부터 분리된 후에 소결공정을 거치게 된다. 전자(소결용 몰드)의 경우에, 몰드(a) 및 하부 가압코어(e)는 그라파이트와 같이 전기소결공정에 적합한 전도성 물질로 만들어 질 것이다. 후자의 경우에, 몰드(a) 및 하부 가압코어(e)는 강철과 같은 철계열(鐵系列) 물질로 만들어 질 것이다. 하부 가압코어(e)가 장착된 몰드(a)는 트레이(도시안됨)에 위치되어 분말충전위치로 이송되며, 그 몰드(a)는 분말충전위치에 대해 정확하게 정렬된다. 그 트레이는 연속제조를 용이하게 하기 위하여 이용한 것이지 하부 가압코어가 몰드로 부터 빠지는 것을 방지하기 위한 것이 아니라는 것을 주지하여야 한다. 사실상, 하부 가압코어는 몰드의 구멍에 꽉끼워져 있기 때문에, 트레이를 사용하지 않고 직접 몰드를 파지하여 이송하더라도, 하부 가압코어가 빠지는 것을 충분히 방지할 수 있다.

(2) 다음에, 도 1b 에 도시한 바와 같이, 하부 가압코어(e)가 밀대 막대(f)에 의해 밀려 올라가는 동안에 몰드(a)는 분말충전위치에서 움직이지 않게 유지되어, 몰드(a)의 상단면(c)으로 부터 하부 가압코어(e)의 상단면 까지의 거리(또는 깊이)가 원하는 미리 정해진 거리(또는 깊이)가 될 때까지, 하부 가압코어(e)가 몰드(a)(이때에는 고정유지된다)에 대해 수직방향으로 이동하게 된다. 그 미리 정해진 깊이는 몰드(a)내에 충전되는 분말재료의 원하는 양 및 몰드(a)내에 형성되는 분말층의 원하는 두께에 따라 달라진다.

(3) 그 후에, 도 1c 에 도시한 바와 같이, 분말충전기구를 이용하여, 몰드(a)와 하부 가압코어(e)의 상단면에 의해 형성되는 공간(h) 내로 미리 정해진 양의 분말재료(j)를 채운다. 이경우 상기 분말충전기구는, 후술하는 바와 같이, 과다 공급된 분말재료를 몰드의 상단면 높이에 맞게 깍아내는 평미레질 하는 역할을 한다. 분말충전작업이 완료된 후에, 공간(h)에 채워진 미리 정해진 양의 분말재료(j)는 층을 형성하는데, 그 층의 상단면 높이는 몰드(a)의 상단면(c)의 높이와 같다.

(4) 그 후에, 도 1d 에 도시한 바와 같이, 하부 가압코어(e)의 저부를 지지하는 하부 플런저(g)를 이용하여 하부 가압코어(e)를 정지상태로 유지하면서 상부 플런저(k)를 하강시켜, 몰드(a)내의 미리 정해진 양의 분말재료(j)를 미리 정해진 압력으로 가압함으로서 분말 압축체를 형성한다. 상기 미리 정해진 압력은 조성 및/또는 입자크기와 같은 분말재료의 성질에 따라 달라지며, 소결작업 후 원하는 최종 제품을 얻을 수 있게 하는 압력으로 선택된다.

(5) 상기 장치는 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료층으로 이루어진 다층 분말 압축체를 몰드내에 형성하는데 이용한다. 다층 분말 압축체를 형성하는 경우에, 상기 (4) 단계를 실행한 후 즉, 몰드내의 분말재료를 가압하여 분말 압축체를 형성한 후에, 상부 및 하부 플런저(k,g)를 몰드(a)에 대하여 수직방향으로 이동시켜 몰드의 상단면(c)으로 부터 분말 압축체(이전에 채워진 분말재료로 형성된)의 상단면 까지의 깊이를 조정한다. 이때 그 깊이는 다음 분말층을 형성하기 위해 몰드내에 채워질 분말재료의 양에 따라 달라진다. 그 후에, 상기 (3),(4) 단계를 반복하여 다음 분말층을 형성한다. (5) 단계의 작업을 반복하여 다층 분말 압축체에 포함되는 각 분말층을 형성한다.

(6) 만약 상기 몰드가 소결용 몰드(a1)라면, 작업완료된 분말 압축체는 몰드내에서 계속 유지되면서 다음의 소결공정을 거치게 된다. 그러한 경우에, 다층 분말 압축체내의 마지막 분말층을 형성한 후에 또는 그와 동시에, 하부 플런저(g), 하부 가압코어(e), 작업완료된 분말 압축체, 및 상부 플런저(k)를 몰드(a)에 대하여 하방으로 함께 이동시켜 몰드내의 최종 분말 압축체의 수직위치를 미리 정해진 수직위치(통상적으로, 몰드내의 중간 수직위치)로 조정한다. 그 후에, 상부 플런저(k)를 몰드로 부터 제거하고 그라파이트 카바이드(graphite carbide)와 같이 단단한 전도성 물질로 이루어진 상부 가압코어(m)로 대체한다. 그 상부 가압코어는, 도 1g 에 도시한 바와 같이, 소결용 몰드의 구멍내로 위쪽에서 삽입된다. 이때가 소결용 몰드내로 분말재료를 장전하는 일련의 작업이 완료되는 때이며, 상하부 가압코어들이 끼워지고 내부에 최종 분말 가압체를 수용하는 소결용 몰드는 소결 작업을 위해 다음 공정으로 이송된다. 한편, 만약 상기 몰드가 분말 압축체 성형용 몰드(a2)라면, 상부 플런저(k)를 아래쪽으로 이동시켜 분말 압축체(n)를 몰드 바깥으로 밀어내는 것과 같은 작업을 통해 몰드(2a)로 부터 최종 분말 압축체(n)를 분리한다. 각각의 충전 및 깍아내는 작업 후 분말재료를 가압하는 단계를 반복하거나, 또는 충전 및 깍아내는 작업을 2번 이상 실시할때 마다 가압작업을 하는 것을 반복할 수 있다는 것을 주지하여야 한다. 또한, 가압작업을 통한 압축으로 분말층의 두께를 줄일 수 있으며, 다음 층을 형성하기 위해 분말을 충전할 때 그러한 분말층 두께 감소를 고려하여야 한다.

도 2 내지 도 15 를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성되고 배치되어 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치를 설명하며, 내부의 분말 압축체에 대한 전기 소결작업이 이루어지는 소결용 몰드내로 분말재료를 장전하는 장치에 의해 이루어지는 일련의 구체 작업들도 함께 설명한다. 도 2 내지 도 3 은 제 1 실시예의 분말재료 자동장전장치(10)(이하에서는 "장전장치" 로 간단히 기재한다) 전체를 도시한다. 장전장치(10)는 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료층으로 이루어진 다층 분말 압축체를 소결용 몰드내에 형성하는데 적절히 이용할 수 있다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 장전장치(10)는 일직선으로 정렬되고 독립적으로 작동하여 서로 상이한 분말재료를 충전하는 다수의 분말 충전기구를 포함한다. 특히, 장전장치(10)는 프레임(11)(도 2 및 도 3 에서, 수평방향으로 연장한다)과, 그 프레임(11)의 일단부(도 2 및 도 3 에서는 오른쪽 단부)에 준비된 소결용 몰드 분배유닛(12)과, 프레임(11)의 길이방향을 따라 일렬로 정렬된 다수의 분말충전기구(14)를 포함하는 분말충전시스템과, 프레임(11) 상에서 분말충전시스템 옆에 위치하는 측정유닛(16)과, 프레임(11)과 별도로 구성되고 그 프레임의 좌측 단부 옆에 위치하는 가압유닛(18)과, 소결용 몰드를 취출하고 이송하는 취출유닛(20)과, 소결용 몰드 분배유닛(12)으로 부터 가압유닛(18)으로 소결용 몰드 및 트레이(즉, 소결용 몰드가 놓여진 트레이)를 이송하는 소결용 몰드 이송시스템(22)(도 2 및 도 3 에는 도시안됨)을 포함한다. 따라서, 이러한 실시예에서, 소결용 몰드(a1)는 그 소결용 몰드가 놓여지는 트레이(J)와 함께 이송된다. 도 4 에서 가상선으로 도시한 바와 같이, 트레이(J)의 중앙에는 원형의 열림부(H)가 형성되고, 그 열림부의 지름은 소결용 몰드의 열림부(b) 지름보다 작다. 또한, 트레이(J)의 상단면에는 중앙의 낮은 함몰부가 형성되며, 그 함몰부는 소결용 몰드의 바닥부를 수납하여 이송중에 소결용 몰드가 트레이(J) 상에 적절히 위치될 수 있게 한다. 분배유닛(12)에 저장되었을 때, 소결용 몰드의 열림부(b)에는 하부 가압코어(e)가 끼워진다. 이때, 하부 가압코어(e)의 바닥부의 외측 원주 모서리는 트레이(J)의 중앙 열림부(H)의 모서리를 따라 트레이(J)의 상단면에 결속된다. 이러한 상태에서, 소결용 몰드는 분배유닛(12)에 의해 이하에서 설명하는 운반체 상으로 분배된다.

도 4 및 도 5 를 참조하여, 소결용 몰드 이송시스템(22)은 프레임(11)의 전체 길이에 걸쳐 종방향으로 연장하는 한 쌍의 이격된 수평 가이드 레일(221)를 포함한다. 그 가이드 레일(221)은 프레임(11)의 하부 프레임부재(111) 상에 그리고 가압유닛(18)의 베이스 프레이트 상에 장착된다. 그 이송시스템(22)은 가이드 레일(221)을 따라 연장하는 랙(222)(rack)과, 가이드 레일(221)에 의해 지지되고 그 레일을 따라 이동하는 운반체(223)를 추가로 포함한다. 운반체(223)는 4개의 바퀴(가동 베이스 플레이트(224)의 좌, 우측에 각각 2개씩 구비되며, 도 4 에는 2개 만을 도시하였다)를 구비한 수평의 편평한 가동 베이스 플레이트(224)를 포함한다. 이러한 바퀴(225)를 구비함으로서, 가동 베이스 플레이트(224)가 가이드 레일(221)을 따라 활주할 수 있다. 가동 베이스 플레이트(224)는 그 플레이트에 장착되고 내부에 감속기어가 준비된 구동모터(226)에 의해 구동되어 가이드 레일(221)을 따라 주행한다. 그 구동모터(226)는 랙(222)과 맞물린 피니언(227)이 고정장착된 출력축을 포함하고 있어, 구동모터(226)의 작동으로 가동 베이스 플레이트(224)가 가이드 레일(221)을 따라 주행하게 된다. 상기 가동 베이스 플레이트(224)는 고정장착된 4개의 베어링 슬리브(229a)(베이스 플레이트(224)의 양측에 2개씩 준비되고, 그중에 2개가 도 4 에 도시되어 있다)와, 각각의 베어링 슬리브(229a)에 의해 지지되고 안내되어 가동 베이스 플레이트(224)에 대해 수직으로 이동할 수 있는 4 개의 수직 기둥(229)을 포함한다. 수평의 편평한 수납 플레이트(230)는 4 개의 수직 기둥(229)의 상단부에 고정되고 지지된다. 그 수납 플레이트(230)는 중앙의 원형 열림부(231)를 포함한다. 소결용 몰드를 이송하는 트레이(J)가 수납 플레이트(230) 상에 위치할 때, 열림부(231)는 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)과 실질적으로 정렬된다. 장착 플레이트(232)는 수직 기둥(229)의 중간 정도에서 고정되어 그 4 개의 수직 기둥을 서로 연결한다.

승강 플레이트(233)는 장착 플레이트(232)와 수납 플레이트(230) 사이에 제공된다. 승강 플레이트(233)는 그 승강 플레이트에 고정되어 각 수직 기둥(229)을 수납하는 4개의 베어링 슬리브(233a)를 포함함으로서, 그 승강 플레이트(233)가 수직 기둥(229)에 의해 안내되어 수직방향으로 이동한다. 승강 플레이트(233)는 그 플레이트의 상단면에 고정장착된 밀대(push-up) 부재(234)를 포함하며, 그 밀대 부재는 수납 플레이트(230) 상의 트레이(J)에 의해 이송되는 소결용 몰드에 끼워진 하부 가압코어(e)를 밀어 올린다. 장착 플레이트(232)에는 구동모터(235)가 장착되며, 그 모터는 감속기어가 내장된 전기모터를 포함한다. 구동모터(235)는 수납 플레이트(230)의 열림부(231)와 정렬되는 수직 출력축을 구비한다. 그 구동모터(235)의 출력축에는 스크류 스핀들(236)이 고정되고, 구동모터(235)가 회전하면 스크류 스핀들(236)이 회전한다. 승강 플레이트(233)는 그 플레이트에 고정장착되고 스크류 스핀들(236)과 나사식으로 맞물린 너트(237)를 포함한다. 구동모터(235)가 회전하여 스크류 스핀들(236)이 회전할 때, 승강 플레이트(233)는 밀대 부재(234)와 함께 수직 기둥(229)에 대해(따라서, 장착 플레이트(232)에 대해) 수직방향으로 이동한다. 밀대 부재(234)는 축이 수직방향으로 연장하는 원통형 굴대(stem)와, 굴대의 상단부로 부터 외측 반경방향으로 연장하는 수평 상단 플랜지(234b)를 포함하며, 상기 굴대내부에서 수직방향으로 연장하는 축방향 구멍(234a)(도 5a 참조)을 구비한다. 스크류 스핀들(236)은 밀대 부재(234)의 축방향 구멍(234a)에 수납된다. 이러한 실시예에서, 구동모터(235)내의 전기모터는 0.1 mm 이내의 위치오차, 통상적으로는 0.01 mm 정도의 위치오차를 가질 만큼 정확하게 위치를 조절할 수 있는 스테퍼 모터를 포함한다. 상기 위치오차와 상응하는 정확도를 가진 다른 장치를 이용할 수도 있다.

가동 베이스 플레이트(224)는 그 플레이트에 장착된 승강모터(전기모터) (239)를 포함한다. 수직막대(238)는 장착 플레이트(232)에 고정연결되는데, 이때 그 막대의 상단부가 장착 플레이트(232)에 고정된다. 승강모터(239)의 출력축과 수직막대(238)를 상호 연결하여 그 출력축의 회전운동을 수직막대의 직선운동으로 전환시키위해, 가동 베이스 플레이트(224)는 그 플레이트에 장착된 구동기구를 추가로 포함한다. 상기 구동기구는 랙-피니언 기구, 이송 나사 기구 또는, 롤러가 수직막대와 마찰접촉하는 롤러기구를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 구동기구가 승강모터(239)에 의해 회전지지되고 구동되는 회전 너트(도시안됨)를 포함하고, 수직막대(238)는 상기 회전 너트와 나사결합된 나사막대를 포함할 수도 있다. 통상적으로, 이러한 기구는 위치에러가 0.1 mm 미만일 정도로 정확하게 장착 플레이트(232)의 수직이동을 조절할 수 있다. 작동중에, 승강모터(239)가 작동되어 회전너트를 회전시킬 때, 장착 플레이트는 기둥(229) 및 수납 플레이트(230)와 함께 가동 베이스 플레이트(224)에 대해 상대적인 수직방향으로 이동할 수 있다. 소결용 몰드(a1)가 트레이상에 배치되고, 그 트레이는 수납 플레이트(230)상에 배치된 경우, 운반체(223)는 소결용 몰드(a1)를 이송한다. 트레이(J)는 소결용 몰드(a1)의 저면을 수납하기 위한 중앙의 얕은 함몰부가 상단면에 형성된 판형태의 부재이다. 소결용 몰드(a1)는 트레이(J)의 중앙 함몰부에 의해 트레이 상에서 유지되고 정위치에 배치된다. 본 실시예에서는 트레이상에서 소결용 몰드를 위치시키고 유지하는 것이 그 트레이의 중앙 함몰부에 의해 이루어지지만, 이러한 기능을 가능케하는 다른 수단도 이용할 수 있다. 또한, 이 실시예에서 이용된 소결용 몰드는 단면이 원형이 중공의 원통형 본체를 포함하지만, 단면이 상이한 튜브형 본체를 포함하는 다른 소결용 몰드도 이용할 수 있을 것이다. 가동 베이스 플레이트(224)와, 장착 플레이트(232) 및, 승강 플레이트(233)는 함몰부 또는 절개부(224',232',233')를 각각 구비하고, 그 함몰부 또는 절개부는 운반체(223)의 전진방향으로 개방되고 가이드 레일(221)의 일단부와 마주한다. 함몰부(224',232',233')는 가압유닛(18)(도 1b 내지 도 1h의 하부 플런저(g)와 동일한 기능을 하며, 그 기능은 이하에서 상술한다)의 직립한 중공 원통형 축받이를 수용하여, 밀대 부재(234)의 축이 원통형 축받이의 축과 실질적으로 정렬되게 한다. 소결용 몰드(a1)에 꽉 끼워지게 하부 가압코어(e)의 크기를 결정한다면, 하부 가압코어(e)를 지지하지 않더라도 이어지는 분말충전작업중에도 몰드내에서 하부 가압코어(e)가 하강하지(빠지지) 않을 것이다. 이러한 경우라면, 장착 플레이트(232)에 대해 상대적으로 밀대 부재(234)를 승강/하강 시키는 구동모터(235)를 유압실린더로 대체할 수 있으며, 이때 그 유압실린더는 하부 가압코어(e)의 상한 위치를 정확하게 설정할 수 있어야 한다.

도 7 및 도 8 에 관해 설명하면, 소결용 몰드 분배유닛(12)은 각각이 하나의 소결용 몰드(a1)를 이송하는 트레이(J)들에 수납된 다수의 소결용 몰드(a1)를 저장하는 승강기(120)를 포함하며, 그 승강기(120)는 또한 트레이(J) 상의 소결용 몰드(a1)를 하강시키고 분배한다. 그 승강기(120)는: 프레임(11)의 양측부(도 7 에 도시한 바와 같이, 프레임(11)의 좌,우측)에 준비된 한 쌍의 수평 구동축(121)과; 그 구동축(121)과 연결된 한 쌍의 수평 아이들러(idler) 축(122)과; 구동축(121)을 회전 구동시키기 위한 구동모터(전기모터)(123)를 포함한다. 상기 구동축(121)은, 공지의 베어링(121a)에 의해, 회전지지되고 프레임(11)의 좌우측 부재(112)의 상단 모서리부에 장착된다(도 7 참조). 프레임(11)은 한 쌍의 좌우측 부재(112) 상에 장착되는 소결용 몰드 분배유닛(12)을 위한 2 쌍의 수직 기둥(114)을 추가로 포함한다. 아이들러 축(122)이 공지된 형태의 베어링에 의해 수직 기둥(114)의 상단부에 장착되고 회전지지되므로, 그 아이들러 축(122)은 프레임(11)과 대향하는 쪽에 그리고 구동축(121)의 바로 위쪽에 배치된다. 소결용 몰드 분배유닛(12)은 공지된 체인-스프라켓 형태의 구동 트레인(train)을 포함하여, 구동모터(123)의 토크를 전달하고 구동축(121)을 반대방향(즉, 도 7 에 도시한 바와 같이 좌,우측 구동축이 시계방향 및 반시계방향으로 각각 회전구동된다)으로 회전구동시킨다. 특히, 프레임(11)의 양측부에서, 구동 트레인은 구동축(121)에 고정장착된 한 쌍의 이격된 스프라켓(sprockets)(125)과, 아이들러 축(122)에 고정장착된 한 쌍의 이격된 스프라켓(126)을 포함하며, 그 스프라켓(126)들은 스프라켓(125)들과 동일한 거리만큼 이격된다. 프레임(11)의 각 측부에서, 구동축(121)상의 한 쌍의 이격된 스프라켓(sprockets)(125)과 아이들러 축(122)상의 한 쌍의 이격된 스프라켓(126)은 둘레에 감긴 한 쌍의 무한궤도 체인(127)을 통해 동력연결된다. 이러한 구성에서, 프레임(11)의 양측부에 각각 한 쌍씩 준비되는 총 2 쌍의 체인(127)이 구비된다. 각각의 체인(127) 쌍은 다수의 수평 지지 바아(bar)(128)를 포함하며, 그 지지 바아는 체인 쌍에 일정한 간격을 두고 장착되어 그 체인(127) 쌍을 상호 연결한다. 구동축(121) 쌍은 동시에 서로 반대방향으로 회전구동되고, 외쪽 체인 쌍에 구비된 지지 바아(128)가 항상 오른쪽 체인 쌍에 구비된 대응 지지 바아(128)와 동일 높이를 유지하도록(도 7 참조) 그 좌측 체인 쌍과 우측 체인 쌍 간의 위상(phase)을 조정한다.

외쪽 체인 쌍(도 7 참조)에 구비된 지지 바아(128) 중 하나 및 오른쪽 체인 쌍에 구비된 대응 지지 바아(128)는 서로 지지 바아 쌍을 형성한다. 각 지지 바아(128) 쌍은 소결용 몰드(a1)를 이송하는 트레이(J)를 지지하여, 다수의 소결용 몰드(a1)가 소결용 몰드 분배유닛(12)내에 저장되게 한다. 소결용 몰드(a1)를 분배하기 위해, 구동모터(123)가 작동되어 도 7 에 각각의 화살표로 도시한 방향을 따라 체인(127)을 한번에 일정거리만큼 이동시킴으로서, 지지 바아 쌍에 의해 지지되는 트레이들이 하강되고, 가장 낮은 위치의 트레이가 운반체(223)의 수납 플레이트(230)로 분배된다. 그 후에 그 수납 플레이트(230)는 소결용 몰드 분배유닛(12)의 아래쪽에 위치하게 된다.

분말충전기구(14)는 운반체(223)의 이송경로를 따라 일렬로 정렬된다. 그 분말충전기구(14)의 갯수는 사용되는 서로 다른 분말재료의 수와 같거나 그 보다 많을 것이다. 분말충전기구(14)들은 동일한 구조를 가지고 또 동일한 작용을 하므로, 그들 중 하나만 상세히 설명한다. 도 9 내지 도 11 에 대해 설명하면, 프레임(11)은 그 프레임(11)의 길이방향으로 즉, 가이드 레일(221)에 평행한 방향으로 연장하는 한 쌍의 상부 비임(113)(도 10)을 포함한다. 도시한 바와 같이, 분말충전기구(14)는 프레임(11)의 상부 비임(113)에 공지된 방법에 따라 수평으로 고정되고 대체로 사각형인 지지 플레이트(141)를 포함한다. 그 지지 플레이트(141)는 운반체(223)의 주행 방향에 수직인 방향으로 그리고 그 운반체(223)에 의해 이송되는 소결용 몰드(a1)의 이송경로를 따라 연장한다. 분말충전기구(14)는 또한 지지 플레이트(141)의 상단면에 장착되고 운반체(223)의 이동방향과 이격된 수평의 호퍼 가이드 레일(142)과, 지지 플레이트(141)와 호퍼 가이드 레일(142) 사이에 제공된 가동 호퍼(150)를 포함한다. 호퍼 가이드 레일(142)은 운반체(223)의 주행 방향에 수직인 방향으로 그리고 소결용 몰드(a1)의 이송경로를 따라 연장한다. 가동 호퍼(150)는 호퍼 가이드 레일(142)에 의해 지지되고 안내되어 수평방향으로 이동한다. 지지 플레이트(141)는 그 플레이트에 형성된 열림부(141a)(본 실시예에서는 원형)를 포함한다. 열림부(141a)는, 운반체(223)가 분말충전기구(14)의 분말충전위치에 있을 때, 그 열림부가 운반체(223)에 위치한 소결용 몰드와 정렬되도록 하는 위치에 형성된다. 또한, 그 열림부(141a)는 실질적인 간극없이 소결용 몰드의 상단부를 수납할 수 있는 크기로 형성된다. 각 호퍼 가이드 레일(142)은: 아래쪽을 향하는 수평 가이드면(143a)을 형성하는 가이드 플레이트(143)와; 공지된 방법으로 지지 플레이트(141)에 고정되는 베이스 플레이트(144)와; 가이드 플레이트(143)와 베이스 플레이트(144)를 미리 정해진 간격을 두고 서로 연결하는 다수의 지지 막대(145)를 포함한다.

가동 호퍼(150)는, 외측 반경방향으로 연장하는 저면 플랜지(151)를 구비하고 내경이 소결용 몰드(a1)의 구멍(b) 내경과 같거나 또는 그보다 큰 중공의 원통형 본체(151)를 포함한다. 그 저면 플랜지는 평면상에서 볼 때 4개의 측부를 가지는 거의 정사각형인 외측 윤곽을 가지며, 그 측부 중 하나의 대향 측부 쌍은 호퍼 가이드 레일(143)을 따라 연장한다. 2 개의 롤러(153)가 저면 플랜지(151)의 각각의 대향 측부에 구비되어, 대응하는 하나의 호퍼 가이드 레일(143)의 가이드 면(143a) 상에서 회전한다. 그 롤러(153)(총 4 개)는 전술한 바와 같이 아래쪽으로 면(facing)하는 가이드 면(143a)과 항상 맞닿아 있어, 가동 호퍼(150)가 지지 플레이트(141)의 상단면으로 부터 이격되어 들어 올려지는 것을 방지한다. 가동 호퍼(150)의 본체(151)는 분말재료로 충전된다. 대개는 호퍼 본체(151)의 내부 공동의 단면 형상이 가동 호퍼(150)로 부터 분말재료가 채워지는 소결용 몰드의 단면 형상과 일치하는 것이 바람직하지만, 원하는 결과를 얻기 위해 다른 단면 형상을 취할 수도 있다. 예를 들어, 단면이 원형인 중공의 원통형 본체에서, 사각의 단면을 가지는 튜브형 본체를 구비한 호퍼를 이용할 수도 있다. 또한, 호퍼 본체(151)의 내부 공동의 단면이 소결용 몰드의 구멍의 단면과 크기가 같거나 또는 그 보다 다소 큰 것이 바람직하다. 따라서, 양 단면이 원형이고 소결용 몰드의 구멍 내경이 D1 이고 호퍼 본체의 내부 공동의 내경이 D2 라면, 양 단면의 바람직한 관계식은 D1 ≤ D2 가 될 것이다.

가동 호퍼(150)는, 일단부가 가동 호퍼의 일측(도 9 및 도 10 에서 좌측으로 도시)에 연결되고 호퍼 가이드 레일(142)에 평행(즉, 도 9 및 도 10 에서 도시한 수평방향)하게 연장하는 로드(154)를 포함한다. 그 로드(154)는 지지 플레이트(141)에 고정장착된 선형 베어링(155)에 의해 지지되어 그 로드의 길이방향을 따라 활주운동한다. 로드(154)는 구동모터(146) 및 공지된 형태의 적절한 구 동기구(도시 안함)에 의해 구동되어 왕복 선형 운동을 한다. 그 구동기구로는, 로드(154)에 형성된 랙-치구(rack-teeth)와 그 랙-치구와 맞물리는 피니언 및 양방향으로 회전하는 구동모터(146)로 구성된 랙-피니언 구동기구를 이용할 수도 있다. 그러한 구동기구는 선형 베어링(155)의 케이스내에 수납하는 것이 바람직하다. 로드(154)의 위치 및 그에 따른 가동 호퍼(150)의 위치는 한 쌍의 위치감지 센서(147a,147b)에 의해 감지되며, 그 센서들은 지지 플레이트(141) 상에서 로드(154)의 이동방향을 따라 이격된 위치에 장착된다.

전술한 바와 같이 구성되는 분말충전기구(14)는 아래와 같이 작동한다. 작업 준비가 완료되었을 때, 본체(151)의 공동에 충분한 양의 분말재료(j)가 저장된 호퍼(150)는 도 10 에 도시한 대기 위치(M,O)중 하나에 위치한다. 소결용 몰드(a1)와 트레이(J)를 포함하는 운반체(223)가 구동되어, 소결용 몰드(a1)가 분말충전기구(14)의 분말충전위치로 이송된다. 그 후에, 트레이(J) 상의 소결용 몰드(a1)의 상단부가 지지 플레이트(141)의 열림부(141a)내로 들어가고 소결용 몰드(a1)의 상단면(c) 높이가 지지 플레이트(141)의 상단면 높이와 실질적으로 같아질 때 까지, 운반체(223) 상의 승강모터(239)가 작동되어 수납 플레이트(230) 및 4 개의 수직 기둥(229)으로 구성된 조립체를 상승시킨다. 동시에, 소결용 몰드(a1)의 상단면(c) 으로부터 하부 가압코어(e)의 상단면 까지의 깊이(또는 높이)가 미리 정해진 거리(또는 깊이)가 되는 높이까지 하부 가압코어(e)의 상단면이 상승되도록, 운반체(223) 상의 구동모터(235)를 작동하여 스크류 스핀들(236)을 회전시킴으로서 승강 플레이트(233) 및 밀대 부재(234)가 수납 플레이트(230)에 대해 상대적으로 상승되게 한다.

하부 가압코어가 소결용 몰드내에서 상방으로 이동할 때 소결용 몰드도 같이 상승하는 것을 방지하기 위해, 소결용 몰드를 파지하여 분말충전기구(14)에 고정하는 클램프(clamp)(도시 안함)를 분말충전기구(14)가 포함한다.

소결용 몰드(a1)의 상단면으로부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 "미리 정해진 깊이" 는 소결용 몰드에 충전되는 분말재료의 양 또는 그 소결용 몰드내에 형성되는 분말 층의 희망 두께에 따라 달라진다. 한편, 소결용 몰드(a1)의 상단면으로부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 "실제 깊이"는, 소결용 몰드(a1)의 높이와 하부 가압코어의 높이(또는 두께)를 알고 있는 상태에서, 수납 플레이트(230)의 수직위치에 대한 밀대 부재(234)의 수직위치의 측정값을 기초로 하여 조정할 수 있다. 그 후에, 위치(M)으로 부터 위치(O) 까지 운동하는 또는 그 반대로 운동하는 하나의 행정을 이루면서 가동호퍼(150)가 작동된다. 이러한 행정중에, 그 가동호퍼(150)의 내부 챔버의 저면 열림부(또는 개방부)는 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)의 상단 열림부(또는 개방부)와 통하게 되며, 그에 따라 미리 정해진 양의 분말이 가동호퍼(150)로 부터 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)내로 충전된다. 가동호퍼(150)가 위치(M)와 위치(0) 중 하나에 도달하면, 분말충전작업은 완료된다. 상기 행정중에 가동호퍼(150)의 저면이 지지 플레이트(141)의 상단면과 접촉된 상태로 유지되기 때문에, 소결용 몰드(a1)에 충전된 분말재료의 상단면은 소결용 몰드(a1)의 상단면과 높이가 같고 편평한 상단면이 된다. 따라서, 가동호퍼(150)의 저면의 모서리부는 소결용 몰드(a1)의 상단면 높이에 맞게 분말재료의 과다량을 깍아내는 평미레질 하는 역할을 한다. 분말충전작업을 완료한 후에, 운반체(223)의 수납 플레이트(130)는 소결용 몰드와 함께 하강한다. 하부 가압코어가 소결용 몰드의 구멍에 꽉 끼워지기 때문에, 그 하부 가압코어를 소결용 몰드에 대하여 상대적으로 이동시키기 위해서는 상당한 힘이 요구되며, 그 결과 원치 않게 중력에 의해 하부 가압코어가 소결용 몰드에 대하여 상대적으로 이동하게 되는 일은 결코 발생하지 않는다. 따라서, 승강모터(235) 대신에 유압실린더를 사용하여 밀대 부재(234)를 승하강 시키기는 경우에, 밀대 부재(234)가 상승하여 하부 가압코어를 소결용 몰드내에 제 1 분말층을 형성하는 분말을 충전하기위한 위치로 위치시키고 난 후에는, 더 이상 밀대 부재(234)를 그 위치에서 유지시킬 필요는 없고, 밀대 부재(234)를 하강시킬 수도 있다.

도 4 및 도 6 에 대해 다시 설명하면, 측정유닛(16)은: 프레임(11)의 상부 비임(113)에 고정장착되고 운반체(223)의 이송경로를 따라 연장하는 수평 지지 플레이트(161)와; 그 지지 플레이트(161)에 고정장착되는 4개의 베어링 슬리브(162)와; 각 베어링 슬리브(162a)에 의해 지지되어 수직방향으로 이동하는 4 개의 수직 막대(162)를 포함한다. 4 개의 베어링 슬리브(162a)는 지지 플레이트(161) 상에 준비되고, 그 중 2 개는 지지 플레이트(161)의 각 단부(도 4 에 도시한 바와 같이, 우측 및 좌측 단부)에 배치된다. 그 측정유닛(16)은: 수직 막대(162)의 상단부에 고정되는 연결 플레이트(163)와; 지지 플레이트(161)의 중간 지점에 고정되는 하중센서(164)와; 상기 연결 플레이트(163)에 고정되어 하중 센서(164)의 상단부를 아래쪽으로 미는 밀대(165)를 추가로 포함한다. 각 수직 막대(162)는, 대응하는 수직막대의 하단부에 연결되고 운반체(223)의 이송방향을 따라 수평으로 연장하는 지지 바아(bar)(166)를 포함한다. 균형추(168)를 수직방향으로 안내하는 수직 가이드 막대(167)는 지지 플레이트(161)에 고정연결된다. 운반체를 향해 연장하는 지지 바아(166)는 각 수직 막대의 하단부에 고정된다. 하중 센서(164)에 과다 하중이 가해지는 것을 방지하기 위해, 그 지지 바아(166)를 케이블(169)을 통해 균형추(168)에 연결함으로서, 연결 플레이트(163), 소결용 몰드 및 트레이가 균형추(168)와 실질적으로 균형을 이루게 된다. 작업중에, 소결용 몰드에 분말을 충전하는 공정이 완료될 때 마다 소결용 몰드를 측정유닛(16)의 측정위치로 가져갈 수도 있다. 그 대신, 소결용 몰드에 모든 분말층을 형성한 후에만 소결용 몰드를 측정위치로 가져갈 수도 있다. 어떠한 경우에도, 소결용 몰드가 운반체(223)에 의해 측정위치로 이송되었을 때, 운반체(223)내의 승강모터(239)가 작동되어 수납 플레이트(130)를 하강시킨다. 수납 플레이트(130)가 지지 바아(166) 아래로 하강되었을 때, 수납 플레이트(130) 상에 위치한 소결용 몰드 및 트레이는 지지 바아(166)에 전달된다. 이제 그 소결용 몰드 및 트레이는 지지 바아(166)에 의해서만 지지되고, 그때 까지 소결용 몰드에 충전된 분말재료의 전체 중량을 하중센서(164)로 측정한다. 이때 하중센서는 수직 막대(162), 연결 플레이트(163), 트레이(J), 소결용 몰드(a1) 및 하부 가압코어(e)의 중량을 제외한다. 또한, 그렇게 측정된 값을 기초로, 소결용 몰드에 마지막으로 충전될 분말재료의 양을 결정할 수 있다. 상기 측정단계는 이하에서 상술하는 가압작업의 전 또는 후에 실시할 수 있다.

도 12 및 도 13 에 대해 설명하면, 가압 유닛(18)은 프레임(11)과 별도인 사각형의 베이스 플레이트(181)와; 그 베이스 플레이트(181)의 각 모서리에 고정장착된 4 개의 수직 기둥(182)과; 베이스 플레이트(181)의 중앙에 고정장착된 수직 축받이(183)와; 기둥(182)의 상단부에 연결되고 그 상단부에 의해 지지되는 상부 플레이트(184)와; 기둥(182)에 의해 안내되어 상부 플레이트(184)와 베이스 플레이트(181) 사이에서 수직운동하는 가압 가이드(185)와; 가압 가이드(185)에 고정장착되는 상부 플런저 또는 가압부재(186)와; 가압 가이드(185)에 연결된 피스톤 로드(187a)를 포함하고 상부 플레이트에 고정된 유압 실린더(187)를 포함한다. 베이스 플레이트(181)는 프레임(11)의 하부 프레임부재(111)에 장착된 가이드 레일(221)의 연장부를 형성하는 한 쌍의 가이드 레일(도시 안함)을 포함함으로서, 운반체(223)가 프레임(11) 상의 가이드 레일(221) 뿐만 아니라 베이스 플레이트(181) 상의 가이드 레일을 따라 주행할 수 있다. 운반체(223)의 수납 플레이트(130)의 열림부(131) 뿐만 아니라 트레이(J)에 형성된 열림부(H)에도 수납될 수 있게, 축받이(183)의 상단부(183a)를 크기 및 형상을 결정한다. 도 13b 에 도시한 바와 같이, 축받이(183)은 중공의 원통으로 형성되고, 절개부(191)를 포함한다. 그 절개부(191)는 중공의 원통형 축받이(183)의 내측과 외측 사이의 통로를 형성하고, 운반체가 축받이(183) 쪽으로 접근하는 방향을 향해 개방된다. 운반체(223)가 가압유닛(16)의 가압위치에 도달하였을 때, 그 절개부(191)는 운반체(223)의 일부가 축받이(183)의 내부 공간으로 들어올 수 있게 한다. 이때 상기 운반체(223)의 일부는 밀대 부재(234)의 원통형 기둥 부분과, 구동모터(235)와, 장착 플레이트(232)의 중앙부(232a), 및 승강 플레이트(233)의 중앙부(233a)(도 5c 및 도 5d 참조)를 포함한다. 또한, 운반체(223)가 이러한 위치에 있을 때, 밀대 부재(234)의 상단 플랜지(234b)는 축받이(183)의 상단 원형 모서리 위쪽에서 연장하고, 밀대 부재(234)의 축은 축받이(183)의 축과 실질적으로 정렬된다. 또한, 운반체(223)가 이러한 위치에 있을 때, 축받이(183)는 운반체(223)의 승강 플레이트(224)에 형성된 함몰부 또는 절개부(224')에 수납된다(도 5b 및 도 5d 참조). 상부 플런저 또는 가압부재(186)는 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)에 꼭 끼는 크기로 형성된 하단부를 포함한다. 가압유닛(18)은 축받이(183)의 반대쪽에서 각 브라켓(189)을 통해 베이스 플레이트(181)에 장착된 한 쌍의 유압 실린더(188)(승강 실린더)를 추가로 포함한다. 그 유압 실린더(188)는 대응 브라켓(189)에 의해 피스톤 로드(188a)가 상방으로 연장된 상태로 지지된다. 한 쌍의 지지부재(190)는 피스톤 로드(188a)의 상단부에 각각 부착된다.

작업중에, 가압유닛(18)이 소결용 몰드가 도달하길 기다리는 때, 상부 플런저(186)가 장착된 가압 가이드(185)는 유압 실린더(187)에 의해 상부에 위치하게 되는 반면, 승강 실린더(188)는 그 실린더의 피스톤 로드(188a)가 복귀위치에 있도록 조절된다. 운반체(223)가 가압유닛(18)의 가압위치에 도달한 경우, 축받이(183)는 승강 플레이트(224)와, 장착 플레이트(232), 및 승강 플레이트(233)의 각 함몰부(244',232',233')내에 수납되고, 승강 플레이트(233)의 중앙부(233a)도 함께 절개부(191)를 통해 축받이(183)의 내부 공간내로 들어가게 된다. 운반체(223)가 가압위치에 도달한 때, 밀대 부재(234)의 축은 축받이(183)의 축과 실질적으로 정렬되고, 밀대 부재(234)의 상단 플랜지(234b)는 축받이(183)의 상단 모서리 위쪽에서 연장한다. 그 후에, 승강모터(239)가 작동되어, 밀대 부재(234)의 상단 플랜지(234b)의 하부면이 축받이(183)의 상단 모서리와 맞닿을 때 까지, 운반체(223)의 수납 플레이트(230) 및 소결용 몰드(a1)가 위치하는 트레이(J)가 하강하게 되며, 상단 플랜지(234b)의 상단면이 소결용 몰드에 끼워진 하부 가압코어(e)의 저면과 접촉을 유지하고 있는 때, 소결용 몰드(a1)가 분말재료가 충전되고 하부 가압코어(e)가 끼워진 상태로 지지되게 된다. 그 후, 유압 실린더(187)가 작동되어 가압 가이드(185) 및 상부 플런저 또는 가압 부재(186)가 기둥(182)을 따라 하강함으로서, 소결용 몰드에 충전된 분말재료가 상부 플런저(186)에 의해 미리 정해진 압력 및 시간으로 가압된다.

가압작업을 완료한 때, 소결용 몰드내의 분말재료가 다소간 압축됨으로서, 분말 압축체의 상단면이 초기 높이 즉, 소결용 몰드의 상단면 높이 보다 낮아 진다. 이러한 분말 압축체 상단면의 침하는, 소결용 몰드의 상단면에 대한 상부 플런저(186) 저면의 수직방향 이동을 감지함으로서 측정할 수 있다. 터치센서와 같은 적절한 센서를 이용하여 그러한 감지를 할 수 있다. 그러한 침하는 소결용 몰드내에서 다음 차례로 형성되는 분말 층의 두께 보다 상당히 작은 크기 만큼 일어난다. 따라서, 분말 압축체의 분말층 상에 다른 분말층을 형성하려면, 분말 압축체를 소결용 몰드에 대해 상대적으로 하향 이동시킴으로서 다음 분말층(다음 분말층의 두께는 분말 압축체의 압축에 의한 침하 깊이와 소결용 몰드에 대한 분말 압축체 하향 이동거리를 더한 것과 같다)의 형성을 위한 분말충전작업이 가능하게 된다. 따라서, 하부 가압코어와 분말 압축체가 축받이(183)와 상부 플런저(186) 사이에서 가압된 상태에서, 승강 실린더(188)가 작동되어 피스톤 로드(188a)가 상방으로 돌출하여, 그 피스톤 로드(188a)의 상단부에 부착된 지지부채(190)가 운반체(223)의 수납 플레이트(230)와 맞닿게 됨으로서, 그 수납 플레이트(230)가 상승된다. 동시에, 유압실린더(187)가 작동되어 수납 플레이트(230)와 같은 속도로 상부 플런저(186)를 상승시킴으로서, 분말 압축체는 가압된 상태로 유지된다. 또한, 동시에, 승강모터(239)는 수납 플레이트(230)를 상승(밀대 부재(234)도 수납 플레이트(230)와 같이 상승한다)시키는 방향으로 작동된다. 상기 작동은, 소결용 몰드의 이송중에 수납 플레이트(230)가 유지되는 높이 까지 운반체(223)의 수납 플레이트(230)가 도달할 때 까지 계속된다. 그 높이에 도달하였을 때, 상부 플런저(186)와 밀대 부재(234)는 그 사이의 분말 압축체가 가압된 상태로 소결용 몰드에 대하여 아래쪽으로 이동한다. 그 아래쪽을 향한 이동은 밀대 부재(234)의 전체 이동거리가 원하는 거리(다음 분말층을 위해 충전될 분말재료의 원하는 양에 따라 달라지는 거리)가 될 때 까지 계속된다. 이러한 방법에서, 분말 소결체는 소결용 몰드(a1)에 대하여 상대적으로 하향 이동한다. 분말 압축체의 하향 이동 거리는 밀대 부재(234)의 이동거리를 측정함으로서 감지할 수 있다. 형성할 분말 압축체가 다층 분말 압축체가 아니고 소결용 몰드에 하나의 분말층(그러한 단일 분말층은 대게 다층 분말 압축체내의 하나의 분말층 보다 두껍다)을 형성할 필요가 있을 때, 소결용 몰드에 대한 분말 압축체의 수직위치가 이어지는 소결작업에 가장 적합한 위치가 되게끔, 트레이와 소결용 몰드의 상향 이동거리를 조절한다. 다음 분말층 형성을 위한 다른 분말 충전 작업을 실시하기 위해서 그리고 이전 분말층을 가압하는 작업을 실시하기 위해서, 밀대 부재(234)를 다음 분말층의 두께에 상응하는 거리 만큼 하향 이동시킨다. (그러나, 다음 분말 충전작업중에 하부 가압코어를 지지할 필요가 없다면, 밀대 부재(234)를 대기위치 까지 더욱 하강시킬 수 있을 것이다.) 또한, 형성할 분말 압축체가 다층 분말 압축체여서 소결용 몰드내에 다수의 분말층을 형성하여야 하는 경우에, 마지막 분말층을 형성하기 위한 분말 충전작업 및 가압작업을 한 후에, 소결용 몰드에 대한 분말 압축체의 수직위치가 이어지는 소결작업에 가장 적합한 위치가 되게끔, 트레이와 소결용 몰드의 상향 이동거리를 조절한다. 상부 플런저(186)는 소결용 몰드의 구멍에 꽉 끼워지며(구멍과 상부 플런저 사이의 간극을 통해 분말이 누출되는 것을 방지하기 위한 것이다), 소결용 몰드로 부터 분리시키기 위해 상부 플런저(186)를 상승시킬 때 그 상부 플런저는 소결용 몰드를 위로 잡아 끄는 경향이 있다는 것을 주지하여야 한다. 상부 플런저(186)에 의해 소결용 몰드가 위로 끌리는 것을 방지하기 위해, 소결용 몰드로 부터 분리시키기 위해 상부 플런저(186)를 상승시킬 때 소결용 몰드를 파지하는 클램핑 기구(도시 안함)가 가압유닛(18)에 준비된다.

도 14 및 도 15 에 관해 설명하면, 취출유닛(20)은 가압유닛(18)에서의 가압작업을 거친 소결용 몰드를 포함하는 트레이를 운반체(223)로 부터 연속적으로 꺼내 다음 공정으로 이동시킨다. 취출유닛(20)은 소결용 몰드 분배유닛(12)의 승강기(120)와 유사한 구성의 승강기(200)를 포함하며; 그에 따라, 유사한 부품 및 구성에 대하여는 유사한 참조부호를 부여하였고 반복을 피하기 위해 상술은 하지 않는다. 취출유닛(20)의 승강기(200)와 소결용 몰드 분배유닛(12)의 승강기(120) 간의 가장 큰 차이점은, 후자가 소결용 몰드가 배치된 트레이(즉, 소결용 몰드 및 트레이)를 연속적으로 하강시키고 운반체(223)상으로 분배하는 반면, 전자는 운반체(223)로 부터 소결용 몰드 및 트레이를 꺼내서 이송라인으로 상승시킨다는 점이다. 취출유닛(20)은 소결용 몰드 및 트레이를 운반체(223)로 부터 승강기(200)로 전송하는 제 1 이송기구(201)와, 소결용 몰드 및 트레이를 승강기(200)로 부터 이송라인으로 전송시켜 다음 공정으로 이송되게끔 하는 제 2 이송기구(210)를 추가로 포함한다.

제 1 이송기구(201)는: 승강기(200)의 대향면 상에 배치되고 브라켓(202)을 통해 프레임(11)의 직립한 보조 프레임(114)상에 고정된 한 쌍의 수평 가이드 레일(203)과; 각 가이드 레일(203)에 의해 지지되고 안내되어 그 가이드 레일을 따라 이동하는 한 쌍의 활주 헤드(204)와; 브라켓(202)에 고정장착되어 가이드 레일(203) 중 하나(도 15 에서는 좌측에 배치된 레일)에 평행하게 연장하는 유압실린더(205)(엑츄에이터로서 작용한다)를 포함한다. 활주헤드(204)의 단부들(도 14 에서는 우측의 단부들)은 그 사이에서 연장하는 가압 횡단 바아(206)를 통해 상호연결된다. 그 가압 횡단 바아(206)는 트레이가 승강기(200)에 의해 상승될 수 있는 위치를 향해 수평방향으로 트레이(J)(소결용 몰드가 배치된)를 민다. 유압실린더(205)는 그 유압실린더(205)에 가까운 쪽의 활주헤드(204) 단부에 첨단부가 연결된 피스톤 로드(205a)를 포함한다. 따라서, 피스톤 로드(205a)의 왕복운동에 의해 피스톤들(L1 및 L2)(도 14 참조) 사이에서 활주헤드(204)가 왕복운동하게 된다. 제 1 이송기구(201)는, 가압 횡단 바아(206)가 트레이(J)를 밀어서 이동시킬 수 있게하는 높이로 트레이(J)(소결용 몰드가 배치된)를 상승시키며 운반체(223)의 이송경로에 대향된 한 쌍의 승강 실린더(207)(엑츄에이터로서 작용하는 유압 실린더)를 추가로 포함한다. 프레임(11)은 프레임(11)의 측면부재 쌍에 장착된 한 쌍의 수평 비임(115)들(그 중 하나를 도 14에 도시함)을 포함한다. 제 1 이송기구(201)는, 수평 비임(115) 쌍에 의해 지지되어 공지된 방법으로 회전하며 일렬로 정렬(도 14 의 수평방향을 따라 정렬)된 다수의 공급 롤러(208,209)를 추가로 포함한다. 그 공급 롤러(208,209)들은, 트레이(J)가 가압 횡단 바아(206)에 의해 밀려졌을 때, 자유회전하며, 그 트레이는 승강기(200)의 지지 바아(128)에 의해 픽업될 수 있는 위치까지 공급 롤러(208,209)에 의해 이송된다.

제 2 이송기구(210)는 승강된 트레이를 승강기(200)의 최상위치로 부터 이송라인으로 발진시키는 발진 실린더(211)(엑츄에이터로서 작용하는 유압 실린더)를 포함한다. 작업중에, 트레이를 이송하는 운반체(223)가 취출유닛(20)에 도달하였을 때, 승강 실린더(207)가 작동하여 트레이를 승강시킨다. 그리고 나서, 유압실린더(205)가 작동되어 가압 횡단 바아(26)를 오른쪽에서 왼쪽으로 이동시킴으로서, 소결용 몰드가 배치된 트레이가 승강기(200)의 지지 바아(128)에 적재되는 위치까지 가압 횡단 바아에 의해 트레이가 이동된다. 이렇게 지지 바아(128)에 적재된 트레이는 승강기(200)에 의해 그 승강기의 최상 위치까지 상승되고, 그 후 발진 실린더(211)에 의해 도 14 의 왼쪽 방향을 따라 승강기(200)로 부터 밀려나와 이송라인으로 이동한다.

직접 도시하지는 않았지만, 도 14 에 가상선으로 도시한 바와 같이 운반체(223) 근방에, 최종 분말 압축체가 내장되는 소결용 몰드의 구멍(b)의 상단부에 상부 가압코어(m)를 끼워 맞추기 위한 가압코어 설치기를 준비할 수도 있다. 예를 들어, 그 가압코어 설치기는 산업용 로봇을 포함할 수 있고, 그 로봇은: 상부 가압코어(m)의 상단부를 파지하고; 도 14 에 가상선으로 도시한 바와 같은 위치에서 운반체(223) 상에 배치된 소결용 몰드(a1)의 바로 위로 상부 가압코어(m)를 이송하며; 그 상부 가압코어(m)를 하강시켜 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)에 끼워 넣는다. 이러한 공업용 로봇은 공지되어 있으므로, 더이상 설명하지 않는다.

본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성되고 배치되어 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치(10)에 의해 이루어지는 일련의 구체 작업들을 이하에서 상세히 설명한다.

소결용 몰드(a1)는, 장전 장치(10)를 통해 이송되는 동안, 상응 트레이(J) 상에 각각 배치된다. 전술한 바와 같이, 트레이(J)는 그 트레이에 형성된 열림부(H)를 포함한다. 소결용 몰드 분배유닛(12)이 소결용 몰드(a1)가 배치된 트레이(J)를 운반체(223) 상으로 분배할 때, 그 운반체(223)는 소결용 몰드내에 다수의 분말층을 형성하는 적절한 순서에 따라 분말충전기구(14)들 간을 이동한다. 운반체(223)가 첫번째 분말충전기구로 이동(통상적으로, 운반체(223)는 위치(A) 또는 위치(K)에 배치된 분말충전기구로 먼저 이동한다)할 때, 그 운반체(223)는 분말충전기구 아래쪽에 정지한 후 정확한 분말충전위치로 정위치된다. 그리고나서, 트레이(J)와 함께 소결용 몰드(a1)를 미리 정해진 높이까지 상승시키기 위해 수납 플레이트(230)를 상승시킨다. 이때 그 미리 정해진 높이는 소결용 몰드(a1)의 상단부가 분말충전기구의 지지 플레이트(141)의 열림부(141a)에 수납되는 높이다. 이와 동시에, 밀대 부재(234)가 수납 플레이트(230)에 대해 미리 정해진 거리 만큼 상승됨으로서, 제 1 분말층을 형성하기 위해 소결용 몰드내로 원하는 만큼의 분말재료를 충전하기에 적절한 높이까지 하부 가압코어(e)가 상승된다. 그 후, 분말충전기구가 전술한 바와 같이 작동되어 원하는 양 만큼의 분말재료가 소결용 몰드(a1)의 구멍에 충전된다. 분말충전 작업이 완료되었을 때, 소결용 몰드는 운반체(223)에 의해 가압유닛(18)의 가압위치까지 이송되며 그 후, 가압유닛은 소결용 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압한다. 소결용 몰드내에 다음 분말층을 형성하기 위한 또 다른 분말충전작업을 실행하여야 한다면, 소결용 몰드를 분말 압축체에 대해 상방으로 이동시키거나 또는 분말 압축체를 가압한 상태에서 분말 압축체를 소결용 몰드에 대해 하방으로 이동시킴으로서, 다음 분말층을 형성하기 위해 소결용 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 충전하기에 적합한 위치로 소결용 몰드내의 분말 압축체의 수직위치를 조절한다. 그리고나서, 가압유닛(18)은 소결용 몰드(a1)를 결속해제 (release)하고, 운반체(223)는 소결용 몰드(a1)를 측정유닛(16)의 측정위치로 이송하며, 그 측정위치에서는 전술한 바와 같은 방법으로 소결용 몰드내의 분말재료의 중량을 측정한다.

이러한 일련의 작업들은 소결용 몰드내에 분말층을 형성할 때 마다 반복되며, 이때 소결용 몰드내에 상이한 분말층을 형성하는 경우에는 상이한 분말충전기구(14)가 이용된다. 이러한 작업의 반복 횟수는 소결용 몰드내에 형성되는 분말층의 수와 동일하다. 마지막 분말층을 형성하기 위한 분말충전작업 및 가압 또는 압착작업을 완료한 때, 가압유닛(18)을 이용하여 분말 압축체를 가압유지하면서 운반 체(223)의 수납 플레이트(230)를 분말 압축체에 대하여 상대적으로 상승시킴으로서, 소결용 몰드내의 최종 다층 분말 압축체의 수직위치를 조절할 수 있다. 그 후에, 전술한 일련의 작업을 거친 소결용 몰드 및 트레이는 전송유닛(20)에 의해 운반체(223)로 부터 픽업된다.

도 16 내지 도 20 에 대해 설명하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성되고 배치되어 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치 및 소결용 몰드내로 분말재료를 장전하기위해 그 장치에 의해 이루어지는 일련의 구체 작업들을 이하에서 설명한다. 도 16 은 제 2 실시예에 따른 분말재료 자동장전장치(10A)의 평면도이다. 그 분말재료 자동장전장치(10A)는 회전테이블에 장착된 다수의 분말충전기구를 포함함으로서, 소결용 몰드를 한 위치에 유지하면서 서로 상이한 분말재료를 소결용 몰드내에 충전하고 가압할 수 있다. 이는 자동장전장치(10A)가 전술한 제 1 실시예의 자동장전장치와 가장 크게 다른점이다. 분말재료 자동장전장치(10A)는: 트레이와 함께 소결용 몰드를 이송경로를 따라 이송시키는 이송시스템(22A)과; 수직축을 중심으로 회전가능하게 지지되고 공지된 색인 구동기구(도시 안함)에 의해 색인 가능하게 구동되는 수평 회전테이블(24A)을 포함한다. 그 회전테이블(24A)은 이송시스템(22A)의 이송경로 위로 부분적으로 겹치게 연장한다. 자동장전장치(10A)는: 회전테이블(24A)의 일부가 이송시스템(22A) 위쪽에서 연장하는 위치에 준비되어 이송시스템(22A)으로 부터 소결용 몰드를 수납받고 그 수납된 소결용 몰드를 상승시키고 지지하는 승강/지지 유닛(25A)과; 상기 승강/지지 유닛(25A)의 위쪽에 배치되고 그 승강/지지 유닛(25A)과 협력하여 소결용 몰드내에 충전된 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하는 가압유닛(26A)을 포함한다. 분말재료 자동장전장치(10A)는 관련 트레이와 함께 소결용 몰드를 이송시스템(22A)으로 분배하는 소결용 몰드 분배유닛(도시 안함)과, 이송시스템(22A)으로 부터 관련 트레이와 함께 소결용 몰드를 픽업하여 다음 공정으로 이송하는 취출유닛(도시 안함)을 포함하며, 그 분배유닛과 취출유닛은 이송시스템(22A)의 요구사항에 맞춰 개선한 것으로서 제 1 실시예의 분배 및 취출유닛과 유사하다.

도 16 및 도 18 에 관해 설명하면, 이송시스템(22A)은 소결용 몰드를 이송하는 트레이(J)를 지지하고 안내하는 한 쌍의 수평 가이드 레일(221a)을 포함하며, 이때, 그 트레이(J)는 측면(이송 방향에서 볼때) 모서리들이 지지된다. 이송시스템(22A)은 가이드 레일(221a)에 의해 지지되는 트레이(J)를 그 가이드 레일(221a)을 따라 이동시키는 구동장치(220A)를 포함한다. 그 구동장치(220A)로는, 한 쌍의 구동 스프라켓(도시 안함)과, 한 쌍의 아이들러 스프라켓(도시 안함)과, 이들 스프라켓둘레에 걸쳐지고 각 가이드 레일(221a)을 따라 연장하는 한 쌍의 무한궤도 체인(222A)을 포함하는 통상적인 체인 구동장치를 이용할 수도 있다. 각각의 무한궤도 체인(222A)은 일정 간격으로 배치된 일련의 걸쇠(claw)(223A)(도 18 참조)를 포함하며, 그 걸쇠들은 무한궤도 체인(222A)이 순환구동될 때 각 트레이와 맞물려 그 트레이를 이송시킨다. 가이드 레일(221a)은 일정 간격으로 배치되어 트레이들을 부드럽게 이동시키는 일련의 롤러들을 포함할 수도 있다. 또한, 가이드 레일(221a)은, 그 가이드 레일 위쪽에서 평행하게 연장하고 트레이가 가이드 레일(221a)로 부터 이격되어 들리는 것을 방지하는 한 쌍의 보조 레일을 포함할 수도 있다.

도 19 및 도 20 에 관해 설명하면, 위치(P)(지지 플레이트가 개방되지 않는 위치)와 위치(Q)(지지 플레이트가 개방되는 위치) 사이에서 그리고 수평 지지 플레이트 상에서 이동할 수 있는 가동호퍼를 포함하고, 각 분말충전기구(14A)가 별도의 호퍼 구동기구를 구비하지 않고 회전테이블 상에 준비되어 가동 호퍼를 구동시키는 하나의 호퍼 구동기구를 구비한다는 점을 제외하고, 분말충전기구(14A)는 제 1 실시예의 분말충전기구(14)와 유사한 구성을 갖는다. 이하의 설명에서는, 유사한 구성에 대하여는 상술하지 않고 상이점에 대하여만 상술한다. 전술한 바와 같이 수직축을 중심으로 회전가능하게 지지되는 회전테이블(24A)은 일정한 각도로 이격되고 원주 모서리부를 따라 형성된(도 17 참조) 다수의 열림부(241a)를 포함한다. 그 열림부(241a)의 갯수는 자동장전장치에 구비된 분말충전기구(14A)의 갯수와 일치한다. 그러나, 도 16 에는 하나의 분말충전기구(14A) 및 그와 관련된 하나의 열림부(241a) 만을 도시하였다. 지지 프레임(148A)은 회전테이블(24A) 위쪽에서 연장한다. 호퍼 구동기구는 피스톤 로드(149a)가 준비된 유압실린더(149A)로 구성되는 엑츄에이터를 포함한다. 유압실린더(149A)는, 피스톤 로드(149a)의 첨단부에 부착되어 가동 호퍼(150A)들 중 하나를 선택적으로 파지하는 공지된 형태의 척(chuck)을 포함한다. 각 가동 호퍼(150A)는, 직립된 핀이 부착되고 호퍼구동기구의 척에 의해 파지되는 호퍼 본체(151a)를 포함한다. 분말충전기구(14A)들 중 원하는 하나를 분말충전위치로 이동시키기 위해 회전테이블(24A)이 색인되었을 때, 호퍼구동기구가 작동되어 분말충전기구(14A)의 가동 호퍼(150A)를 척으로 파지하고, 그 가동 호퍼(150A)를 위치(P)로 부터 위치(Q)까지 이동시키고 다시 위치(P)로 복귀시킴으로서, 분말충전작업을 실행한다. 전술한 바와 같이, 공지된 형태의 색인구동기구(도시 안함)를 이용하여 회전테이블(24A)를 회전구동시킴으로서, 수직축을 중심으로 회전테이블을 일정 각도 또는 기설정된 피치(pitch) 만큼 색인구동 또는 회전구동 시킨다. 이때 그 피치는 회전테이블(24A)에 준비된 서로 인접한 두개의 분말충전기구(14A) 사이의 피치와 동일하다.

도 17 에 관해 설명하면, 승강/지지 유닛(25A)은: 베이스 플레이트(251)와; 그 베이스 플레이트(251)에 고정장착된 다수의 수직 가이드 막대(252A)와; 그 수직 가이드 막대(252A)에 의해 안내되고 공지된 형태의 이송나사기구(feed screw)(도시 안함)에 의해 수직방향으로 이동하게 구동되는 승강 베드(bed)(253A)와; 승강 베드(253A)에 의해 지지되고 공지된 형태의 구동모터(전기 모터)에 의해 구동되는 수직 나사 스핀들(254A)과; 승강 베드(253A)에 의해 안내되어 수직방향으로 이동하는 하부 플런저(255A)를 포함한다. 하부 플런저(255A)는 승강 베드(253A)의 상단부에 형성된 중앙 열림부에 수납되고, 승강 베드(253A)의 상단면으로 부터 상방으로 돌출된다. 하부 플런저(255A)는 나사가 형성된 수직방향 열림부를 포함하며, 그 열림부에는 수직 나사 스핀들(254A)이 나사결합됨으로서, 그 나사 스핀들(254A)의 회전에 의해 하부 플런저(255A)가 승강 베드(253A)에 대해 상대적으로 승강/하강하게 된다. 상승되었을 때, 하부 플런저(255A)는 분말충전기구(14A)의 지지 플레이트(141a)에 형성된 열림부(141aA)내로 삽입되어, 소결용 몰드(a1)에 끼워진 하부 가압코어(e)를 밀게 된다. 승강 베드(253A)의 상단부는 트레이의 저면과 맞닿아 그 트레이를 승강시킨다.

가압유닛(26A)은, 승강/지지 유닛(25A)의 바로 위쪽에 배치되고 적절한 지지 프레임(도시 안함)에 의해 지지되며 수직방향으로 연장하는 피스톤 로드(262A)를 구비하는 가압 실린더(261a)(유압실린더)를 포함한다. 가압 유닛(25A)은 피스톤 로드(262A)의 첨단부(즉, 하단부)에 부착된 상부 플런저 또는 가압 부재(263A)를 포함한다. 가압유닛(25A)의 상부 플런저(263A) 및 승강/지지 유닛(25A)의 하부 플런저(255A)는 서로 협력하여 소결용 몰드내의 분말재료를 가압한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 분말재료 자동장전장치(10A)는 아래와 같이 작동한다. 트레이(J) 상에 위치하는 소결용 몰드가 분말충전위치로 이송되었을 때, 승강/지지 유닛(25A)의 승강베드(253A)가 상승되어, 소결용 몰드(a1)의 상단부가 지지 플레이트(141)의 열림부(141aA)에 수납되고 지지 플레이트(141)의 상단면이 소결용 몰드(a1)의 상단면과 높이가 같아 질때 까지 트레이(J)를 상승시킨다. 그 후, 하부 플런저(255A)가 상승되어, 소결용 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어(e)의 상단면 까지의 거리(또는 깊이)가 미리 정해진 거리(또는 미리 정해진 깊이)로 감소될 때 까지 소결용 몰드(a1)의 구멍(b)에 끼워진 하부 가압코어(e)를 상향 이동시킨다. 이 때, 그 미리 정해진 거리(또는 깊이)는 몰드내에 충전될 제 1 분말층의 두께와 같다. 그 다음에, 분말충전기구(14A)들 중에서 선택된 하나가 작동되어 분말충전작업을 실시하여 제 1 분말층을 형성한다. 분말충전작업을 완료하였을 때, 가압유닛(25A)의 가압 실린더(261A)가 작동되어 가압 플런저 또는 가압부재(263A)를 하강시켜 소결용 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압함으로서, 제 1 분말층으로 구성된 분말 압축체를 형성한다. 그 후, 소결용 몰드내에서 제 1 분말층으로 이루어진 분말 압축체 위쪽에 형성된 공간의 두께가 미리 정해진 두께(다음에 충전될 제 2 분말재료 층의 두께에 상응하는 두께이다)가 될 때 까지, 소결용 몰드내의 제 1 분말층으로 이루어진 분말 압축체를 가압된 상태로 유지하면서 상부 및 하부 플런저 또는 가압부재(263A 및 255A)를 하향 이동시킨다. 그리고 나서, 상부 플런저를 상승시켜 소결용 몰드로 부터 분리시킨다. 그 후, 회전 테이블 색인작업을 통해, 제 2 분말층 형성을 위한 분말재료가 저장된 분말충전기구(14A)를 분말충전위치로 배치시킴으로서, 분말충전기구(14A)가 제 2 분말층 형성을 위한 분말충전작업을 수행한다. 그 후에, 상기 일련의 작업을 반복하여 소결용 몰드내에 각각의 분말층을 형성한다. 이러한 방법으로, 전체 분말충전작업에 걸쳐 소결용 몰드를 하나의 분말충전위치에 유지시키면서 최종 다층 분말 압축체를 형성한다. 분말 압축체를 최종 형성하였을 때, 다층 분말 압축체가 소결용 몰드에 대한 상대적인 미리 정해진 수직위치에 도달할 때 까지, 최종 분말 압축체를 소결용 몰드내에서 가압된 상태로 유지하면서, 상부 및 하부 플런저(263A 및 255A)를 하향 이동시킨다. 소결용 몰드내에 분말을 장전하는 일련의 전체 작업은 이 시점에서 완료된다. 상부 플런저(263A)를 소결용 몰드의 구멍에 꼭 맞게 끼워 소결용 몰드로 부터 분말이 누출(상부 플런저의 외측면과 몰드 구멍의 내측면 사이에 간극이 있다면, 그 간극을 통해 분말의 일부가 누출될 가능성이 있다)되는 것을 방지하기 때문에, 그 상부 플런저가 상승될 때 소결용 몰드를 끌고 올라가는 경향이 있다. 그렇게 소결용 몰드가 따라 올라가는 것을 방지하기 위해, 소결용 몰드를 파지하여 분말충전위치에 유지시키는 클램프(도시 안함)를 제공한다.

도 21 내지 도 25 를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예에 따라 구성되고 배치되어 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치(10B)를 이하에서 설명한다. 그 장전장치(10B)는 회전 테이블과, 다수의 분말충전기구 및, 가압유닛을 포함하며, 상기 구성요소들은 제 2 실시예의 해당 구성요소들과 동일한 기능 및 구성으로 가지므로 이하에서 상술하지 않는다. 분말재료 자동장전장치(10B)는 이송시스템(22B)을 추가로 포함한다. 그 이송시스템(22B)은 한 쌍의 수평 가이드 레일(221B)과, 가이드 레일(221B)에 의해 안내되어 그 레일(221B)을 따라 이동하는 운반체(223B)를 포함한다. 운반체(223B)는 직사각형이고 수평으로 배치된 가동 베이스 플레이트(224B) 및 그 베이스 플레이트(224B)에 장착된 선형 베어링(225B)을 포함한다. 그 선형 베어링(225B)은 가이드 레일(221B)에 의해 안내되고 지지되어 그 레일(221B)을 따라 활주운동한다. 가동 베이스 플레이트(224B)에는 다수(본 실시예에서는 5 개)의 열림부(226aB)가 형성된다. 가동 베이스 플레이트(224B)는 또한 각 열림부(226aB) 둘레의 한 원을 따라 90 도 간격으로 이격된 4 개의 작은 구멍을 포함한다. 가이드 레일(221B) 중 하나를 따라 연장하는 나사 스핀들(222B)과, 운반체(223B) 상에 장착되고 상기 나사 스핀들(222B)과 나사 결합되는 너트(227B)를 포함하는 구동기구에 의해 구동되어, 운반체(223B)가 가이드 레일(221B)을 따라 이동한다. 나사 스핀들(222B)은 공지된 형태의 베어링에 의해 회전지지되고, 전기 모터에 의해 구동된다.

가동 베이스 플레이트(224B)는 5 개의 열림부(226aB) 마다 하나씩 배치되는 5 개의 정지기구(270B)를 포함하며, 그 정지기구는 가동 베이스 플레이트(224B)에 배치된 소결용 몰드(a1')의 상향 이동을 제한한다. 각 정지기구(270B)는: 열림부(226aB)의 반대쪽에 준비되고 베이스 플레이트(224B)에 고정장착되는 한 쌍의 지지블록(271B)과; 각 지지블록(271B)의 상단부에 준비되고 기둥부와 편평부 및 확장된 헤드부로 구성된 한 쌍의 장착핀(227B)과; 지지블록(271B)의 상부에 부착되는 정지부재(273B)를 포함한다. 그 정지부재(273B)는 소결용 몰드(a1')의 상부를 수납하는 중앙의 열림부(274B)와, 장착핀(227B)의 기둥부를 수납하는 한 쌍의 함몰부(275B)를 포함한다. 정지기구(270B)는 수동으로 셋팅한다. 소결용 몰드(a1')를 가동 베이스 플레이트 상에 위치시킨 후, 도 22 에 가상선으로 도시한 바와 같이 정지부재(273B)를 지지블록(271B)의 상단면에 위치시키고, 그 후에 도 22 에 도시한 바와 같이 시계방향으로 회전시켜, 장착핀(227B)의 기둥부가 함몰부(275B)내에 수납되게 한다. 이러한 방법으로, 정지기구(270B)의 셋팅을 완료한다. 이러한 셋팅작업은 수작업으로 할 수 있다.

도 25 에 관해 설명하면, 제 3 실시예의 분말재료 자동장전장치(10B)에 이용되는 승강/지지 유닛(25B)은 수직 가이드 막대(도시 안함)에 의해 안내되는 승강 플레이트(253B)와, 그 승강 플레이트(253B)를 승강/하강 시키는 승강 실린더(252B)(엑츄에이터로서 작용하는 유압실린더)를 포함한다. 전동모터(256B)는 가이드 부재(도시 안함)를 통해 승강 플레이트(253B)에 의해 지지되며, 그 가이드 부재는 승강 플레이트(253B)에 대해 상대적으로 수직운동하도록 구동모터(256B)를 안내한다. 구동모터(256B)는 수직 나사 스핀들(254B)이 고정연결된 수직 출력축을 포함한다. 승강 플레이트(253B)에는 나사 스핀들(254B)과 나사 결합되는 너트(259B)가 고정장착된다. 하부 플런저 또는 가압부재(255B)가 나사 스핀들(254B)의 상단부에 부착된다. 승강 플레이트(253B)는 하단부에 고정연결된 다수(본 실시예를 도시한 도 25 에는 2 개 만을 도시하였다)의 수직 가압막대(257B)를 포함한다. 그 가압막대(257B)는 가동 베이스 플레이트(224B)에 형성된 각 구멍(226bB)을 관통 연장하고, 사각형 트레이(J)(소결용 몰드가 배치된)의 저면을 각 모서리에서 미는(push) 역할을 한다.

제 3 실시예의 분말재료 자동장전장치(10B)에 사용되는 승강/지지 유닛(25B)은 아래와 같이 동작한다. 소결용 몰드(a1')가 운반체(223B)에 의해 분말 충전위치로 이송되었을 때, 승강 실린더(252B)가 작동되어 승강 플레이트(224B)를 상승시킴으로서, 그 승강 플레이트에 연결된 가압막대(257B)가 트레이(J)를 밀어 그 트레이(J)에 배치된 소결용 몰드(a1')를 상승시킨다. 그에 따라, 소결용 몰드(a1')의 상부가 분말충전기구(14B)의 지지 플레이트(141B)에 형성된 열림부(144B)내로 들어가고, 소결용 몰드의 상단면의 높이가 지지 플레이트(141B)의 상단면 높이와 같아지게 되며, 바깥쪽 측면에 형성된 소결용 몰드(a1')의 어깨부가 정지부재(273B)의 열림부(274B)의 모서리와 맞닿을 때, 소결용 몰드의 상향 운동이 멈추게 된다. 그 후에, 구동모터(256)가 작동되어 하부 플런저(255B)를 상승시켜, 소결용 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 거리(또는 깊이)가 소결용 몰드내에 충전되는 제 1 분말재료층의 두께와 같은 미리 정해진 거리(깊이)가 될 때 까지 소결용 몰드에 끼워진 하부 가압코어를 상승시킨다. 이어지는 작업은 전술한 제 2 실시예와 같기 때문에 중복설명하지 않는다. 본 실시예에서, 가동 베이스 플레이트가 한정된 갯수(본 실시예에서는 5 개)의 소결용 몰드만을 가지고 있기 때문에, 마지막 5 번째 소결용 몰드에 분말재료를 장전한 후에, 가동 베이스 플레이트(224B)는 도 21 에 도시한 바와 같이 오른쪽 위치로 이동되며, 분말이 장전된 소결용 몰드가 가동 베이스 플레이트로 부터 취출된다. 그 후, 가동 베이스 플레이트는 도 21 에 도시한 제일 왼쪽의 위치로 되돌아가고, 그 위치에서 새로운 소결용 몰드가 배치되며, 그 새로운 소결용 몰드내로 분말재료를 장전하는 일련의 작업을 반복한다.

분말 압축체를 형성하는데 이용할 수 있을 뿐 아니라 이어지는 소결 공정에서 그 분말 압축체를 수납할 수도 있는 소결용 몰드내에 분말재료를 장전시키기 위한 장전장치의 몇 가지 실시예에 의해 이루어지는 일련의 구체 작업들을 이상에서 설명하였지만, 본 발명은 분말 압축체 만을 형성하기 위한 분말 압축체 형성용 몰드 내로 분말재료를 장전하는데 이용할 수 도 있다. 분말 압축체 만을 형성하는 경우에는, 형성된 분말 압축체를 몰드로 부터 분리시킨 후 별도로 소결공정을 거치게 된다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 이점이 있다.

(1) 분말재료를 몰드내로 장전하는 일련의 작업을 자동화 할 수 있어, 몰드내로 분말재료를 장전하는 작업을 높은 생산성과 저비용으로 실시할 수 있다.

(2) 수작업으로 분말장전작업을 하여 분말층을 형성하는 것 보다, 비교적 넓 은 면적의 분말층을 형성하는 경우에도, 다층으로 이루어진 분말 압축체를 일정한 두께로 형성할 수 있다.

(3) 분말재료를 몰드내로 장전하는 일련의 작업을 자동화 할 수 있어, 소결제품 생산을 위한 연속적인 제조공정을 실현할 수 있다.

(4) 다층 분말 압축체를 자동으로 정확하게 생산할 수 있다.

(5) 소결용 몰드내로 균일한 두께로 하나의 분말재료층을 충전하고 이어서 가압작업을 하기 때문에, 고품질의 소결제품을 얻을 수 있다.

바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재한 본 발명의 사상 및 기술범위내에서도 여러가지 다른 형태로 변형할 수 있다.

Claims

구멍의 하단부에 하부 가압코어가 끼워지는 몰드를 준비하는 단계와;

상기 하부 가압코어가 장착된 몰드를 분말 충전위치로 이동시키는 단계와;

미리 정해진 양의 분말재료를 몰드에 충전하는 단계를 포함하며 관통 구멍을 가지는 튜브형 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전하는 방법으로서,

상기 몰드의 상단부가 분말충전기구의 지지 플레이트에 형성된 열림부에 수용되어 상기 몰드의 상면이 상기 지지 플레이트의 상면과 같은 높이가 되도록 상기 몰드를 상기 분말 충전위치에 위치시키는 단계,

상기 지지 플레이트 상에서 호퍼를 이동시켜 상기 몰드 내로 분말 재료를 채우고, 상기 몰드의 상단면 높이에 맞게 과다 분말을 깍아내는 단계, 그리고

몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 소결용 몰드를 포함하고, 하부 가압코어는 상단면을 구비하며,

상기 소결용 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 깊이를 측정하는 단계와;

하부 가압코어와 함께 분말 압축체를 소결용 몰드에 대해 상대적으로 이동시켜 그 분말 압축체를 소결용 몰드내의 원하는 위치로 이동시키는 단계와;

상기 분말 압축체 위쪽에서 소결용 몰드의 구멍에 상부 가압코어를 끼워넣는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 몰드는 분말 압축체 형성용 몰드를 포함하고 상기 하부 가압코어는 상단면을 가지며,

분말 압축체 형성용 몰드의 상단면으로 부터 하부 가압코어의 상단면 까지의 깊이를 측정하는 단계와;

하부 가압코어와 함께 분말 압축체를 분말 압축체 형성용 몰드에 대해 상대적으로 이동시켜 그 분말 압축체 및 하부 가압코어를 분말 압축체 형성용 몰드로 부터 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 1 항에 있어서, 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료층으로 이루어진 다층 분말 압축체를 몰드내에 형성하기 위해 분말재료를 충전하고 및 깍아내는 작업을 수차례 반복하는 단계와;

상기 충전 및 깍아내는 작업을 반복할 때 매 작업 실시 후 상기 가압작업을 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 1 항에 있어서, 분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료층으로 이루어진 다층 분말 압축체를 몰드내에 형성하기 위해 분말재료를 충전하고 및 깍아내는 작업을 수차례 반복하는 단계와;

충전 및 깍아내는 작업을 2번 이상 실시한 후 상기 가압작업을 반복하여 실시하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼에 저장하고, 분말 충전위치를 모든 호퍼에 공통된 하나의 위치로 정하며;

상기 하나의 분말 충전위치로 호퍼들을 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼에 저장하고, 분말 충전위치를 모든 호퍼에 공통된 하나의 위치로 정하며;

상기 하나의 분말 충전위치로 호퍼들을 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 4 항에 있어서, 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼에 저장하고, 각 호퍼에 하나씩 분말충전위치를 설정하며;

몰드내에 다수의 층을 형성하는 순서에 따라 각각의 분말 충전위치로 상기 몰드를 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 5 항에 있어서, 서로 다른 분말재료를 각각의 호퍼에 저장하고, 각 호퍼에 하나씩 분말충전위치를 설정하며;

몰드내에 다수의 층을 형성하는 순서에 따라 각각의 분말 충전위치로 상기 몰드를 연속적으로 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
제 1 항에 있어서, 분말재료 충전 및 깍아내기 단계 실시 후 몰드내에 충전된 분말재료의 중량을 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 방법.
하부 가압코어가 관통 구멍에 장착된 몰드를 지지하고 이송하는 몰드 이송시스템; 상기 몰드 이송시스템에 의해 이송되는 몰드의 이송경로를 따라 형성된 분말 충전위치에 배치되는 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 충전하는 하나 이상의 분말 충전기구; 상기 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하기 위한 가압유닛을 포함하는, 관통 구멍을 가지는 중공 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전하는 장치로서,

상기 몰드 이송시스템은 기설정된 범위에 걸쳐 연장하는 가이드 레일과, 하부 가압코어가 관통구멍에 장착된 몰드를 수직 이동가능하게 지지하고, 가이드 레일을 따라 이동하는 운반체를 포함하며,

상기 하나 이상의 분말 충전기구는 몰드의 상단부를 수용하는 크기의 열림부 및 상단면을 구비하는 지지 플레이트와, 상기 지지 플레이트 위에 이동 가능하게 위치하고 안에 분말재료를 저장하는 호퍼와, 상기 호퍼로부터 몰드 내로 충전된 분말재료의 과잉량을 몰드의 상단면 높이에 맞게 깍아내는 평미레 (strickle) 기구를 포함하고,

상기 몰드의 상단부는 상기 플레이트의 열림부에 실질적인 간극 없이 꼭 끼워지며, 상기 지지 플레이트의 상면과 상기 몰드의 상면은 실질적으로 서로 동일한 높이이며,

상기 가압 유닛은 상기 분말 충전기구가 위치하는 위치로부터 서로 상이한 위치에 위치하고, 그리고

미리 정해진 양의 분말 압축체가 장전된 몰드는 상기 분말 충전위치에서 이송되고, 분말재료가 장전되지 않은 새로운 몰드는 분말 충전위치로 이송되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 가압유닛은 상기 몰드에 끼워진 하부 가압코어를 상방으로 가압하는 하부 플런저와, 몰드내의 분말재료를 하방으로 가압하는 상부 플런저를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 호퍼는 상기 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트에 의해 폐쇄되는 제 3 위치 사이에서 직선 경로를 따라 이동하며, 그 호퍼는 제 1 위치로 부터 제 3 위치로 이동하는 한 행정중에 제 2 위치를 통과하고, 그 제 2 위치에서 호퍼의 바닥 열림부는 지지 플레이트의 열림부와 정렬되어 호퍼가 제 1 및 제 3 위치 중 어느 하나로 부터 나머지 하나의 위치로 이동하는 하나의 행정에 의해 분말충전작업이 완료되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 호퍼는 그 호퍼의 바닥 열림부가 지지플레이트에 의해 폐쇄되는 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트의 열림부와 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동하며, 그에 따라 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하고 다시 제 1 위치로 돌아오는 호퍼의 한 행정에 의해 분말 충전작업이 완료되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료들이 각각 저장되는 다수의 분말충전기구를 포함하며, 그 다수의 분말충전기구는 상기 운반체의 이송경로를 따라 정렬되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 호퍼는 상기 평미레 기구의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 운반체는,

가동 베이스(movable base)와;

상기 가동 베이스에 의해 그 가동 베이스에 수직 이동가능하게 지지되며, 몰드를 지지하는 수납 플레이트와;

상기 수납 플레이트에 의해 그 수납 플레이트에 수직 이동가능하게 지지되며, 상기 몰드가 수납 플레이트에 의해 지지되었을 때 그 몰드의 구멍에 끼워진 하부 가압코어를 이동시키는 밀대(push-up) 부재와;

상기 밀대 부재를 구동시켜 이동시키기 위한 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 몰드에 충전된 분말의 중량을 측정할 수 있도록 상기 몰드와 그 몰드에 충전된 분말재료의 중량을 측정하는 측정유닛으로서, 상기 분말 충전위치로부터 서로 상이한 측정위치에 위치되고, 또한, 상기 운반체 상에 위치된 상기 몰드를 지지하는 지지 바아와, 분말의 중량을 측정하는 하중 센서를 포함하는 측정유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
하부 가압코어가 관통 구멍에 장착된 몰드를 지지하고 이송하는 몰드 이송시스템; 색인(index) 운동이 가능한 회전테이블과 상기 회전테이블에 장착되어, 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말 충전기구; 그리고 상기 몰드내의 분말재료를 미리 정해진 압력으로 가압하여 분말 압축체를 형성하고, 또한, 상기 분말 충전위치에 위치되는 가압유닛을 포함하는 관통 구멍을 가지는 중공 몰드내로 미리 정해진 양의 분말재료를 자동으로 장전하는 장치로서,

상기 분말 충전기구는 상기 몰드의 상단부를 수용하는 크기의 열림부 및 상단면을 구비하는 하나 이상의 지지 플레이트와, 지지 플레이트위에 이동 가능하게 위치하고 안에 분말재료를 저장하는 하나 이상의 호퍼와, 그 호퍼로 부터 몰드내로 충전된 분말재료의 과잉량을 몰드의 상단면 높이에 맞게 깍아내는 평미레 (strickle) 기구를 포함하고;

상기 몰드의 상단부는 상기 몰드가 분말 충전위치에 있을 때, 플레이트의 열림부에 실질적인 간극 없이 꼭 끼워지며, 상기 지지 플레이트의 상단면과 몰드의 상단면은 서로 높이가 실질적으로 같으며;

미리 정해진 양의 분말 압축체가 장전된 몰드는 상기 분말 충전위치에서 이송되고, 분말재료가 장전되지 않은 새로운 몰드는 분말 충전위치로 이송되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 19 항에 있어서,

상기 분말 충전위치에 위치되며, 또한, 상기 몰드의 상단부가 열림부에 수납되고, 상기 지지 플레이트의 상단면과 상기 몰드의 상단면이 서로 높이가 같아 지는 높이로 상기 몰드를 상승시키는 승강베드와, 상기 하부 가압코어를 상기 몰드에 대해 상대적으로 이동시키는 하부 플런저를 포함하는 승강/지지 유닛을 추가로 포함하고,

상기 가압유닛은 상기 몰드내의 분말재료를 하방으로 가압하는 상부 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 몰드 이송시스템은 가이드 레일과, 몰드의 구멍에 각각 정렬되는 다수의 열림부가 일렬로 형성되고, 상기 가이드 레일에 의해 안내되어 그 가이드 레일을 따라 이동하는 가동 베이스와, 상기 가동 베이스에 부착되어 몰드의 상방 이동을 제한하는 정지부재와, 상기 가동 베이스가 열림부의 수와 같은 수의 몰드를 한번에 이송할 수 있도록 가이드 레일을 따라 양방향으로 가동 베이스를 구동시키는 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 다수의 호퍼는 회전테이블의 축을 중심으로 원주방향을 따라 서로 이격 배치되고, 또한, 개별적으로 이동할 수 있고,

분말재료의 성분, 조성비, 입자크기, 및 입자형상을 포함한 성질 중 하나 이상의 성질이 서로 상이한 분말재료들이 상기 다수의 호퍼들에 각각 저장되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 호퍼는 그 호퍼의 바닥 열림부가 지지플레이트에 의해 폐쇄되는 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트의 열림부와 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동하며, 그에 따라 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하고 다시 제 1 위치로 돌아오는 호퍼의 한 행정에 의해 분말 충전작업이 완료되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,

상기 호퍼는 상기 평미레 기구의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 자동으로 장전하는 장치.
상단면을 구비하는 지지 플레이트; 저면을 구비하고, 상기 저면이 상기 지지 플레이트의 상단면과 접촉하면서 상기 지지 플레이트의 상단면을 따라 이동하도록 배치되며, 내부에 분말재료를 저장하는 호퍼를 포함하는 상단부에 구멍을 가지는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구로서

상기 지지 플레이트는 몰드의 상단부를 수용하는 크기의 열림부를 포함하며, 상기 몰드의 상단부는 플레이트의 열림부에 실질적인 간극 없이 꼭 끼워지며, 상기 지지 플레이트의 상단면과 몰드의 상단면은 서로 높이가 실질적으로 같고;

상기 호퍼는 분말재료를 분배하는 바닥 열림부를 구비하고, 상기 바닥 열림부는 상기 저면에 형성되고 상기 몰드 구멍의 상단 열림부와 크기가 같거나 그 보다 크며, 상기 호퍼는 지지 플레이트의 상단면 상에서 몰드의 상단면을 가로질러 이동하는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구.
제 25 항에 있어서,

상기 호퍼는 그 호퍼의 바닥 열림부가 지지플레이트에 의해 폐쇄되는 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트의 열림부와 정렬되는 제 2 위치 사이에서 이동하며, 그에 따라 제 1 위치에서 제 2 위치로 이동하고 다시 제 1 위치로 돌아오는 호퍼의 한 행정에 의해 분말 충전작업이 완료되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구.
상단면을 구비하는 지지 플레이트; 저면을 구비하고, 상기 저면이 상기 지지 플레이트의 상단면과 접촉하면서 상기 지지 플레이트의 상단면을 따라 이동하도록 배치되며, 내부에 분말재료를 저장하는 호퍼를 포함하는 상단부에 구멍을 가지는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구로서

상기 지지 플레이트는 몰드의 상단부를 수용하는 크기의 열림부를 포함하며, 상기 몰드의 상단부는 플레이트의 열림부에 실질적인 간극 없이 꼭 끼워지며, 상기 지지 플레이트의 상단면과 몰드의 상단면은 서로 높이가 실질적으로 같고;

상기 호퍼는 분말재료를 분배하는 바닥 열림부를 구비하고, 상기 바닥 열림부는 상기 저면에 형성되고 상기 몰드 구멍의 상단 열림부와 크기가 같거나 그 보다 크며, 상기 호퍼는 지지 플레이트의 상단면 상에서 몰드의 상단면을 가로질러 이동하며,

상기 호퍼는 상기 제 1 위치와 호퍼의 바닥 열림부가 지지 플레이트에 의해 폐쇄되는 제 3 위치 사이에서 직선 경로를 따라 이동하며, 그 호퍼는 제 1 위치로 부터 제 3 위치로 이동하는 한 행정중에 제 2 위치를 통과하고, 그 제 2 위치에서 호퍼의 바닥 열림부는 지지 플레이트의 열림부와 정렬되어 호퍼가 제 1 및 제 3 위치 중 어느 하나로 부터 나머지 하나의 위치로 이동하는 하나의 행정에 의해 분말충전작업이 완료되는 것을 특징으로 하는 몰드내로 분말재료를 충전하는 분말충전기구.