KR20130022356A

KR20130022356A - 분말 성형 장치

Info

Publication number: KR20130022356A
Application number: KR1020110092535A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 가네코
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 테크노 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-03-06
Also published as: CN102950790A; JP2013043212A; JP5856782B2

Abstract

(과제) 2 층 성형에 의한 성형품을 단위 공정당 다수 개 취하는 경우에도, 제품의 품질을 안정적으로 확보할 수 있고, 또한 제조 비용을 삭감할 수 있는 분말 성형 장치를 제공하는 것.
(해결 수단) 다이 (2) 의 분말 성형 영역 (6) 에 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역 (6) 에 제 1 분말을 공급하는 제 1 분말 공급부 (11) 와, 상기 분말 성형 영역 (6) 에 공급된 제 1 분말을 압축하도록 임시로 누를 수 있는 임시 누름 기구 (8) 와, 상기 분말 성형 영역 (6) 에 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역 (6) 에 제 2 분말을 공급하는 제 2 분말 공급부 (12) 를 구비하고, 상기 분말 성형 영역 (6) 에는, 성형품 (50) 의 형상에 대응하는 충전부 (7) 가 복수 형성되고, 이들 충전부 (7) 의 배열 방향과, 상기 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있다.

Description

분말 성형 장치 {POWDER MOLDING APPARATUS}

본 발명은, 예를 들어 2 층 성형에 의한 분말 성형품을, 단위 공정당 다수 개 취하는 경우에 이용하여 유효한 분말 성형 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 엔진용 밸브 시트 등의 제조에 있어서의 분말 성형 가공에서는, 서로 상이한 성질의 분말을 이용하여, 이들 분말끼리를 적층시키도록 압축 성형 (2 층 성형) 하고 있다. 구체적으로, 성형하는 밸브 시트 (분말 성형품, 이하, 성형품으로 생략) 에 있어서, 연소실에 임하는 밸브 맞닿음 부위에는 내열성이 우수한 고비용의 분말 재료를 사용하고, 그 이외의 부위에는 저비용의 분말 재료를 사용함으로써, 제조 비용을 삭감하고 있다.

이 종류의 성형품을 제조하는 분말 성형 장치로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1 에는, 금형 (다이) 에 형성된 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 1 분말 (제 1 층째의 분말) 을 공급하는 제 1 분말 공급부 (제 1 피더) 와, 상기 분말 성형 영역에 공급된 제 1 분말을 압축하도록 임시로 누를 수 있는 임시 누름 기구 (임시 누름 장치) 와, 상기 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 2 분말 (제 2 층째의 분말) 을 공급하는 제 2 분말 공급부 (제 2 피더) 를 구비한 것이 개시되어 있다. 또한, 상기 제 2 분말이, 전술한 내열성이 우수한 고비용의 분말 재료로 되어 있다.

이 분말 성형 장치에서는, 금형의 분말 성형 영역에, 먼저 제 1 분말 공급부가 제 1 분말을 공급하고, 상기 분말 성형 영역에 공급된 제 1 분말을, 임시 누름 기구가 임시 누름하여 분말 밀도를 높이고, 상기 제 1 분말 상에, 제 2 분말 공급부가 제 2 분말을 공급한 상태에서, 이들 분말 전체를 압축 성형한다. 이와 같이 임시 누름함으로써, 제 1, 제 2 분말끼리의 경계 부분이 애매하지 않게 됨과 함께, 연소실에 임하는 제 2 분말 중에 제 1 분말이 혼재하는 경우가 억제되어, 제품의 품질이 확보된다.

일본 실용 신안 등록 제3105989호

그러나, 전술한 종래의 분말 성형 장치에서는, 하기의 과제가 있었다.

이 종류의 분말 성형 장치에서는, 새로운 생산성의 향상을 목적으로 하여, 단위 공정당 성형품을 다수 개 취하는 것에 대한 요망이 있다. 이와 같은 다수 개 취하는 수법으로서, 금형의 분말 성형 영역에, 성형품의 형상에 대응하는 충전부를 복수 형성하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이 경우, 이들 충전부에 충전되는 분말의 공급량이 서로 상이한 것에서 기인하여, 제품의 품질에 불균일이 생길 우려가 있었다. 특히, 제품의 성능에 크게 영향을 미치는 제 2 분말의 공급량에 불균일이 생기면, 제품의 품질을 안정적으로 확보할 수 없게 될 가능성이 있기 때문에, 상기 제 2 분말의 공급량의 마진을 크게 취해야만 하여, 제조 비용이 커져 버린다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 2 층 성형에 의한 성형품을 단위 공정당 다수 개 취하는 경우에 있어서도, 제품의 품질을 안정적으로 확보할 수 있고, 또한 제조 비용을 삭감할 수 있는 분말 성형 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 분말 성형 장치는, 금형의 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 1 분말을 공급하는 제 1 분말 공급부와, 상기 분말 성형 영역에 공급된 제 1 분말을 압축하도록 임시로 누를 수 있는 임시 누름 기구와, 상기 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 2 분말을 공급하는 제 2 분말 공급부를 구비하고, 상기 분말 성형 영역에는, 성형품의 형상에 대응하는 충전부가 복수 형성되고, 이들 충전부의 배열 방향과, 상기 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있다.

이 분말 성형 장치에서는, 금형의 분말 성형 영역에, 먼저 제 1 분말 공급부가 제 1 분말을 공급하고, 상기 분말 성형 영역에 공급된 제 1 분말을, 임시 누름 기구가 임시 누름하여 분말 밀도를 높이고, 상기 제 1 분말 상에, 제 2 분말 공급부가 제 2 분말을 공급한 상태에서, 분말 전체를 압축 성형한다. 또, 금형의 분말 성형 영역에는, 성형품의 형상에 대응하는 충전부가 복수 형성되어 있고, 단위 공정당 복수의 성형품을 성형 (다수 개 취할) 할 수 있다.

본 발명의 분말 성형 장치에 의하면, 복수의 충전부의 배열 방향과, 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있으므로, 각 충전부의 제 1 분말 상에 공급되는 제 2 분말의 공급량 (충전량) 의 불균일이 억제된다. 즉, 예를 들어 본 발명과는 달리, 충전부의 배열 방향과 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향이 서로 수직이 되지는 않는 배치인 경우, 이들 충전부 중, 제 2 분말 공급부의 이동의 전진단측에 위치하는 하나의 충전부보다, 제 2 분말 공급부의 이동의 후퇴단측에 위치하는 다른 충전부 상에 상기 제 2 분말 공급부가 배치된 상태가 길게 계속되기 때문에, 상기 다른 충전부에 대한 제 2 분말의 공급량이, 상기 1의 충전부에 대한 상기 공급량 보다 많아진다. 이 경우, 소결 후의 제품의 품질을 확보할 수 없게 될 우려가 있기 때문에, 상기 하나의 충전부에 대한 제 2 분말의 공급량을 확보하기 위해서, 제 2 분말의 공급량을 전체적으로 증대시킬 (마진을 크게 취할) 필요가 생겨, 제조 비용이 커져 버린다.

한편, 본 발명에 의하면, 제 2 분말 공급부가 왕복 이동할 때에, 복수의 충전부 상에 상기 제 2 분말 공급부가 배치되는 시간이 서로 동등해지므로, 이들 충전부에 대한 제 2 분말의 공급량이 균일해져, 제 2 분말의 성능이 중시되는 제품의 품질이 안정적으로 확보된다. 또, 복수의 충전부에 대한 제 2 분말의 공급량의 불균일이 억제되기 때문에, 제 2 분말의 공급량을 전체적으로 증대시킬 필요가 생기지 않을 뿐만 아니라, 상기 제 2 분말의 공급량을 삭감 가능하여, 따라서 제조 비용을 삭감할 수 있다.

또, 본 발명의 분말 성형 장치에 있어서, 상기 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향과, 상기 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향은, 서로 교차하고 있고, 상기 제 1 분말 공급부는, 상기 충전부로부터 배출된 성형품을, 상기 분말 성형 영역을 향한 전진 이동에 의해 상기 분말 성형 영역의 외부를 향하여 배출시키는 불출 (拂出) 기구를 구비하고, 상기 불출 기구는, 상기 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 왕복 이동 가능한 슬라이드부와, 상기 슬라이드부의 왕복 이동 방향을 따르도록 상기 슬라이드부에 복수 형성되고, 각각이 성형품을 유지할 수 있는 유지부를 구비하고 있어도 된다.

이 경우, 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향과 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향이, 서로 교차하고 있으므로, 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향에 대해, 복수의 충전부의 배열 방향은 수직이 되지는 않는다. 따라서, 제 1 분말 공급부가, 분말 성형 영역을 향하여 전진 이동하면, 복수의 충전부 중, 먼저 상기 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향의 후퇴단측에 위치하는 후방의 충전부에 대응하는 성형품이, 불출 기구의 복수의 유지부 중, 하나의 유지부에 유지된다. 이 상태로부터, 불출 기구의 슬라이드부를 상기 슬라이드부의 왕복 이동 방향으로 이동시킴으로써, 상기 하나의 유지부에 유지된 후방의 성형품이 이동함과 함께, 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향의 전진단측에 위치하는 전방의 충전부에 대응하는 성형품이, 복수의 유지부 중, 상기 하나의 유지부와는 상이한 다른 유지부에 대향 배치된다. 이 상태에서, 추가로 제 1 분말 공급부가 분말 성형 영역을 향하여 전진 이동함으로써, 전방의 성형품이 상기 다른 유지부에 유지된다. 이와 같이, 복수의 유지부에 각각 유지된 성형품끼리는, 서로 맞닿지 않고, 분말 성형 영역의 외부로 불출된다 (배출된다).

본 발명에 의하면, 제 1 분말 공급부의 분말 성형 영역을 향한 전진 이동에 의해, 다수 개 취해진 복수의 성형품을 불출할 때에, 이들 성형품끼리가 서로 부딪치는 것과 같은 경우가 방지된다. 따라서, 성형품의 배출 동작에 따른 상기 성형품의 균열, 결손, 변형 등을 방지할 수 있어, 제품의 품질이 안정적으로 확보된다.

본 발명의 분말 성형 장치에 의하면, 2 층 성형에 의한 성형품을 단위 공정당 다수 개 취하는 경우에 있어서도, 제품의 품질을 안정적으로 확보할 수 있고, 또한 제조 비용을 삭감할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치를 사용하여 2 층 성형되는 성형품의 일례를 나타내는 측단면도이다.
도 2a 내지 도 2f 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치를 사용하여 성형품을 성형하는 순서를 설명하는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 주요부를 설명하는 상면도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 분말 성형 영역 및 제 1 분말 공급부를 나타내는 상면도이다.
도 5 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 분말 성형 영역 및 제 1 분말 공급부를 나타내는 측단면도이다.
도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 분말 성형 영역 및 제 1 분말 공급부를 나타내는 정면도이다.
도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 제 1 분말 공급부를 나타내는 하면도이다.
도 8 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치의 성형 공정을 설명하는 그래프이다.
도 9 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치를 설명하는 데에 있어서의 참고예를 나타내는 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 분말 성형 장치 (1) 에 대해, 도 1 내지 도 8 을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 분말 성형 장치 (1) 는, 예를 들어, 엔진용의 밸브 시트의 제조에 있어서의 분말 성형 가공에 사용된다.

도 1 은, 본 실시형태의 분말 성형 장치 (1) 를 이용하여 2 층 성형되는 밸브 시트의 소결 전의 분말 성형품 (성형품) (50) 을 나타내고 있다. 이 성형품 (50) 은, 링 형상 또는 원통 형상을 이루고 있고, 그 축선 C 방향을 따른 일방측 (도 1 에 있어서의 상측) 의 부분이, 내열성이 우수한 고비용의 분말 재료 (제 2 분말) (52) 로 형성되고, 타방측 (도 1 에 있어서의 하측) 의 부분이, 저비용의 분말 재료 (제 1 분말) (51) 로 형성되어 있다.

도 1 에 나타내는 측 단면에 있어서, 성형품 (50) 의 내주면 중 일방측의 단부는, 일방측을 향함에 따라 점차 축선 C 방향으로 수직인 직경 방향의 외측을 향해 경사지는 테이퍼면 (53) 으로 되어 있다. 테이퍼면 (53) 은, 성형품 (50) 중, 제 2 분말 (52) 로 구성되는 영역에 형성되어 있다. 또, 성형품 (50) 의 외주면 중 타방측의 단부는, 상기 단부 이외의 부분보다 일단 축경 (縮徑) 하여 형성된 압입 안내부 (54) 로 되어 있다.

이와 같이 구성된 성형품 (50) 은, 소결 공정 등을 거쳐 제품인 밸브 시트가 되어, 엔진의 대상 부위에 배치 형성된다. 밸브 시트가 엔진에 배치 형성된 상태에서, 테이퍼면 (53) 은, 연소실에 임하는 밸브 맞닿음 부위가 된다. 또, 압입 안내부 (54) 는, 밸브 시트를 매니폴드의 개구부에 압입하기 위한 유입 부분이 된다.

도 2a 내지 도 2f, 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 분말 성형 장치 (1) 는, 성형품을 성형하는 금형으로서, 통 형상의 다이 (2) 와, 다이 (2) 의 직경 방향 내측에 배치 형성되는 통 형상의 하부 펀치 (3) 와, 하부 펀치 (3) 의 직경 방향 내측에 배치 형성되는 축 형상의 코어 로드 (4) 와, 하부 펀치 (3) 에 축방향으로부터 대향하도록 배치 형성됨과 함께, 하부 펀치 (3) 에 대해 접근 이간 가능한 축 형상 상부 펀치 (5) 를 가지고 있다. 이들 다이 (2), 하부 펀치 (3), 코어 로드 (4) 및 상부 펀치 (5) 는, 공통 축 (O) 에 동축으로 배치 형성되어 있고, 공통 축 (O) 방향을 따라 서로 상대 이동 가능하게 되어 있다. 또한, 이 공통 축 (O) 은 연직 방향으로 연장되어 있다.

이하의 설명에 있어서는, 공통 축 (O) 방향을 따른 상부 펀치 (5) 측을 상측, 하부 펀치 (3) 측을 하측이라고 한다 (도 2e 를 참조). 또, 공통 축 (O) 에 수직인 방향을 직경 방향이라고 하고, 공통 축 (O) 을 중심으로 주회하는 방향을 둘레 방향이라고 한다.

다이 (2) 에는, 공통 축 (O) 을 따라 연장되는 관통공이 형성되어 있고, 상기 관통공이 공통 축 (O) 과 동축으로 되어 있다. 다이 (2) 에 있어서 관통공이 배치되는 부위는, 분말 성형 영역 (6) 으로 되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 분말 성형 영역 (6) 에는, 성형품 (50) 의 형상에 대응하는 상기 관통공이 복수 형성되어 있고, 이들 관통공이 각각 충전부 (7) 로 되어 있다. 또, 다이 (2) 의 각 충전부 (7) 에 대응하여, 하부 펀치 (3), 코어 로드 (4) 및 상부 펀치 (5) 가 각각 배치 형성되어 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 다이 (2) 에 복수의 충전부 (7) 가 형성되는 대신에, 단일한 충전부 (7) 를 갖는 다이 (2) 가, 서로 인접하도록 복수 배치 형성되어 있어도 상관없다.

또, 도 2a 내지 도 2f 에 있어서, 다이 (2) 의 관통공의 내주면 중 상단부는, 상기 상단부 이외의 부분보다 일단 확경되어 형성되어 있다.

하부 펀치 (3) 의 외주면은, 다이 (2) 의 관통공의 내주면에 있어서의 상단부 이외의 부분에 슬라이딩 가능하게 맞닿아 있다. 도 2a 에 나타내는 바와 같이, 다이 (2) 의 상단면과 하부 펀치 (3) 의 상단면이 면일하게 된 상태에서, 다이 (2) 의 내주면에 있어서의 상단부와 하부 펀치 (3) 의 외주면에 있어서의 상단부 사이에는, 약간의 간극 (G) 이 형성되어 있다. 간극 (G) 은, 성형품 (50) 의 외주면에 있어서의 압입 안내부 (54) 이외의 부분을, 압입 안내부 (54) 보다 확경하여 형성할 목적에서 형성되어 있다.

또, 코어 로드 (4) 의 외주면은, 하부 펀치 (3) 의 내주면에 슬라이딩 가능하게 맞닿아 있다.

도 2e 에 나타내는 바와 같이, 상부 펀치 (5) 의 하단부는, 상기 하단부 이외의 부분보다 일단 축경되어 형성되어 있다. 상부 펀치 (5) 의 하단부는, 하부 펀치 (3) 의 내부에 삽입 가능하게 되어 있고, 도 2e 상태에서, 상부 펀치 (5) 의 하단부의 외주면은, 하부 펀치 (3) 의 내주면에 슬라이딩 가능하게 맞닿아 있다. 또, 상부 펀치 (5) 의 하단면은, 코어 로드 (4) 의 상단면에 맞닿아 있다. 또, 상부 펀치 (5) 에 있어서 하단부보다 상측에 위치하는 대직경 부분의 외주면은, 다이 (2) 의 내주면에 슬라이딩 가능하게 맞닿아 있다.

또, 도 3 에 있어서, 이 분말 성형 장치 (1) 는, 다이 (금형) (2) 의 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 왕복 이동 가능하고, 분말 성형 영역 (6) 에 제 1 분말 (51) 을 공급하는 제 1 분말 공급부 (제 1 피더 컵) (11) 와, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 왕복 이동 가능하고, 미리 분말 성형 영역 (6) 에 공급된 제 1 분말 (51) 을 압축하도록 임시로 누를 수 있는 임시 누름 기구 (8) 와, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 왕복 이동 가능하고, 분말 성형 영역 (6) 에 있어서 미리 임시 누름된 제 1 분말 (51) 상에 제 2 분말 (52) 을 공급하는 제 2 분말 공급부 (제 2 피더 컵) (12) 를 구비하고 있다.

도 3 에 나타내는 상면에서 보았을 때, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 은, 분말 성형 영역 (6) 에서 서로 수직으로 교차하도록 배치되어 있다. 또, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 과, 임시 누름 기구 (8) 의 왕복 이동 방향 (M8) 은, 서로 동일 방향이며, 제 2 분말 공급부 (12) 와 임시 누름 기구 (8) 는, 분말 성형 영역 (6) 을 사이에 두고 대향 배치되어 있다.

상세하게는, 제 1 분말 공급부 (11) 는, 왕복 이동 방향 (M11) 의 전진단 위치에 있어서, 분말 성형 영역 (6) 의 복수의 충전부 (7) 의 상부를 덮도록 배치되고, 이 상태에서, 이들 충전부 (7) 에 제 1 분말 (51) 을 공급 가능하다. 또, 제 2 분말 공급부 (12) 는, 왕복 이동 방향 (M12) 의 전진단 위치에 있어서, 분말 성형 영역 (6) 의 복수의 충전부 (7) 의 상부를 덮도록 배치되고, 이 상태에서, 이들 충전부 (7) 에 제 2 분말 (52) 을 공급 가능하다.

또, 임시 누름 기구 (8) 는, 왕복 이동 방향 (M8) 의 전진단 위치에 있어서, 분말 성형 영역 (6) 의 복수의 충전부 (7) 상에 대응하여 배치되는 통 형상의 임시 누름 펀치 (9) 를 구비하고 있다 (도 2c 를 참조). 임시 누름 펀치 (9) 는, 상하로 왕복 이동 가능하게 되어 있고, 그 하방을 향한 이동의 단부에 있어서, 충전부 (7) 내의 제 1 분말 (51) 을 하부 펀치 (3) 를 향하여 임시 누름한다.

그리고, 도 3 에 있어서, 이 분말 성형 장치 (1) 는, 이들 충전부 (7) 의 배열 방향과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있다. 구체적으로, 도 3 에 나타내는 상면에서 보았을 때, 복수의 충전부 (7) 의 공통 축 (O) 끼리를 통과하는 가상선과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 은, 서로 수직으로 교차하도록 배치되어 있다.

또, 도 4 내지 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제 1 분말 공급부 (11) 는, 충전부 (7) 로부터 배출된 성형품 (50) 을, 분말 성형 영역 (6) 을 향한 전진 이동에 의해 분말 성형 영역 (6) 의 외부를 향하여 배출시키는 불출 기구 (13) 를 구비하고 있다.

도 4 에 나타내는 상면에서 보았을 때, 불출 기구 (13) 는, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 에 대해 교차하는 방향으로 왕복 이동 가능한 슬라이드부 (14) 와, 슬라이드부 (14) 의 왕복 이동 방향 (M14) 을 따르도록 슬라이드부 (14) 에 복수 형성되고, 각각이 성형품 (50) 을 유지 가능한 유지부 (15) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 슬라이드부 (14) 의 왕복 이동 방향 (M14)과, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 이, 서로 수직으로 교차하도록 배치되어 있다.

구체적으로, 도 4 내지 도 6 에 있어서, 슬라이드부 (14) 는, 띠 판 형상을 이루는 슬라이드 본체 (16) 를 갖고, 슬라이드 본체 (16) 는, 다이 (2) 상에 접근 배치되어, 왕복 이동 방향 (M14) 을 따라 연장되어 있음과 함께, 그 두께 방향이 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 을 향하고 있다. 또, 슬라이드 본체 (16) 의 외면 중, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 의 전진단측 (도 4, 도 5 에 있어서의 좌측) 을 향하는 면에는, 상기 전진단측을 향하여 돌출하는 돌기부 (17) 가, 왕복 이동 방향 (M14) 으로 서로 간격을 두고 복수 배치 형성되어 있다. 그리고, 이웃하는 1 쌍의 돌기부 (17) 와, 이들 돌기부 (17) 사이에 위치하는 슬라이드 본체 (16) 부분에 둘러싸이도록, 유지부 (15) 가 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 유지부 (15) 는, 성형품 (50) 의 외주면을 3 점으로 지지한다.

또, 도 5 및 도 7 에 있어서, 제 1 분말 공급부 (11) 에는, 그 왕복 이동 방향 (M11) 의 전진단 위치에 있어서, 분말 성형 영역 (6) 의 복수의 충전부 (7) 의 상방을 덮도록 형성된 공급실 (18) 이 형성되어 있다. 공급실 (18) 은, 천벽 (天壁) 과 내주벽을 가지고 있고, 하방은 개구되어 있다. 또, 공급실 (18) 에는, 상기 전진단 위치에 있어서, 복수의 충전부 (7) 의 상방에 각각 대응하도록 배치되는 복수의 통부 (19) 가 배치 형성되어 있다. 통부 (19) 의 하단부는, 공급실 (18) 내에 개구되어 있고, 통부 (19) 는, 그 내부를 통해 충전부 (7) 에 제 1 분말 (51) 을 공급 가능하게 되어 있다. 이들 통부 (19) 의 하단 개구부는, 충전부 (7) 의 배열 방향에 대응하도록, 왕복 이동 방향 (M11) 을 따라 배열되어 있다.

또, 특히 도시하지 않지만, 제 2 분말 공급부 (12) 에는, 그 왕복 이동 방향 (M12) 의 전진단 위치에 있어서, 분말 성형 영역 (6) 의 복수의 충전부 (7) 의 상방을 덮도록 형성된 공급실 (18) 이 형성되어 있다. 또, 공급실 (18) 에는, 상기 전진단 위치에 있어서, 복수의 충전부 (7) 의 상방에 각각 대응하도록 배치되는 복수의 통부 (19) 가 배치 형성되어 있다. 통부 (19) 의 하단부는, 공급실 (18) 내에 개구되어 있고, 통부 (19) 는, 그 내부를 통해 충전부 (7) 에 제 2 분말 (52) 을 공급 가능하게 되어 있다. 이들 통부 (19) 의 하단 개구부는, 충전부 (7) 의 배열 방향에 대응하도록, 왕복 이동 방향 (M12) 에 수직인 방향 (왕복 이동 방향 (M11)) 을 따라 배열되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 분말 성형 장치 (1) 에 의해 성형품 (50) 을 성형하는 순서에 대해, 도 2a 내지 도 2f, 및 도 8 을 참조하여 설명한다. 또한, 도 8 에 나타내는 각 그래프는, 다이 (2), 하부 펀치 (3), 상부 펀치 (5), 임시 누름 기구 (8), 제 1 분말 공급부 (11) 및 제 2 분말 공급부 (12) 의, 성형의 1 사이클 (단위 공정) 당의 동작을 설명하기 위해서 사용한다. 도 8 에 있어서, 가로축은 시간 (위상) 을 나타내고 있다. 또 세로축은, 다이 (2), 하부 펀치 (3) 및 상부 펀치 (5) 에 대해서는 연직 방향의 변위량 (위치) 을 나타내고, 임시 누름 기구 (8), 제 1 분말 공급부 (11) 및 제 2 분말 공급부 (12) 에 대해서는 수평 방향의 변위량을 나타내고 있다. 도 8 에서는, 가로축의 중앙 (180° 부근) 에 있어서 성형품 (50) 이 성형된다.

도 2a 에 나타내는 바와 같이, 먼저, 다이 (2) 의 상단면과 하부 펀치 (3) 의 상단면이 면일하게 된 상태 (도 8 에 있어서의 가로축 240° 부근) 로부터, 제 1 분말 공급부 (11) 가, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진한다 (도 8 에 있어서의 가로축 270° 부근).

이어서, 도 2b 에 나타내는 바와 같이, 제 1 분말 공급부 (11) 가 분말 성형 영역 (6) 상에 배치된 상태로부터, 다이 (2) 가 하부 펀치 (3) 에 대해 상승하고, 충전부 (7) 에 제 1 분말 (51) 이 공급된다 (도 8 에 있어서의 가로축 300° 부근). 또한, 제 1 분말 공급부 (11) 는, 그 전진단 위치의 분말 성형 영역 (6) 상 에 있어서, 짧은 거리를 왕복 이동한다.

이어서, 제 1 분말 공급부 (11) 가 분말 성형 영역 (6) 상으로부터 후퇴하고, 다이 (2) 가 하부 펀치 (3) 에 대해 더욱 상승하여, 임시 누름 기구 (8) 가, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진한다 (도 8 에 있어서의 가로축 330° 부근).

도 2c 는, 임시 누름 기구 (8) 가 분말 성형 영역 (6) 상에 배치된 상태를 나타내고 있고, 이 상태에서, 임시 누름 펀치 (9) 가 충전부 (7) 의 상방에 위치하고 있다. 임시 누름 펀치 (9) 는, 충전부 (7) 를 향하여 하강하고, 충전부 (7) 내의 제 1 분말 (51) 을, 금형 내를 향하여 압축하도록 임시 누름한다 (도 8 에 있어서의 가로축 0° 부근). 이 임시 누름은, 충전부 (7) 내의 제 1 분말 (51) 의 분말 밀도를 약간 높임으로써, 후술하는 제 2 분말 (52) 이 제 1 분말 (51) 에 혼합되지 않게 하기 위해서 행해진다.

이어서, 임시 누름 기구 (8) 가 분말 성형 영역 (6) 상으로부터 후퇴하고, 제 2 분말 공급부 (12) 가, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진한다 (도 8 에 있어서의 가로축 45° 부근).

이어서, 도 2d 에 나타내는 바와 같이, 제 2 분말 공급부 (12) 가 분말 성형 영역 (6) 상에 배치된 상태에서, 충전부 (7) 에 제 2 분말 (52) 이 공급된다 (도 8 에 있어서의 가로축 75° 부근). 또한, 제 2 분말 공급부 (12) 는, 그 전진단 위치의 분말 성형 영역 (6) 상에 있어서, 짧은 거리를 왕복 이동한다.

이어서, 제 2 분말 공급부 (12) 가 분말 성형 영역 (6) 상으로부터 후퇴하고, 상부 펀치 (5) 가, 하부 펀치 (3) 를 향하여 하강한다 (도 8 에 있어서의 가로축 120° 부근). 도 2e 에 나타내는 바와 같이, 상부 펀치 (5) 가 다이 (2) 의 충전부 (7) 내에 삽입되면, 상부 펀치 (5) 가 다시 하부 펀치 (3) 를 향하여 하강해 나가는 데에 수반하여, 다이 (2) 가 하부 펀치 (3) 에 대해 약간 하강한다 (도 8 에 있어서의 가로축 180° 부근).

이와 같이, 다이 (2) 의 충전부 (7) 내에 있어서, 상부 펀치 (5) 와 하부 펀치 (3) 가 상대적으로 접근 이동함으로써, 이들 사이에 끼워진 제 1, 제 2 분말 (51, 52) 이 압축됨과 함께, 성형품 (50) 이 성형된다.

이어서, 상부 펀치 (5) 가 상승하여 다이 (2) 의 충전부 (7) 로부터 이탈하고, 다이 (2) 가 하부 펀치 (3) 에 대해 하강하여 (도 8 에 있어서의 가로축 210° 부근), 도 2f 에 나타내는 바와 같이, 다이 (2) 의 상단면과 하부 펀치 (3) 의 상단면이 면일하게 된 상태 (도 8 에 있어서의 가로축 240° 부근) 가 되어, 이것에 따라, 성형품 (50) 이 충전부 (7) 로부터 상방으로 배출된다.

이어서, 다시 제 1 분말 공급부 (11) 가, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진함으로써, 제 1 분말 공급부 (11) 의 전진측의 단부에 배치 형성된 불출 기구 (13) 가, 성형품 (50) 을 분말 성형 영역 (6) 의 외부를 향하여 배출한다 (도 8 에 있어서의 가로축 270° 부근). 불출 기구 (13) 의 작용에 대해서는, 후술한다.

전술한 공정이 반복됨으로써, 성형품 (50) 이 연속적으로 성형된다.

또한, 도 8 에 있어서, 부호 a 는 상부 램 스트로크, 부호 b 는 제품 (성형품) 높이, 부호 d 는 상부 재료 (제 2 분말) 피더 스트로크, 부호 e 는 상부 재료 충전, 부호 f 는 다이 충전, 부호 h 는 상부 펀치 홀드다운 스트로크, 부호 i 는 임시 누름 언더필, 부호 j 는 하부 재료 (제 1 분말) 충전, 부호 k 는 하부 재료 피더 스트로크, 부호 l 은 임시 누름 피더 스트로크를 나타내고 있다. 상부 재료 피더 스트로크 (d) 는, 하부 재료 피더 스트로크 (k) 보다 작고, 임시 누름 피더 스트로크 (l) 보다 크다.

이상 설명한 분말 성형 장치 (1) 에서는, 다이 (2) 의 분말 성형 영역 (6) 에, 먼저 제 1 분말 공급부 (11) 가 제 1 분말 (51) 을 공급하고, 분말 성형 영역 (6) 에 공급된 제 1 분말 (51) 을, 임시 누름 기구 (8) 가 임시 누름하여 분말 밀도를 높이고, 제 1 분말 (51) 상에, 제 2 분말 공급부 (12) 가 제 2 분말 (52) 을 공급한 상태에서, 분말 전체를 압축 성형한다. 또, 압축 성형 후에는, 다시 제 1 분말 공급부 (11) 가 분말 성형 영역 (6) 으로 이동하지만, 이 이동에 의해, 압축 성형된 성형품 (50) 이 분말 성형 영역 (6) 의 외부로 불출됨과 함께, 다음 공정의 제 1 분말 (51) 이 분말 성형 영역 (6) 에 공급되어, 전술한 공정이 반복된다. 또, 다이 (2) 의 분말 성형 영역 (6) 에는, 성형품 (50) 의 형상에 대응하는 충전부 (7) 가 복수 형성되어 있어, 단위 공정당 복수의 성형품 (50) 을 성형 (다수 개 취할) 할 수 있다.

본 실시형태의 분말 성형 장치 (1) 에 의하면, 복수의 충전부 (7) 의 배열 방향과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있으므로, 각 충전부 (7) 의 제 1 분말 (51) 상에 공급되는 제 2 분말 (52) 의 공급량 (충전량) 의 불균일이 억제된다. 즉, 예를 들어 도 9 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태와는 상이하고, 충전부 (7) 의 배열 방향과 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 이 서로 수직이 되지는 않는 배치인 경우 (도 시의 예에서는 서로 동일 방향), 이들 충전부 (7) 중, 제 2 분말 공급부 (12) 의 이동의 전진단측에 위치하는 충전부 (하나의 충전부) (7D) 보다, 제 2 분말 공급부 (12) 의 이동의 후퇴단측에 위치하는 충전부 (다른 충전부) (7C) 상에 제 2 분말 공급부 (12) 가 배치된 상태가 길게 계속되기 때문에, 충전부 (7C) 에 대한 제 2 분말 (52) 의 공급량이, 충전부 (7D) 에 대한 상기 공급량보다 많아진다. 이 경우, 소결 후의 제품의 품질을 확보할 수 없게 될 우려가 있기 때문에, 충전부 (7D) 에 대한 제 2 분말 (52) 의 공급량을 확보하기 위해서, 제 2 분말 (52) 의 공급량을 전체적으로 증대시킬 (마진을 크게 취할) 필요가 생겨, 제조 비용이 커져 버린다.

한편, 도 3 에 나타내는 본 실시형태에 의하면, 제 2 분말 공급부 (12) 가 왕복 이동할 때에, 복수의 충전부 (7A, 7B) 상에 제 2 분말 공급부 (12) 가 배치되는 시간이 서로 동등해지므로, 이들 충전부 (7A, 7B) 에 대한 제 2 분말 (52) 의 공급량이 균일해져, 제 2 분말 (52) 의 성능이 중시되는 제품의 품질이 안정적으로 확보된다. 또, 복수의 충전부 (7A, 7B) 에 대한 제 2 분말 (52) 의 공급량의 불균일이 억제되기 때문에, 제 2 분말 (52) 의 공급량을 전체적으로 증대시킬 필요가 생기지 않을 뿐만 아니라, 제 2 분말 (52) 의 공급량을 삭감 가능하여, 따라서 제조 비용을 삭감할 수 있다.

또 본 실시형태에 있어서, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11)과, 복수의 충전부 (7A, 7B) 의 배열 방향은, 서로 수직이 되어 있지는 않다. 그 때문에, 제 1 분말 공급부 (11) 가 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진 이동하여 성형품 (50) 을 불출하는 데에 있어서, 제 1 분말 공급부 (11) 의 전진측을 향하는 단부에는, 먼저 제 1 분말 공급부 (11) 의 후퇴단측에 위치하는 충전부 (7B) 의 성형품 (50B) 이 맞닿고, 이어서 제 1 분말 공급부 (11) 의 전진단측에 위치하는 충전부 (7A) 의 성형품 (50A) 이 맞닿는다.

본 실시형태의 분말 성형 장치 (1) 에 의하면, 제 1 분말 공급부 (11) 의 전진측의 단부에 불출 기구 (13) 가 형성되어 있으므로, 하기의 작용 효과를 발휘한다.

즉, 제 1 분말 공급부 (11) 가, 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진 이동하면, 복수의 충전부 (7A, 7B) 중, 먼저 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 의 후퇴단측에 위치하는 후방의 충전부 (7B) 에 대응하는 성형품 (50B) 이, 불출 기구 (13) 의 복수의 유지부 (15) 중, 유지부 (하나의 유지부) (15B) 에 유지된다 (도 4 를 참조). 이 상태에서, 불출 기구 (13) 의 슬라이드부 (14) 를 슬라이드부 (14) 의 왕복 이동 방향 (M14) 으로 이동시킴으로써, 유지부 (15B) 에 유지된 후방의 성형품 (50B) 이 이동함과 함께, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 의 전진단측에 위치하는 전방의 충전부 (7A) 에 대응하는 성형품 (50A) 이, 복수의 유지부 (15) 중, 유지부 (15B) 와는 상이한 유지부 (다른 유지부) (15A) 에 대향 배치된다. 이 상태로부터, 다시 제 1 분말 공급부 (11) 가 분말 성형 영역 (6) 을 향하여 전진 이동함으로써, 전방의 성형품 (50A) 이 유지부 (15A) 에 유지된다. 이와 같이, 복수의 유지부 (15A, 15B) 에 각각 유지된 성형품 (50A, 50B) 끼리는, 서로 맞닿지 않고, 분말 성형 영역 (6) 의 외부로 불출된다 (배출된다).

본 실시형태에 의하면, 제 1 분말 공급부 (11) 의 분말 성형 영역 (6) 을 향한 전진 이동에 의해, 다수 개 취해진 복수의 성형품 (50A, 50B) 을 불출할 때에, 이들 성형품 (50A, 50B) 끼리가 서로 부딪치는 경우가 방지된다. 따라서, 성형품 (50) 의 배출 동작에 따른 성형품 (50) 의 균열, 결손, 변형 등을 방지할 수 있어 제품의 품질이 안정적으로 확보된다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 더하는 것이 가능하다.

예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 은, 서로 수직으로 교차하도록 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 본 발명은, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 과. 복수의 충전부 (7) 의 배열 방향이 서로 수직이 되도록 배치되어 있으면 되기 때문에, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 과, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 의 교차각은, 수직이 아니어도 된다. 또, 임시 누름 기구 (8) 의 왕복 이동 방향 (M8) 과, 왕복 이동 방향 (M11, M12) 의 배치 관계 (교차각) 에 대해서도 마찬가지로, 전술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 단, 도 3 에 나타내는 본 실시형태의 배치로 됨으로써, 제 1 분말 공급부 (11) 의 전진 이동에 의한 성형품 (50) 의 불출 스페이스를 용이하게 확보할 수 있는 점에서, 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 과, 복수의 충전부 (7) 의 배열 방향의 교차각은, 엄밀하게 수직일 필요는 없고, 전술한 작용 효과가 얻어지는 것과 같은 수직에 가까운 각도이면 된다. 요컨대 전술한 바와 같이, 제 2 분말 공급부 (12) 의 왕복 이동 방향 (M12) 과 복수의 충전부 (7) 의 배열 방향이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있으면 된다. 구체적으로, 도 3 에 있어서, 이웃하는 충전부 (7A, 7B) 가, 왕복 이동 방향 (M12) 에, 적어도 서로의 일부끼리를 대응시키도록 (즉, 왕복 이동 방향 (M11) 에서 보았을 때, 충전부 (7A, 7B) 의 적어도 서로의 일부끼리가 서로 겹치도록) 배치되어 있어도 된다.

또, 전술한 실시형태에서는, 도 3 에 있어서, 충전부 (7) 가 2 개 형성되어 있는 예를 이용하여 설명했는데, 분말 성형 영역 (6) 에 형성되는 충전부 (7) 의 수는, 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 3 개 이상이어도 된다.

또, 불출 기구 (13) 는, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 에 대해 교차하는 방향으로 왕복 이동 가능한 슬라이드부 (14) 와, 슬라이드부 (14) 의 왕복 이동 방향 (M14) 을 따르도록 슬라이드부 (14) 에 복수 형성되고, 각각이 성형품 (50) 을 유지 가능한 유지부 (15) 를 구비하고 있으면 되고, 전술한 실시형태에서 설명한 구성에 한정되지 않는다.

예를 들어, 전술한 실시형태에서는, 슬라이드부 (14) 의 왕복 이동 방향 (M14) 과, 제 1 분말 공급부 (11) 의 왕복 이동 방향 (M11) 이, 서로 수직으로 교차하도록 배치되어 있지만, 왕복 이동 방향 (M11) 에 대한 왕복 이동 방향 (M14) 의 교차각은, 수직이 아니어도 된다. 또, 유지부 (15) 가, 성형품 (50) 의 외주면을 3 점으로 지지하고 있으나, 이것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어, 유지부 (15) 의 성형품 (50) 측을 향하는 외면이, 상면에서 보았을 때 원호 형상을 이루는 오목 곡면에 형성되어 있는 바와 같이 함께, 유지부 (15) 는 이 오목 곡면 전체에서 성형품 (50) 의 외주면에 맞닿게 하여 지지해도 된다.

1 분말 성형 장치
2 다이 (금형)
6 분말 성형 영역
7 충전부
8 임시 누름 기구
11 제 1 분말 공급부
12 제 2 분말 공급부
13 불출 기구
14 슬라이드부
15 유지부
50 성형품
51 제 1 분말 (저비용의 분말 재료)
52 제 2 분말 (고비용의 분말 재료)
M11 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향
M12 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향
M14 슬라이드부의 왕복 이동 방향

Claims

금형의 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 1 분말을 공급하는 제 1 분말 공급부와,
상기 분말 성형 영역에 공급된 제 1 분말을 압축하도록 임시로 누를 수 있는 임시 누름 기구와,
상기 분말 성형 영역으로 왕복 이동 가능하고, 상기 분말 성형 영역에 제 2 분말을 공급하는 제 2 분말 공급부를 구비하고,
상기 분말 성형 영역에는, 성형품의 형상에 대응하는 충전부가 복수 형성되고,
이들 충전부의 배열 방향과, 상기 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향이, 서로 수직이 되도록 배치되어 있는 분말 성형 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향과, 상기 제 2 분말 공급부의 왕복 이동 방향은, 서로 교차하고 있고,
상기 제 1 분말 공급부는, 상기 충전부로부터 배출된 성형품을, 상기 분말 성형 영역을 향한 전진 이동에 의해 상기 분말 성형 영역의 외부를 향하여 배출시키는 불출 (拂出) 기구를 구비하고,
상기 불출 기구는,
상기 제 1 분말 공급부의 왕복 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 왕복 이동 가능한 슬라이드부와,
상기 슬라이드부의 왕복 이동 방향을 따르도록 상기 슬라이드부에 복수 형성되고, 각각이 성형품을 유지할 수 있는 유지부를 구비하는 분말 성형 장치.