TW202023800A - 粉體填充設備 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中，該粉體填充設備包含：一儲料容器，用以容置該粉體；一攪拌裝置，用以攪拌容置於該儲料容器內的該粉體；一輸送裝置，連接該儲料容器，用以輸送該粉體；一粉體分配器，連接該輸送裝置與該軟性模具，用以將該粉體填充至該軟性模具中；及一平台，用以承載該軟性模具。本發明的粉體填充設備可以快速地將粉體均勻地填充於軟性模具中，特別是具有複雜形狀的軟性模具中。

Description

粉體填充設備

本發明係關於一種粉體填充設備，特別是關於一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中。

傳統的模具多採用金屬材料，例如鋼材，在透過熱等方式讓粉體成塊，但是金屬模具的加工步驟繁複而且費時，特別具有複雜外型的模具，因此不需要金屬模具的冷均壓製模技術越來越受矚目。但是冷均壓製模技術需要搭配均勻粉體填充技術，以避免粉體在填充過程中架橋而形成空孔。這些空孔會致壓模成塊後的成品有密度不均或強度不均的現象產生。舉例來說，如果粉體沒有均勻填充在模具中，經過冷均壓製模成塊後的生坯中含有空孔，經過後續的高溫燒結過程中，空孔嚴重的會引發胚體破裂，即便沒有破裂，燒結後的胚體的密度會不均勻，胚體也會因為密度的不同而產生強度也不一致的情況。

傳統的粉體填充設備，將粉體填入模具再利用攪拌裝置插入模具中攪拌粉體，讓粉體可以均勻的填充在模具內，例如美國專利US 5100602，但是此類型的設備僅適用在圓柱狀模具中。例如攪拌裝置並受限於尺寸大小，因此無法深入方柱狀模具的角落中，更遑論具有複雜形狀的模具。

為了均勻的填入複雜形狀的模具，有一類型的粉體填充設備是透過震動模具粉體，讓粉體均勻填充在模具內。這樣的方式不但需要長時間運作，而且經過長時間震動粉體會產生分層的現象，特別是在混和多種粉體或粉體直徑大小不一致的狀況下。也就是粉體在震動過程中會產生偏析，以柱狀的模具來說，直徑較小的粉體會不斷的深入直徑較大的粉體之間的空隙中，長時間下來，直徑較小的粉體深入柱狀的模具底部，而直 徑較大的粉體會位於柱狀的模具上部，依然無法讓粉體均勻填入模具。

故，必要提供一種粉體填充設備，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中，特別是應用在冷均壓製模技術中的軟性模具。本發明可以讓粉體均勻地填充軟性模具中，避免粉體的軟性模具中架橋而形成空孔，進而讓壓模成塊後的成品各個位置的密度均勻或強度一致。

本發明的次要目的在於提供一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中，特別是具有複雜形狀的軟性模具。本發明可以讓粉體均勻地填充於各種形狀的軟性模具中。

為了達上述之目的，本發明提供一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中，其包含：一儲料容器，用以容置該粉體；一攪拌裝置，用以攪拌容置於該儲料容器內的該粉體；一輸送裝置，連接該儲料容器，用以輸送該粉體；一粉體分配器，連接該輸送裝置與該軟性模具，用以將該粉體填充至該軟性模具中；及一平台，用以承載該軟性模具。

在本發明之一實施例中，該粉體分配器包含一進料口及一出料口，該軟性模包含一接收口，其中該進料口連接該輸送裝置，該出料口連接該接收口，且該出料口的一出料口形狀配合該接收口的一接收口形狀。

在本發明之一實施例中，該進料口的尺寸小於該出料口的尺寸。

在本發明之一實施例中，該軟性模具為一彈性體，且該軟性模具用於一冷均壓製模技術。

在本發明之一實施例中，該軟性模具的材料包含橡膠、樹脂。

在本發明之一實施例中，該粉體填充設備，更包含一震動裝置，設置於該平台下方，用以震動該軟性模具。

在本發明之一實施例中，該平台包含至少一固定器，用以穩固該軟性模具。

在本發明之一實施例中，該粉體分配器包含至少一隔板，該 隔板位於該粉體分配器內。

在本發明之一實施例中，該輸送裝置為一輸送螺桿。

在本發明之一實施例中，該粉體包含一第一粉體及一第二粉體，其中該第一粉體的直徑大於該第二粉體的直徑。

如上所述，本發明利用分體分配器與軟性模具的搭配，讓分體可以均勻地填充，減少因為粉體架橋而形成的孔洞，讓經過壓模製程的成品密度均勻，並且讓成品的各個位置的強度一致。而且，軟性模具相較於金屬模具較容易加工，因此可以用來作為具有複雜形狀物件的模具。

10‧‧‧粉體填充設備

11‧‧‧儲料容器

12‧‧‧攪拌裝置

13‧‧‧輸送裝置

14‧‧‧粉體分配器

15‧‧‧平台

16‧‧‧震動裝置

20‧‧‧粉體

21‧‧‧第一粉體

22‧‧‧第二粉體

30‧‧‧軟性模具

31‧‧‧接收口

32‧‧‧上蓋

121‧‧‧驅動馬達

122‧‧‧傳動軸

123‧‧‧攪拌桿

141‧‧‧進料口

142‧‧‧出料口

143‧‧‧隔板

151‧‧‧固定器

第1圖是本發明之粉體填充設備一實施例的結構剖面示意圖。

第2圖是本發明之粉體填充設備一實施例的立體圖。

第3圖是本發明之粉體填充設備一實施例的局部放大立體圖。

第4圖是本發明之粉體填充設備一實施例的局部放大立體圖。

第5圖是本發明中之粉體填充設備一實施例使用的軟性模具的立體示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖及第2圖，第1圖是本發明之粉體填充設備一實施例的結構剖面示意圖，第2圖是本發明之粉體填充設備一實施例的立體圖。本發明提供一種粉體填充設備10，用於填充一粉體20至一軟性模具30中，該粉體填充設備包含：一儲料容器11、一攪拌裝置12、一輸送裝置13、一粉體分配器14、一平台15。

該儲料容器11用以容置該粉體20，其中該儲料容器11可 以是一漏斗狀的儲料桶，並且該儲料容器11可以由金屬材料製成。該儲料容器11的外型及材料可以一粉體20的材料特性而調整變化。該粉體20可以包含一第一粉體21及一第二粉體22，其中該第一粉體21的直徑大於該第二粉體22的直徑。該第一粉體21及該第二粉體22可以為相同材料，也就是該粉體20是具有不同直徑大小的顆粒。該第一粉體21及該第二粉體22也可以為不同材料，也就是該粉體20可以為多種材料顆粒的混和物。

該攪拌裝置12用以攪拌容置於該儲料容器11內的該粉體20。本實施例中，該攪拌裝置12可以包含一驅動馬達121、一傳動軸122及至少一攪拌桿123。該驅動馬達121促使該傳動軸122轉動，該傳動軸122帶動該至少一攪拌桿123在該儲料容器11旋轉混和該粉體20。請參閱第3圖，在第3圖的實施例中，該驅動馬達121設置於該儲料容器11上方，該驅動馬達121及該傳動軸122深入該儲料容器11的內部空間。該攪拌裝置12也可以使用相似的原理技術或結構，例如該攪拌桿123可以利用攪拌葉片取代。

該輸送裝置13連接該儲料容器11，用以輸送該粉體20。該輸送裝置13可以設置於該儲料容器11下方，在該儲料容器11的該粉體20受重力影響往該輸送裝置13移動。該輸送裝置13可以為一圓形管狀的輸送螺桿，利用輸送螺桿將該粉體20平穩地將該儲料容器11內的該粉體20送往該粉體分配器14。輸送螺桿還可以透過調整轉速來控制該粉體20進入該粉體分配器14的速度，使該粉體20以穩定的速度進入該粉體分配器14。該輸送裝置13也可以利用具有相似功能的機械設備來取代輸送螺桿。

如第1圖所示，該粉體分配器14連接該輸送裝置13與該軟性模具30，用以將該粉體20填充至該軟性模具30中。該粉體分配器14包含一進料口141及一出料口142，該軟性模具30包含一接收口31，其中該進料口141連接該輸送裝置13，該出料口142連接該接收口31，且該出料口142的一出料口形狀配合該接收口的一接收口形狀。請參閱第4圖，基於不同使用需求，該軟性模具30可能具有不同尺寸及形狀，而為了讓該粉體20均勻的填入該軟性模具30中而調整該輸送裝置13形狀甚至該儲料容器11太過耗時費工。因此，透過粉體分配器14配合該軟性模具30形狀及 尺寸，讓該粉體20可以均勻地填入具有不同外型或尺寸的該軟性模具30中。一般來說，例如該軟性模具30的該接收口31可能大於輸送裝置13，因此搭配的該粉體分配器14的該進料口141的尺寸可以小於該出料口142的尺寸。該出料口形狀配合該接收口形狀除了可以讓該粉體20均勻地分佈在該軟性模具30內之外，更可以避免該粉體20逸出該軟性模具30以減少該粉體20的耗損。

此外，如第4圖所示，該粉體分配器14包含至少一隔板143，該隔板143位於該粉體分配器14內，該隔板143可以讓該粉體20均勻的填入該接收口31大於該輸送裝置13的該軟性模具30中。以第4圖實施例為例說明，該粉體分配器14內具有兩個傾斜設置的該隔板143，使得該粉體20進入該粉體分配器14後均勻地分佈到該軟性模具30的前中後三個部分。藉此，避免該粉體20集中分佈於該軟性模具30的中間部分。該隔板143可以因應不同設計的該軟性模具30而有不同的配置，例如傾斜或垂直。應當理解的是，當該粉體分配器14內具有多個該隔板143時，該隔板143之間的間隔也可以依需求調整。

該平台15用以承載該軟性模具30。如第2圖及第4圖所示，該平台15上還包含四個固定器151，四個固定器分別接觸該軟性模具30，用以穩固該軟性模具30。以本實施例來說明，由於該粉體20從該粉體分配器14落入該軟性模具30時，該粉體20具有一定的動量，四個固定器15分別接觸該軟性模具30，例如四個角落或四個邊緣，並且加以適當的固定，避免該軟性模具30從該平台15上滑落。該固定器151可以調整以因應不同尺寸設計的該軟性模具30。該平台15上的該固定器151也可以採用不同的方式及結構來固定該軟性模具30。

此外，該粉體填充設備10更包含一震動裝置16，該震動裝置16設置於該平台15下方，用以震動該軟性模具30。透過適度的震動，來減少該粉體20填入該軟性模具30可能產生的架橋。也可以透過短時間的震動讓已填入該軟性模具30內的該粉體20在前中後三個部分的厚度一致。

該軟性模具30為一彈性體，且該軟性模具30用於一冷均壓 製模技術。由於冷均壓製模技術是透過高壓液體，例如液壓油，使該軟性模具30內的該粉體20成型，而在完成冷均壓製程後，該軟性模具30會恢復原來尺寸，以便於取出壓模後的成品。如第5圖所示，該軟性模具30還包含一上蓋32用以覆蓋該接收口31。填完該粉體20並且蓋上該上蓋32的該軟性模具30即可進入冷均壓製模製程。由於應用在冷均壓製模技術中，因此該軟性模具30需要具有一定的彈性，該軟性模具30的材料包含橡膠、樹脂，例如丁腈橡膠(NBR)。該軟性模具30也可以利用其他具有彈性的材料所製成。此外，軟性模具30製作較為簡易，相較於金屬模具更可以用來壓制形成具有複雜外型的塊材成品。

利用填充直徑分別為2微米及10微米的碳粉為例來說明，由於碳粉之間會架橋形成空孔或聚集成塊，如果利用前述先前技術，兩種碳粉經過長時間震動該軟性模具30會形成偏析，讓2微米的碳粉分佈於該軟性模具30下層，而10微米的碳粉分佈於該軟性模具30上層，壓制後的塊材成品上下兩層的密度不均，經過後續的燒結過程會讓整個塊材破裂。而本發明將兩種直徑的碳粉放入該儲料容器11後，先經由該攪拌裝置12打散碳粉之間的架橋及聚集，在該儲料容器11均勻混合兩種直徑碳粉。再透過輸送裝置13輸送到該粉體分配器14，該粉體分配器14利用內部的該隔板143以及與該接收口31形狀配合的該出料口142，讓碳粉可以均勻地填入該軟性模具30的各部位中。隨後利用冷均壓製模技術將碳粉壓製成塊，可以有效的避免前述的問題。應當理解的是，本發明也可以應用在其他粉體材料的填充。

綜上所述，本發明可以讓粉體均勻地填充軟性模具中，避免粉體的軟性模具中架橋而形成空孔，進而讓壓模成塊後的成品各個位置的密度均勻或強度一致。此外，本發明特別是適用於具有複雜形狀的軟性模具，可以讓粉體均勻地填充於各種形狀的軟性模具中。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧粉體填充設備

11‧‧‧儲料容器

12‧‧‧攪拌裝置

13‧‧‧輸送裝置

14‧‧‧粉體分配器

15‧‧‧平台

16‧‧‧震動裝置

20‧‧‧粉體

21‧‧‧第一粉體

22‧‧‧第二粉體

30‧‧‧軟性模具

31‧‧‧接收口

121‧‧‧驅動馬達

122‧‧‧傳動軸

123‧‧‧攪拌桿

141‧‧‧進料口

142‧‧‧出料口

143‧‧‧隔板

151‧‧‧固定器

Claims (10)

1. 一種粉體填充設備，用於填充一粉體至一軟性模具中，其包含：一儲料容器，用以容置該粉體；一攪拌裝置，用以攪拌容置於該儲料容器內的該粉體；一輸送裝置，連接該儲料容器，用以輸送該粉體；一粉體分配器，連接該輸送裝置與該軟性模具，用以將該粉體填充至該軟性模具中；及一平台，用以承載該軟性模具。
2. 如申請專利範圍第1項所述之粉體填充設備，其中該粉體分配器包含一進料口及一出料口，該軟性模具包含一接收口，其中該進料口連接該輸送裝置，該出料口連接該接收口，且該出料口的一出料口形狀配合該接收口的一接收口形狀。
3. 如申請專利範圍第2項所述之粉體填充設備，其中該進料口的尺寸小於該出料口的尺寸。
4. 如申請專利範圍第2項所述之粉體填充設備，其中該軟性模具為一彈性體，且該軟性模具用於一冷均壓製模技術。
5. 如申請專利範圍第4項所述之粉體填充設備，其中該軟性模具的材料包含橡膠、樹脂。
6. 如申請專利範圍第1項所述之粉體填充設備，更包含一震動裝置，設置於該平台下方，用以震動該軟性模具。
7. 如申請專利範圍第1項所述之粉體填充設備，其中該平台包含至少一固定器，用以穩固該軟性模具。
8. 如申請專利範圍第1項所述之粉體填充設備，其中該粉體分配器包含至少一隔板，該隔板位於該粉體分配器內。
9. 如申請專利範圍第1項所述之粉體填充設備，其中該輸送裝置為一輸送螺桿。
10. 如申請專利範圍第2項所述之粉體填充設備，其中該粉體包含一第一粉體及一第二粉體，其中該第一粉體的直徑大於該第二粉體的直徑。

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