WO2022185754A1 - 圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置 - Google Patents

圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置 Download PDF

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WO2022185754A1
WO2022185754A1 PCT/JP2022/001548 JP2022001548W WO2022185754A1 WO 2022185754 A1 WO2022185754 A1 WO 2022185754A1 JP 2022001548 W JP2022001548 W JP 2022001548W WO 2022185754 A1 WO2022185754 A1 WO 2022185754A1
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green compact
buckling
conveying
section
conveying path
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PCT/JP2022/001548
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力也 沖本
陽亮 高山
仁志 谷
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a green compact conveying mechanism and a green compact forming apparatus.
  • Patent Document 1 raw material powder is passed through a pressure roll to form a plate, and the formed green compact is conveyed to a heating and compression unit by a conveyor, and the green compact is heated and pressed by the heating and compression unit.
  • a powder sintering apparatus for producing a sintered body is disclosed.
  • Conveyors which are common as an article transport mechanism, are complicated in structure and relatively expensive because the conveyor itself is equipped with a drive system. As a result, the structure of the powder sintering apparatus equipped with the conveyor becomes complicated and the cost increases. On the other hand, if the extrusion force of the pressure roll is used for conveying the green compact, the structure of the conveying mechanism and the apparatus on which the conveying mechanism is mounted can be simplified and the cost can be reduced.
  • the green compact when the green compact is conveyed by the extrusion force of the pressure roll, if the conveyance path is clogged, the green compact may bend, eventually leading to buckling.
  • buckling occurs in the powder compact, it becomes difficult to evenly transmit the pushing force of the pressure roll to the downstream side from the buckling portion. As a result, the transportation of the green compact is stagnated.
  • the present disclosure has been made in view of this situation, and its purpose is to provide a technique for improving the operation rate of the transport mechanism.
  • a certain aspect of the present disclosure is a green compact conveying mechanism.
  • This mechanism is arranged in a conveying path for a green compact obtained by compressing the powder into a sheet, an extruding unit for sending the green compact to the downstream side of the conveying path by extruding the green compact, and in the conveying path, A buckling inducing part that locally makes the green compact easily bendable and induces buckling at the location is provided.
  • Another aspect of the present disclosure is a green compact molding apparatus.
  • This apparatus includes a press roll for compression-molding powder into a sheet, and the green compact conveying mechanism of the above aspect, and the press roll also serves as an extrusion section of the green compact conveying mechanism.
  • FIG. 1(A) is a perspective view schematically showing a green compact molding apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the transport path.
  • 2(A) to 2(C) are schematic diagrams showing the state of the green compact in the conveying path.
  • 3(A) to 3(D) are schematic diagrams for explaining the restoration work of conveying the green compact.
  • FIGS. 4A to 4C are schematic diagrams for explaining the configuration and operation of the green compact transport mechanism.
  • FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the configuration of the green compact transport mechanism according to Modification 1.
  • FIG. FIG. 5B is a schematic diagram for explaining the configuration of the green compact transport mechanism according to Modification 2. As shown in FIG.
  • FIG. 1(A) is a perspective view schematically showing a green compact molding apparatus 1 according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the transport path 18.
  • the green compact molding apparatus 1 includes a hopper 2 , a feeder 4 , a press roll 6 , a green compact conveying mechanism 8 , a preheating furnace 10 and hot press rolls 12 .
  • the hopper 2 stores the powder 16 that is the raw material of the green compact 14 .
  • the material of the powder 16 is, for example, an aggregate of particles with a particle size smaller than 100 ⁇ m, and the particle size distribution is not particularly limited.
  • the powder 16 is supplied from the hopper 2 to the feeder 4.
  • the feeder 4 can be composed of a known screw feeder or the like.
  • Feeder 4 supplies powder 16 to press roll 6 .
  • the press roll 6 of the present embodiment is composed of a pair of rolls arranged at a predetermined interval. By passing the powder 16 between the pair of rolls, the powder 16 is compression-molded into a sheet. As a result, a sheet-like green compact 14 is obtained.
  • the green compact 14 is imparted with strength that does not substantially collapse even when transported.
  • the green compact 14 is continuously fed from the press roll 6 to the conveying path 18 . Therefore, the green compact 14 has a strip shape elongated in the conveying direction A. As shown in FIG.
  • the conveying path 18 of the present embodiment has a tunnel shape extending in the conveying direction A of the green compact 14 and guides the progress of the green compact 14 .
  • the transport path 18 extends horizontally.
  • the transport path 18 has a floor surface 20, a pair of side surfaces 22 and a ceiling surface 24.
  • the powder compact 14 slides in the conveying direction A on the floor surface 20 .
  • the pair of side surfaces 22 are arranged in the width direction B of the green compact 14 perpendicular to the conveying direction A.
  • the ceiling surface 24 faces the floor surface 20 in a vertical direction C orthogonal to the transport direction A and the width direction B.
  • a passage for the green compact 14 is formed by the floor surface 20 , the pair of side surfaces 22 and the ceiling surface 24 .
  • the interval between the pair of side surfaces 22 is set slightly larger than the dimension in the width direction B of the green compact 14 so that the green compact 14 can smoothly move through the passage.
  • the space between the floor surface 20 and the ceiling surface 24 is set slightly larger than the vertical dimension C of the green compact 14 . Therefore, a gap is formed between the powder compact 14 and the ceiling surface 24 .
  • the conveying path 18 constitutes the green compact conveying mechanism 8 .
  • the green compact transport mechanism 8 includes an extrusion section 26 in addition to the transport path 18 .
  • the pushing section 26 pushes the green compact 14 in the conveying direction A, thereby sending the green compact 14 to the downstream side of the conveying path 18 .
  • the press roll 6 also serves as the extrusion section 26 of the green compact conveying mechanism 8 .
  • the extrusion part 26 may be provided separately from the press roll 6 .
  • the structure of the green compact transport mechanism 8 will be described later in detail.
  • the green compact 14 reaches the preheating furnace 10 through the conveying path 18 .
  • the preheating furnace 10 heats the green compact 14 to a predetermined temperature, for example, about 400° C. or higher and 800° C. or lower, before the hot press roll 12 heats and compresses the green compact 14 .
  • the preheating furnace 10 can be configured with a known heater or the like.
  • the green compact 14 heated in the preheating furnace 10 is supplied to the hot press rolls 12 .
  • the hot press roll 12 as an example is composed of a pair of rolls arranged with a predetermined interval in the vertical direction C. As shown in FIG. Each roll incorporates a heater, and the surface is heated to a predetermined temperature, for example, about 400° C. or higher and 800° C. or lower.
  • the powder compact 14 is heated and pressurized by passing between a pair of rolls to become a sintered compact.
  • FIG. 1 is schematic diagrams showing the state of the green compact 14 in the conveying path 18.
  • FIG. When the green compact 14 is disturbed in its transportation, as shown in FIG. A reaction force F2 in the opposite direction to F1 is applied. An example of a transport failure is clogging of the transport path 18 caused by accumulation of part of the powder 16 dropped from the green compact 14 .
  • the hot press roll 12 is stopped. Another factor is the difference in rotation speed between the press roll 6 and the hot press roll 12, in other words, the difference in the conveying speed of the green compact 14.
  • FIG. Further, when the green compact 14 is spread by the hot press rolls 12, a part of the green compact 14 extends toward the upstream side.
  • the green compact 14 When the green compact 14 is subjected to the extrusion force F1 and the reaction force F2, a portion of the green compact 14 is deformed so as to escape into the gap with the ceiling surface 24, forming a bent portion 28.
  • the green compact 14 tends to be deformed starting from a portion having a lower density or a thinner thickness than its surroundings, and a bent portion 28 is formed.
  • the pushing force F1 is transmitted to the downstream side of the flexible portion 28 substantially evenly. Therefore, at the stage where the bending portion 28 is formed, the green compact 14 can be continued to be conveyed. Therefore, when the transport obstacle is resolved and the reaction force F2 disappears, or when the reaction force F2 is small relative to the rigidity of the green compact 14, as shown in FIG. Conveyance of the green compact 14 can be continued without doing so.
  • the flexible portion 28 grows and buckles as shown in FIG. 2(C).
  • the green compact 14 breaks and collapses at the flexed portion. If a plurality of flexures 28 are formed, typically the flexure 28 with the greatest amount of deflection will buckle.
  • the buckling portion 30 is formed in the powder compact 14 , it becomes difficult for the pushing force F ⁇ b>1 to be evenly transmitted to the downstream side of the buckling portion 30 . As a result, the transportation of the green compact 14 is stagnated. Therefore, it is necessary to remove the buckling portion 30 to restore the conveyance of the green compact 14 .
  • FIGS. 3(A) to 3(D) are schematic diagrams for explaining the restoration work of conveying the green compact 14.
  • FIG. 3A When the buckling portion 30 is formed in the green compact 14 as shown in FIG. 3A, the buckling portion 30 is cut off as shown in FIG. be done. At this time, a portion on the upstream side of the buckling portion and a portion on the downstream side of the buckling portion are also removed as the buckling portion 30 .
  • An end face 32a of the upstream portion 32 located upstream from the buckling portion 30 and an end face 34a of the downstream portion 34 located downstream from the buckling portion 30 are arranged to be parallel to each other. Preferably, the end face 32a and the end face 34a are arranged so as to be perpendicular to the conveying direction A.
  • the user manually performed the recovery work described above. That is, the user stops the pushing portion 26, disassembles the conveying path 18 to expose the inside, specifies the position of the buckling portion 30, cuts off the buckling portion 30 manually, and drives the pushing portion 26. was restarted. For this reason, the restoration work is very complicated, has a large work load, and takes a long time.
  • FIGS. 4A to 4C are schematic diagrams for explaining the configuration and operation of the green compact transport mechanism 8.
  • FIG. 4A the green compact transport mechanism 8 according to the present embodiment includes a buckling induction portion 36. As shown in FIG. 4A, the green compact transport mechanism 8 according to the present embodiment includes a buckling induction portion 36. As shown in FIG. 4A, the green compact transport mechanism 8 according to the present embodiment includes a buckling induction portion 36. As shown in FIG.
  • the buckling-inducing part 36 is arranged in the conveying path 18 and locally makes the green compact 14 easier to bend to induce buckling in the relevant part.
  • the buckling induction portion 36 can be provided at any position downstream of the extrusion portion 26 (see FIG. 1).
  • the buckling-inducing portion 36 of the present embodiment is configured by a locally raised portion of the ceiling surface 24 of the tunnel of the transport path 18 . That is, the concave portion provided in the ceiling surface 24 constitutes the buckling induction portion 36 .
  • the pressing force F1 and the reaction force F2 are input to the green compact 14, deformation leading to the bending portion 28 may start to occur at multiple locations of the green compact 14.
  • the deformation of these green compacts 14 is at least temporarily suppressed by the ceiling surface 24 .
  • the ceiling surface 24 is locally elevated at the buckling-inducing portion 36 . Therefore, the powder compact 14 continues to deform at the locations where the buckling-inducing portions 36 are installed, even while the deformation is suppressed by the ceiling surface 24 at locations other than the locations where the buckling-inducing portions 36 are installed.
  • the bent portion 28 can be intentionally formed at the installation location of the buckling inducing portion 36 .
  • the flexible portion 28 grows further and ends in buckling. That is, buckling is induced by the buckling inducing portion 36 .
  • the difference in flexibility caused by whether or not the ceiling surface 24 is pressed is much larger than the difference in flexibility caused by the physical properties (density and thickness) of the green compact 14 . Therefore, by raising a portion of the ceiling surface 24 and using it as the buckling inducing portion 36, the buckling inducing portion 36 can induce buckling at a high frequency. As a result, it is possible to limit the locations where the buckling portions 30 are to be formed, thereby reducing the burden and shortening the time required for the restoration work.
  • the buckling inducing portion 36 of the present embodiment has a tapered portion 38 whose height decreases toward the downstream side of the conveying path 18 .
  • the tapered portion 38 is provided at the boundary between the buckling inducing portion 36 and the downstream portion thereof, and is inclined so that the height becomes lower toward the downstream side. If the bending portion 28 does not buckle due to the disappearance of the reaction force F2 or the like, the bending portion 28 is transported downstream of the buckling induction portion 36 . At this time, the bent portion 28 abuts against the tapered portion 38, and the top portion thereof is gradually pressed down as it advances toward the downstream side. As a result, it is possible to prevent the powder 16 from dropping off due to the bending portion 28 being scraped by the steps of the ceiling surface 24 .
  • the green compact transport mechanism 8 of the present embodiment includes a sensor 40 and a removing section 42 .
  • a sensor 40 detects the occurrence of buckling in the buckling inducing portion 36 .
  • the sensor 40 is not particularly limited as long as it can detect the formation of the buckling portion 30.
  • it can be composed of a known pressure sensor such as a piezoelectric sensor or a strain sensor.
  • the sensor 40 is installed in a region corresponding to the buckling induction portion 36 on the outer surface of the transport path 18 . Then, the pressure when the buckling portion 30 presses the buckling inducing portion 36 is detected.
  • the sensor 40 may be installed inside the transport path 18 . In this case, for example, the pressure when the buckling portion 30 directly presses the sensor 40 is detected.
  • the sensor 40 sends a signal indicating the detection result to the remover 42 .
  • the removal section 42 removes the buckling section 30 according to the detection result of the sensor 40 .
  • the removing section 42 of the present embodiment has a cutting section 44 , a recovering section 46 and a control section 48 .
  • Cuts 44 separate buckling portion 30 from other adjacent portions (ie, upstream portion 32 and downstream portion 34).
  • the cutting portion 44 as an example is composed of a pair of cutting blades that can move forward and backward with respect to the buckling inducing portion 36 .
  • the pair of cutting blades are arranged side by side in the conveying direction A so as to sandwich the buckling-inducing portion 36 .
  • the recovering part 46 recovers the buckling part 30 separated by the cutting part 44 .
  • the recovery section 46 as an example has a structure in which the floor surface 20 facing the buckling induction section 36 slides. That is, the floor surface 20 facing the buckling inducing portion 36 is an openable floor. By sliding the floor surface 20, a recovery hole 46a connecting the inside and outside of the transport path 18 is formed. Then, the buckling portion 30 is recovered by dropping the buckling portion 30 from the recovery hole 46a.
  • the floor surface 20 may open and close the recovery hole 46a by rotating about a hinge as a fulcrum. That is, the recovery hole 46a may be provided with a slide door or a hinge door.
  • the driving of the cutting section 44 and the recovery section 46 is controlled by the control section 48 .
  • the controller 48 controls the advancing and retreating of the cutting blade and the sliding of the floor surface 20 .
  • the control unit 48 is realized by elements and circuits such as a CPU and a memory of a computer as a hardware configuration, and is realized by a computer program etc. as a software configuration. Those skilled in the art will of course understand that the control unit 48 can be implemented in various forms using a combination of hardware and software.
  • the control section 48 can receive a signal from the sensor 40 and grasp the occurrence of the buckling portion 30 .
  • the recovery section 46 is slid to make the recovery hole 46a appear as shown in FIG. 4(B).
  • the cut portion 44 is advanced toward the buckling induction portion 36 from the recovery hole 46a.
  • the boundary between the buckling portion 30 and the upstream portion 32 and the boundary between the buckling portion 30 and the downstream portion 34 are cut, and the buckling portion 30 is separated.
  • the separated buckling portion 30 drops from the recovery hole 46a and is recovered.
  • the control section 48 retracts the cutting section 44 from the buckling inducing section 36 and slides the recovery section 46 to close the recovery hole 46a.
  • the transportation of the green compact 14 can be restarted.
  • the extruded portion 26 is stopped when the buckling portion 30 is formed, and is restarted when the removal of the buckling portion 30 is completed.
  • the control of the pushing section 26 may be performed by the control section 48 or may be performed by another control section.
  • the recovery section 46 may include a mechanism for sucking the separated buckling section 30 together with the opening/closing door or instead of the opening/closing door.
  • a plurality of buckling induction portions 36 may be provided.
  • the green compact conveying mechanism 8 includes a conveying path 18 for the green compact 14 in which the powder 16 is compression-molded into a sheet shape, and a compacting mechanism for extruding the green compact 14 .
  • a pushing section 26 that sends the powder 14 to the downstream side of the conveying path 18, and a buckling inducing section 36 that is arranged in the conveying path 18 and locally makes the green compact 14 easier to bend to induce buckling at the relevant location.
  • the buckling induction portion 36 By providing the buckling induction portion 36 in this way, the reaction force F2 is input to the green compact 14 during transportation, and when the reaction force F2 exceeds the rigidity of the green compact 14, the green compact 14 A buckling portion 30 can be formed at a fixed location.
  • the operating rate of the green compact transport mechanism 8 can be improved.
  • the throughput of the green compact molding apparatus 1 equipped with the green compact transport mechanism 8 can be improved.
  • the conveying path 18 of the present embodiment has a tunnel shape extending in the conveying direction A of the green compact 14 . This makes it easier to maintain the shape of the green compact 14 while it is being transported.
  • the buckling-inducing portion 36 is configured by a portion where the ceiling surface 24 of the transport path 18 is locally raised. This makes it possible to induce buckling with a simple structure.
  • the buckling-inducing portion 36 has a tapered portion 38 whose height decreases toward the downstream side of the conveying path 18 .
  • the buckling-inducing portion 36 moves downstream without buckling, the height of the flexible portion 28 can be gradually lowered to enter the downstream side. Therefore, it is possible to prevent the powder 16 from falling off due to the tip of the flexible portion 28 being scraped off. As a result, clogging of the transport path 18 can be suppressed.
  • the green compact transport mechanism 8 of the present embodiment includes a sensor 40 that detects the occurrence of buckling in the buckling induction portion 36 and a removal portion 42 that removes the buckling portion 30 according to the detection result of the sensor 40. and Further, the removing portion 42 has a cutting portion 44 for separating the buckling portion 30 from other portions, and a recovering portion 46 for recovering the separated buckling portion 30 .
  • the work of removing the buckling portion 30 can be automated. Therefore, it is possible to further reduce the burden on the restoration work of conveying the green compact 14 and shorten the work time. As a result, the operating rate of the green compact transport mechanism 8 can be further improved.
  • FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the configuration of the green compact transport mechanism 8 according to Modification 1.
  • the green compact conveying mechanism 8 of this modified example has a buckling inducing portion 36 formed by a locally opened portion of the ceiling surface 24 of the conveying path 18 . That is, the through-holes provided in the ceiling surface 24 constitute the buckling-inducing portion 36 .
  • This modification can also induce buckling at a fixed position. Therefore, the same effects as those of the embodiment can be obtained.
  • the tapered portion 38 can also be provided in this modified example.
  • FIG. 5B is a schematic diagram for explaining the configuration of the green compact transport mechanism 8 according to Modification 2.
  • the green compact conveying mechanism 8 of this modified example has a buckling inducing portion 36 that is configured by a portion of the ceiling surface 24 of the conveying path 18 where the flexibility is locally increased. That is, the ceiling surface 24 has the low flexibility portion 50 and the high flexibility portion 52 having higher flexibility than the low flexibility portion 50 .
  • the highly flexible portion 52 constitutes the buckling inducing portion 36 .
  • the low flexibility portion 50 can be made of, for example, metal such as stainless steel or aluminum alloy, or ceramic material such as silicon nitride, alumina, or zirconia.
  • the highly flexible portion 52 can be made of, for example, general-purpose plastics such as polyethylene (PE) or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), or engineering plastics such as polyacetal (POM) or polycarbonate (PC). .
  • PE polyethylene
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • PC polycarbonate
  • This modification can also induce buckling at a fixed position. Therefore, the same effects as those of the embodiment can be obtained.
  • the tapered portion 38 can also be provided in this modified example.
  • Embodiments may be specified by items described below.
  • a green compact transport mechanism (8) a conveying path (18) for a green compact (14) in which the powder (16) is compression-molded into a sheet
  • an extrusion section (26) for sending the green compact (14) to the downstream side of the conveying path (18) by pushing the green compact (14)
  • a buckling inducing part (36) arranged in the conveying path (18) and locally flexing the powder compact (14) to induce buckling at the relevant location
  • a green compact transport mechanism (8) a green compact transport mechanism
  • the conveying path (18) has a tunnel shape extending in the conveying direction (A) of the green compact (14),
  • the buckling-inducing portion (36) is composed of a locally raised portion of the ceiling surface (24) of the conveying path (18), 2.
  • the buckling-inducing portion (36) has a tapered portion (38) whose height decreases toward the downstream side of the conveying path (18), 2.
  • the conveying path (18) has a tunnel shape extending in the conveying direction (A) of the green compact (14),
  • the buckling-inducing portion (36) is composed of a locally opened portion of the ceiling surface (24) of the conveying path (18), 2.
  • the conveying path (18) has a tunnel shape extending in the conveying direction (A) of the green compact (14),
  • the buckling-inducing part (36) is composed of a locally increased flexibility of the ceiling surface (24) of the transport path (18), 2.
  • the removing part (42) has a cutting part (44) that separates the buckling part (30) from other parts, and a recovering part (46) that recovers the separated buckling part (30), 7.
  • the present disclosure can be used for a green compact conveying mechanism and a green compact forming apparatus.
  • compaction molding device 6 press roll, 8 compaction conveying mechanism, 14 compact, 16 powder, 18 conveying path, 24 ceiling surface, 26 extruding section, 30 buckling section, 36 buckling inducing section, 38 taper portion, 40 sensor, 42 removal portion, 44 cutting portion, 46 recovery portion.

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Abstract

圧粉体搬送機構８は、粉体がシート状に圧縮成形された圧粉体１４の搬送路１８と、圧粉体１４を押し出すことで圧粉体１４を搬送路１８の下流側に送る押出部と、搬送路に配置され、圧粉体を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する座屈誘発部３６とを備える。

Description

圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置
　本開示は、圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置に関する。
　特許文献１には、原材料の粉体を加圧ロールに通して板状に成形し、成形した圧粉体をコンベアで加熱圧縮ユニットまで搬送し、圧粉体を加熱圧縮ユニットで加熱、加圧して焼結体を製造する粉体焼結装置が開示されている。
特開２０１９－１５７２２７号公報
　物品の搬送機構として一般的であるコンベアは、コンベア自体が駆動系を備えるため、構造が複雑で比較的高額である。このため、コンベアを搭載した粉体焼結装置の構造の複雑化や高額化を招き得る。これに対し、加圧ロールの押出力を圧粉体の搬送に利用すれば、搬送機構ひいては搬送機構を搭載する装置の構造の簡略化と低コスト化を図ることができる。
　しかしながら、加圧ロールの押出力で圧粉体を搬送する場合、搬送路の詰まり等が起こると圧粉体が撓み、やがては座屈に至るおそれがある。圧粉体に座屈が生じると、加圧ロールの押出力が座屈箇所より下流側に均等に伝わりにくくなる。この結果、圧粉体の搬送が停滞してしまう。一方で、圧粉体のどの部分に座屈が発生するかは、把握することが困難である。このため、圧粉体の搬送が停滞する度に、座屈した部分を探し出して除去しなければならない。圧粉体の搬送距離は１０ｍ以上もの長距離となる場合もあるため、圧粉体搬送の復旧に大きな手間と時間がかかり、搬送機構の稼働率が低下し得る。
　本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、搬送機構の稼働率の向上を図る技術を提供することにある。
　本開示のある態様は、圧粉体搬送機構である。この機構は、粉体がシート状に圧縮成形された圧粉体の搬送路と、圧粉体を押し出すことで圧粉体を搬送路の下流側に送る押出部と、搬送路に配置され、圧粉体を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する座屈誘発部とを備える。
　本開示の他の態様は、圧粉体成形装置である。この装置は、粉体をシート状に圧縮成形するプレスロールと、上記態様の圧粉体搬送機構と、を備え、プレスロールが圧粉体搬送機構の押出部を兼ねる。
　以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。
　本開示によれば、搬送機構の稼働率の向上を図ることができる。
図１（Ａ）は、実施の形態に係る圧粉体成形装置を模式的に示す斜視図である。図１（Ｂ）は、搬送路の断面図である。 図２（Ａ）～図２（Ｃ）は、搬送路内の圧粉体の様子を示す模式図である。 図３（Ａ）～図３（Ｄ）は、圧粉体の搬送の復旧作業を説明するための模式図である。 図４（Ａ）～図４（Ｃ）は、圧粉体搬送機構の構成および動作を説明するための模式図である。 図５（Ａ）は、変形例１に係る圧粉体搬送機構の構成を説明するための模式図である。図５（Ｂ）は、変形例２に係る圧粉体搬送機構の構成を説明するための模式図である。
　以下、本開示を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、本開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも本開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
　図１（Ａ）は、実施の形態に係る圧粉体成形装置１を模式的に示す斜視図である。図１（Ｂ）は、搬送路１８の断面図である。圧粉体成形装置１は、ホッパー２と、フィーダー４と、プレスロール６と、圧粉体搬送機構８と、予備加熱炉１０と、熱プレスロール１２とを備える。
　ホッパー２は、圧粉体１４の原材料となる粉体１６を貯留する。粉体１６の材料は、例えば、粒子径が１００μｍよりも小さい粒子の集合体であり、その粒子径の分布は特に制限されない。
　粉体１６は、ホッパー２からフィーダー４に供給される。フィーダー４は、公知のスクリューフィーダー等で構成することができる。フィーダー４は、プレスロール６に粉体１６を供給する。本実施の形態のプレスロール６は、所定の間隔をあけて配置される一対のロールで構成される。一対のロールの間を粉体１６が通ることで、粉体１６がシート状に圧縮成形される。これにより、シート状の圧粉体１４が得られる。プレスロール６によって粉体１６を押し固めて圧粉体１４を成形することで、搬送しても実質的に崩れない強度が圧粉体１４に付与される。圧粉体１４は、プレスロール６から搬送路１８に連続的に送り出される。したがって、圧粉体１４は、搬送方向Ａに長い帯状である。
　本実施の形態の搬送路１８は、圧粉体１４の搬送方向Ａに延びるトンネル状であり、圧粉体１４の進行をガイドする。搬送路１８をトンネル状とすることで、搬送中の圧粉体１４の形状を保ちやすくすることができる。一例として搬送路１８は、水平に延びる。
　搬送路１８は、床面２０、一対の側面２２および天井面２４を有する。圧粉体１４は、床面２０上を搬送方向Ａに摺動する。一対の側面２２は、搬送方向Ａと直交する圧粉体１４の幅方向Ｂに並ぶ。天井面２４は、搬送方向Ａおよび幅方向Ｂと直交する垂直方向Ｃにおいて床面２０と対向する。床面２０、一対の側面２２および天井面２４によって、圧粉体１４の通路が形成される。圧粉体１４が通路内をスムーズに進行できるように、一対の側面２２の間隔は圧粉体１４の幅方向Ｂの寸法よりも若干大きく設定される。また、床面２０と天井面２４との間隔は、圧粉体１４の垂直方向Ｃの寸法よりも若干大きく設定される。したがって、圧粉体１４と天井面２４との間には、隙間が形成される。
　搬送路１８は、圧粉体搬送機構８を構成する。圧粉体搬送機構８は、搬送路１８に加えて、押出部２６を備える。押出部２６は、圧粉体１４を搬送方向Ａに押し出すことで、圧粉体１４を搬送路１８の下流側に送る。本実施の形態では、プレスロール６が圧粉体搬送機構８の押出部２６を兼ねている。なお、プレスロール６とは別に押出部２６が設けられてもよい。圧粉体搬送機構８の構造については、後に詳細に説明する。
　圧粉体１４は、搬送路１８を経て予備加熱炉１０に到達する。予備加熱炉１０は、熱プレスロール１２で圧粉体１４を加熱圧縮する前に、所定温度、例えば４００℃以上８００℃以下程度まで圧粉体１４を加熱する。予備加熱炉１０は、公知のヒータ等で構成することができる。予備加熱炉１０で加熱された圧粉体１４は、熱プレスロール１２に供給される。一例としての熱プレスロール１２は、垂直方向Ｃに所定の間隔をあけて配置される一対のロールで構成される。各ロールはそれぞれヒータを内蔵し、表面が所定温度、例えば４００℃以上８００℃以下程度まで加熱される。圧粉体１４は、一対のロールの間を通ることで、加熱および加圧されて焼結体となる。
　続いて、搬送中の圧粉体１４に起こる座屈について説明する。図２（Ａ）～図２（Ｃ）は、搬送路１８内の圧粉体１４の様子を示す模式図である。圧粉体１４の搬送障害が生じると、図２（Ａ）に示すように、圧粉体１４には上流側から押出部２６（プレスロール６）による押出力Ｆ１がかかり、下流側から押出力Ｆ１と逆方向の反力Ｆ２がかかる。搬送障害の例としては、圧粉体１４から脱落した一部の粉体１６が溜まる等して起こる、搬送路１８の詰まりが挙げられる。また、熱プレスロール１２の停止が挙げられる。また、プレスロール６と熱プレスロール１２の回転速度の差、言い換えれば圧粉体１４の搬送速度の差が挙げられる。また、熱プレスロール１２によって圧粉体１４が展延する際に、一部が上流側に向かって延びることが挙げられる。
　圧粉体１４に押出力Ｆ１および反力Ｆ２がかかると、圧粉体１４の一部分が天井面２４との隙間に逃げるように変形し、撓み部２８が形成される。圧粉体１４には、周囲よりも密度の低い部分や厚みの薄い部分を起点に変形して撓み部２８が形成される傾向がある。押出力Ｆ１は、撓み部２８より下流側に実質的に均等に伝わる。このため、撓み部２８が形成された段階であれば、圧粉体１４の搬送を継続することができる。したがって、搬送障害が解消して反力Ｆ２が消失したり、圧粉体１４の剛性に対して反力Ｆ２が小さい場合は、図２（Ｂ）に示すように、撓み部２８がそれ以上成長することなく、圧粉体１４の搬送が継続され得る。
　一方、発生した反力Ｆ２が圧粉体１４の剛性を上回る場合は、図２（Ｃ）に示すように、撓み部２８が成長して座屈に至る。つまり、圧粉体１４は、撓んだ部分が折れて崩れてしまう。複数の撓み部２８が形成されている場合は、典型的には最も撓み量の大きい撓み部２８が座屈に至る。圧粉体１４に座屈部３０が形成されると、押出力Ｆ１が座屈部３０より下流側に均等に伝わりにくくなる。この結果、圧粉体１４の搬送が停滞してしまう。このため、座屈部３０を除去して圧粉体１４の搬送を復旧させる必要がある。
　図３（Ａ）～図３（Ｄ）は、圧粉体１４の搬送の復旧作業を説明するための模式図である。図３（Ａ）に示すように、圧粉体１４に座屈部３０が形成された場合、押出部２６が停止させられた後、図３（Ｂ）に示すように座屈部３０が切除される。このとき、座屈箇所より上流側の一部分、および座屈箇所より下流側の一部分も、座屈部３０として切除される。座屈部３０より上流側に位置する上流部３２の端面３２ａと、座屈部３０より下流側に位置する下流部３４の端面３４ａとは、互いに並行な面となるように整えられる。好ましくは、端面３２ａおよび端面３４ａは、搬送方向Ａに対して垂直な面となるように整えられる。
　この状態で、図３（Ｃ）に示すように、押出部２６による上流部３２の押し出しが再開される。これにより、上流部３２が下流部３４に接近していく。そして、図３（Ｄ）に示すように、上流部３２の端面３２ａが下流部３４の端面３４ａに当接する。この結果、押出部２６からの押出力Ｆ１が下流部３４にも均等に伝わるようになり、圧粉体１４全体の搬送が再開される。
　従来の搬送機構では、上述した復旧作業を使用者が手作業で実施していた。すなわち使用者は、押出部２６を停止させ、搬送路１８を分解して内部を露出させ、座屈部３０の位置を特定し、座屈部３０を手作業で切除して押出部２６の駆動を再開させていた。このため、復旧作業は非常に煩雑で作業負担が大きく、また長時間を要していた。
　これに対し、本実施の形態に係る圧粉体搬送機構８は、以下の構成を備えることで上述した課題の解決を図っている。図４（Ａ）～図４（Ｃ）は、圧粉体搬送機構８の構成および動作を説明するための模式図である。図４（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る圧粉体搬送機構８は、座屈誘発部３６を備える。
　座屈誘発部３６は、搬送路１８に配置され、圧粉体１４を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する。座屈誘発部３６は、押出部２６（図１参照）よりも下流側の任意の位置に設けることができる。本実施の形態の座屈誘発部３６は、搬送路１８のトンネルの天井面２４が局所的に高くなった部分で構成される。つまり、天井面２４に設けられた凹部が座屈誘発部３６を構成している。
　圧粉体１４に押出力Ｆ１および反力Ｆ２が入力されると、圧粉体１４の複数箇所で、撓み部２８につながる変形が起こり始め得る。これらの圧粉体１４の変形は、天井面２４によって少なくとも一時的に抑えられる。一方で、天井面２４は、座屈誘発部３６において局所的に高くなっている。このため圧粉体１４は、座屈誘発部３６の設置箇所以外では天井面２４によって変形が抑えられている間も、座屈誘発部３６の設置箇所では変形し続ける。この結果、座屈誘発部３６の設置箇所に意図的に撓み部２８を形成することができる。そして、撓み部２８は、さらに成長して座屈に至る。すなわち、座屈誘発部３６によって座屈が誘発される。
　圧粉体１４の物性（密度や厚み）に起因する撓みやすさの差に比べて、天井面２４による押さえ込みの有無に起因する撓みやすさの差の方が遥かに大きい。このため、天井面２４の一部を高くして、これを座屈誘発部３６とすることで、座屈誘発部３６によって高い頻度で座屈を誘発することができる。これにより、座屈部３０の形成箇所を限定でき、復旧作業にかかる負担の軽減や時間の短縮が可能となる。
　また、本実施の形態の座屈誘発部３６は、搬送路１８の下流側に向かうほど高さが低くなるテーパ部３８を有する。テーパ部３８は、座屈誘発部３６とこれより下流側の部分との境界に設けられ、下流側に向かうほど高さが低くなるように傾斜している。反力Ｆ２の消失等によって撓み部２８が座屈に至らなかった場合、この撓み部２８は、座屈誘発部３６よりも下流側に搬送される。このとき撓み部２８は、テーパ部３８に当接することで、その頂部が徐々に押さえ付けられながら下流側に進んでいく。これにより、天井面２４の段差で撓み部２８が削られて、粉体１６が脱落することを抑制することができる。
　また、本実施の形態の圧粉体搬送機構８は、センサ４０と、除去部４２とを備える。センサ４０は、座屈誘発部３６における座屈の発生を検知する。センサ４０は、座屈部３０の形成を検知できるものであれば特に限定されないが、例えば、圧電センサやひずみセンサ等の公知の圧力センサで構成することができる。一例としてセンサ４０は、搬送路１８の外表面における座屈誘発部３６に対応する領域に設置される。そして、座屈部３０が座屈誘発部３６を押圧した際の圧力を検知する。なお、センサ４０は、搬送路１８の内側に設置されてもよい。この場合、例えば座屈部３０が直にセンサ４０を押圧した際の圧力が検知される。センサ４０は、検知結果を示す信号を除去部４２に送る。
　除去部４２は、センサ４０の検知結果に応じて座屈部３０を除去する。本実施の形態の除去部４２は、切断部４４と、回収部４６と、制御部４８とを有する。切断部４４は、座屈部３０を隣接する他の部分（つまり、上流部３２と下流部３４）から切り離す。一例としての切断部４４は、座屈誘発部３６に対して進退可能な一対の切断刃で構成される。一対の切断刃は、座屈誘発部３６を挟むようにして搬送方向Ａに並んで配置される。回収部４６は、切断部４４によって切り離された座屈部３０を回収する。一例としての回収部４６は、座屈誘発部３６と対向する床面２０がスライドする構造を有する。つまり、座屈誘発部３６と対向する床面２０は開閉床となっている。床面２０がスライドすることで、搬送路１８の内外をつなぐ回収穴４６ａが形成される。そして、回収穴４６ａから座屈部３０が落下することで、座屈部３０が回収される。なお、床面２０は、ヒンジを支点に回動することで回収穴４６ａを開閉してもよい。つまり、回収穴４６ａにはスライド扉が設けられてもよいし、ヒンジ扉が設けられてもよい。
　切断部４４および回収部４６の駆動は、制御部４８によって制御される。つまり制御部４８は、切断刃の進退と、床面２０のスライドとを制御する。制御部４８は、ハードウェア構成としてはコンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や回路で実現され、ソフトウェア構成としてはコンピュータプログラム等によって実現される。制御部４８がハードウェアおよびソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には当然に理解されるところである。
　図４（Ａ）に示すように、座屈部３０が形成されると、制御部４８はセンサ４０からの信号を受けて座屈部３０の発生を把握することができる。制御部４８は座屈部３０の発生を把握すると、図４（Ｂ）に示すように、回収部４６をスライドさせて回収穴４６ａを出現させる。また、回収穴４６ａから切断部４４を座屈誘発部３６に向けて進出させる。これにより、座屈部３０と上流部３２との境界、および座屈部３０と下流部３４との境界が切断され、座屈部３０が切り離される。切り離された座屈部３０は、回収穴４６ａから落下して回収される。その後、制御部４８は、図４（Ｃ）に示すように切断部４４を座屈誘発部３６から退避させ、回収部４６をスライドさせて回収穴４６ａを塞ぐ。この結果、圧粉体１４の搬送を再開可能な状態となる。
　押出部２６は、座屈部３０が形成されると停止させられ、座屈部３０の除去が完了すると駆動が再開される。この押出部２６の制御は、制御部４８によって実行されてもよいし、他の制御部によって実行されてもよい。また、回収部４６は、開閉扉とともにあるいは開閉扉に代えて、切り離された座屈部３０を吸引する機構を備えてもよい。また、座屈誘発部３６は、複数設けられてもよい。
　以上説明したように、本実施の形態に係る圧粉体搬送機構８は、粉体１６がシート状に圧縮成形された圧粉体１４の搬送路１８と、圧粉体１４を押し出すことで圧粉体１４を搬送路１８の下流側に送る押出部２６と、搬送路１８に配置され、圧粉体１４を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する座屈誘発部３６とを備える。このように、座屈誘発部３６を設けることで、搬送中の圧粉体１４に反力Ｆ２が入力され、当該反力Ｆ２が圧粉体１４の剛性を上回った際に圧粉体１４の決まった箇所に座屈部３０を形成できる。これにより、圧粉体１４の搬送の復旧作業にかかる負担を軽減でき、また作業時間を短縮することができる。よって、圧粉体搬送機構８の稼働率を向上させることができる。また、この結果、圧粉体搬送機構８を搭載する圧粉体成形装置１のスループットを向上させることができる。
　また、本実施の形態の搬送路１８は、圧粉体１４の搬送方向Ａに延びるトンネル状である。これにより、圧粉体１４の搬送中にその形状を維持しやすくすることができる。また、座屈誘発部３６は、搬送路１８の天井面２４が局所的に高くなった部分で構成される。これにより、簡単な構造で座屈の誘発を実現することができる。
　また、座屈誘発部３６は、搬送路１８の下流側に向かうほど高さが低くなるテーパ部３８を有する。これにより、座屈誘発部３６で形成された撓み部２８が座屈に至ることなく下流側に移動する際に、撓み部２８の高さを徐々に下げながら下流側に進入させることができる。よって、撓み部２８の頂部が削られて粉体１６が脱落することを抑制することができる。この結果、搬送路１８の詰まりの発生を抑制することができる。
　また、本実施の形態の圧粉体搬送機構８は、座屈誘発部３６における座屈の発生を検知するセンサ４０と、センサ４０の検知結果に応じて座屈部３０を除去する除去部４２とを備える。また、除去部４２は、座屈部３０を他の部分から切り離す切断部４４と、切り離された座屈部３０を回収する回収部４６とを有する。これにより、座屈部３０の除去作業を自動化することができる。よって、圧粉体１４の搬送の復旧作業にかかる負担をより軽減でき、また作業時間をより短縮することができる。この結果、圧粉体搬送機構８の稼働率をさらに向上させることができる。
　以上、本開示の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本開示を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本開示の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された本開示の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本開示の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
（変形例１）
　図５（Ａ）は、変形例１に係る圧粉体搬送機構８の構成を説明するための模式図である。本変形例の圧粉体搬送機構８は、搬送路１８の天井面２４が局所的に開放された部分で構成される座屈誘発部３６を有する。つまり、天井面２４に設けられた貫通孔が座屈誘発部３６を構成している。本変形例によっても、決まった位置に座屈を誘発することができる。よって、実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例でもテーパ部３８を設けることができる。
（変形例２）
　図５（Ｂ）は、変形例２に係る圧粉体搬送機構８の構成を説明するための模式図である。本変形例の圧粉体搬送機構８は、搬送路１８の天井面２４の可撓性が局所的に高くなった部分で構成される座屈誘発部３６を有する。つまり、天井面２４は、低可撓性部５０と、低可撓性部５０よりも可撓性の高い高可撓性部５２とを有する。そして、高可撓性部５２が座屈誘発部３６を構成している。低可撓性部５０は、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金といった金属、または窒化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス材料等で構成することができる。高可撓性部５２は、例えば汎用プラスチックであるポリエチレン（ＰＥ）やアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、エンジニアリングプラスチックであるポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）といった樹脂等で構成することができる。本変形例によっても、決まった位置に座屈を誘発することができる。よって、実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例でもテーパ部３８を設けることができる。
　実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
［項目１］
　粉体（１６）がシート状に圧縮成形された圧粉体（１４）の搬送路（１８）と、
　圧粉体（１４）を押し出すことで圧粉体（１４）を搬送路（１８）の下流側に送る押出部（２６）と、
　搬送路（１８）に配置され、圧粉体（１４）を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する座屈誘発部（３６）と、を備える、
圧粉体搬送機構（８）。
［項目２］
　搬送路（１８）は、圧粉体（１４）の搬送方向（Ａ）に延びるトンネル状であり、
　座屈誘発部（３６）は、搬送路（１８）の天井面（２４）が局所的に高くなった部分で構成される、
項目１に記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目３］
　座屈誘発部（３６）は、搬送路（１８）の下流側に向かうほど高さが低くなるテーパ部（３８）を有する、
項目２に記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目４］
　搬送路（１８）は、圧粉体（１４）の搬送方向（Ａ）に延びるトンネル状であり、
　座屈誘発部（３６）は、搬送路（１８）の天井面（２４）が局所的に開放された部分で構成される、
項目１に記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目５］
　搬送路（１８）は、圧粉体（１４）の搬送方向（Ａ）に延びるトンネル状であり、
　座屈誘発部（３６）は、搬送路（１８）の天井面（２４）の可撓性が局所的に高くなった部分で構成される、
項目１に記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目６］
　座屈誘発部（３６）における座屈の発生を検知するセンサ（４０）と、
　センサ（４０）の検知結果に応じて座屈部（３０）を除去する除去部（４２）と、
を備える、
項目１乃至５のいずれかに記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目７］
　除去部（４２）は、座屈部（３０）を他の部分から切り離す切断部（４４）と、切り離された座屈部（３０）を回収する回収部（４６）と、を有する、
項目６に記載の圧粉体搬送機構（８）。
［項目８］
　粉体（１６）をシート状に圧縮成形するプレスロール（６）と、
　項目１乃至８のいずれかに記載の圧粉体搬送機構（８）と、を備え、
　プレスロール（６）が圧粉体搬送機構（８）の押出部（２６）を兼ねる、
圧粉体成形装置（１）。
　本開示は、圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置に利用することができる。
　１　圧粉体成形装置、　６　プレスロール、　８　圧粉体搬送機構、　１４　圧粉体、　１６　粉体、　１８　搬送路、　２４　天井面、　２６　押出部、　３０　座屈部、　３６　座屈誘発部、　３８　テーパ部、　４０　センサ、　４２　除去部、　４４　切断部、　４６　回収部。

Claims (8)

  1. 　粉体がシート状に圧縮成形された圧粉体の搬送路と、
    　前記圧粉体を押し出すことで前記圧粉体を前記搬送路の下流側に送る押出部と、
    　前記搬送路に配置され、前記圧粉体を局所的に撓みやすくして当該箇所に座屈を誘発する座屈誘発部と、を備える、
    圧粉体搬送機構。
  2. 　前記搬送路は、前記圧粉体の搬送方向に延びるトンネル状であり、
    　前記座屈誘発部は、前記搬送路の天井面が局所的に高くなった部分で構成される、
    請求項１に記載の圧粉体搬送機構。
  3. 　前記座屈誘発部は、前記搬送路の下流側に向かうほど高さが低くなるテーパ部を有する、
    請求項２に記載の圧粉体搬送機構。
  4. 　前記搬送路は、前記圧粉体の搬送方向に延びるトンネル状であり、
    　前記座屈誘発部は、前記搬送路の天井面が局所的に開放された部分で構成される、
    請求項１に記載の圧粉体搬送機構。
  5. 　前記搬送路は、前記圧粉体の搬送方向に延びるトンネル状であり、
    　前記座屈誘発部は、前記搬送路の天井面の可撓性が局所的に高くなった部分で構成される、
    請求項１に記載の圧粉体搬送機構。
  6. 　前記座屈誘発部における前記座屈の発生を検知するセンサと、
    　前記センサの検知結果に応じて座屈部を除去する除去部と、
    を備える、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧粉体搬送機構。
  7. 　前記除去部は、前記座屈部を他の部分から切り離す切断部と、切り離された前記座屈部を回収する回収部と、を有する、
    請求項６に記載の圧粉体搬送機構。
  8. 　粉体をシート状に圧縮成形するプレスロールと、
    　請求項１乃至７のいずれか１項に記載の圧粉体搬送機構と、を備え、
    　前記プレスロールが前記圧粉体搬送機構の前記押出部を兼ねる、
    圧粉体成形装置。
PCT/JP2022/001548 2021-03-03 2022-01-18 圧粉体搬送機構および圧粉体成形装置 WO2022185754A1 (ja)

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