JP2010142863A - 粉末フィーダ - Google Patents

Abstract

【課題】フィーダボックスの前進時に生じる粉末密度の偏りを抑制するとともに、フィーダボックス内での粉末の流動状態やフィーダボックスの動きに抵抗を生じさせず、円滑な粉末供給を可能とする。
【解決手段】フィーダボックス１１と、フィーダボックス１１の内部空間を進退方向に並ぶ複数の隔室１７に仕切る仕切板２０とを備える粉末フィーダである。仕切板２０を上端部の揺動軸１４を支点として揺動可能に支持し、かつ、ストッパ機構３０により仕切板２０の直立状態から後方への揺動は規制する。直立状態を保持して前進時の粉末Ｐの偏りを防ぎ、粉末充填時や後退時には粉末Ｐの流動状態に応じて仕切板２０が自由に揺動して、粉末Ｐの流動やフィーダボックス１１の動きの抵抗とならないようにして、円滑な粉末充填を可能とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、粉末冶金の技術分野において、原料粉末を圧縮成形する金型内に粉末を供給する粉末フィーダに関する。

粉末冶金による部品製造は、金属を主成分とする原料粉末を、製造すべき部品に近似する形状に圧縮成形し、得られた圧粉体を焼結した後、その焼結体にサイジング等の後処理を施すといった手順でなされている。圧粉体の成形は、図６に示すように、ダイス１のダイス孔内１ａに下側から円筒状の下パンチ４１を挿入してダイス孔１ａ内に部品形状に応じたキャビティを形成し、このキャビティに上方から粉末Ｐを供給し、上パンチ４２を下降させて上下のパンチ４１，４２により粉末Ｐを圧縮してなされる。

キャビティへの粉末Ｐの充填は、粉末Ｐを貯留するホッパからホースを介して粉末の供給を受けているフィーダボックス４３を、ダイス孔１ａの上部開口に対しダイス１の上面に滑動させながら進退させることにより、粉末Ｐをダイス孔１ａ内に落とし込み、かつ、ダイス１の上面ですり切りを行ってキャビティに粉末Ｐを充満させている。

ところで、上記のようなフィーダボックスによる粉末充填においては、フィーダボックスを待機位置からダイス孔に向けて前進させている時（図６では矢印Ｆ方向への移動が前進）に、慣性力によって粉末がフィーダボックス内の後方に圧縮される作用が起こる。このため、フィーダボックス内の粉末の密度に、前側よりも後側の方が高くなるといった偏りが生じる場合がある。このように偏りが生じたまま粉末がキャビティに充填されると、キャビティ内の粉末も同様に偏った状態、すなわち図６でフィーダボックス４３の進退方向における後方側Ａの密度が高くなり、前方側Ｂは粗になるといった状態になる。そして粉末はこのまま圧縮されるため、成形された圧粉体は、密度が不均一な低品質のものとなる。

このような不具合は、仕切板によってフィーダボックス内に進退方向に並ぶ隔室を設け、フィーダボックスの前進時に隔室ごとに粉末が後方への圧縮を受けるようにすることにより、全体として偏りを抑えるといった技術が知られている（特許文献１，２参照）。

特開平６−２５７０７号公報 特開平６−２１０４９５号公報

上記文献に記載されている仕切板（文献２では可動案内板）は、いずれも、フィーダボックスの進退方向に直交する直立状態から前後方向に揺動可能であり、かつ、任意の角度に固定することができる角度調整機能を有している。この角度調整機能を活用することにより、キャビティへの原料粉末の供給方向を適確に制御することができるなどの利点があるとされている。

ところが、フィーダボックス内に供給され、次いでキャビティに落下する粉末は、フィーダボックスの移動に伴って流動方向が変位する場合があり、仕切板がある角度で固定されていると、かえって仕切板によって抵抗を受け、円滑な粉末供給、あるいは円滑なフィーダボックスの動きが損なわれることが懸念される。例えば、キャビティ内への粉末充填が終わってフィーダボックスが後退する時、仕切板が粉末から抵抗を受けて円滑に後退しにくいといったことが推測される。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、フィーダボックスの前進時に生じる粉末密度の偏りを抑制することができるとともに、フィーダボックス内での粉末の流動状態やフィーダボックスの動きに抵抗を生じさせず、円滑な粉末供給を可能とする粉末フィーダを提供することを目的としている。

本発明の粉末フィーダは、ダイスの上面に沿って滑動しながら該ダイスに形成されたダイス孔の開口に対して進退自在に設けられ、前進時に、内部に供給されている粉末をダイス孔内に落下させて充填するフィーダボックスと、このフィーダボックスの内部に設けられ、該フィーダボックスの内部空間を、進退方向に並ぶ複数の隔室に仕切る仕切板と、この仕切板を、上端部を支点として進退方向に揺動可能に支持する揺動軸と、仕切板を、直立状態から進退方向における後退方向への揺動を規制し、かつ、直立状態から進退方向における前進方向への揺動は許容するストッパ機構とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、フィーダボックス前進過程では、仕切板は、慣性力で相対的に後方へ流動しようとする粉末によって後方に押されるが、ストッパ機構によって直立状態から後方へは揺動せず、直立状態が保持される。したがってフィーダボックスが前進する時においては、直立した仕切板で粉末は隔室に分断され、隔室ごとに粉末が後方への圧縮を受ける。このため、フィーダボックスの後部の密度が高くなるといった偏りが生じにくく、密度が概ね均一化される。

次に、フィーダボックスがダイス孔を覆って粉末がダイス孔内に落下する粉末充填過程では、粉末の流動圧力に応じて仕切板が前方に揺動し、粉末はダイス孔内に円滑に流入していく。そして粉末充填が終わりフィーダボックスを後退させる過程では、仕切板は、慣性力で相対的に前方へ流動しようとする粉末によって前方に押される圧力を受け、前方に揺動する。したがって、仕切板が粉末から抵抗を受けることなくフィーダボックスは円滑に後退する。

このように、本発明では、フィーダボックス内の粉末の流動状態に応じて仕切板が適切に揺動するため、ダイス孔内に充填された粉末密度の偏りを抑制することができるとともに、円滑な粉末供給が可能となる。

本発明によれば、フィーダボックスの前進時に生じる粉末密度の偏りを抑制することができるとともに、フィーダボックス内での粉末の流動状態やフィーダボックスの動きに抵抗を生じさせず、粉末供給を円滑に行うことができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］粉末フィーダの構成
図１〜図４は一実施形態の粉末フィーダ１０を示す図であって、図１は斜視図、図２は側断面図、図３は図２のIII-III矢視断面図、図４は図２のIV-IV矢視断面図である。この粉末フィーダ１０は、フィーダボックス１１と、フィーダボックス１１内に設けられた複数の仕切板２０とを備えている。

フィーダボックス１１は、下方が開放している平面視直方体状の箱体で、長手方向両端部の上部は斜めにカットされた形状を呈している。フィーダボックス１１は、図２に示すダイス１の上面に、長手方向に沿って滑動可能に設置される。図５に示すように、フィーダボックス１１はダイス１に形成されているダイス孔１ａに対して前進・後退するよう待機位置から往復動自在に設けられている。

フィーダボックス１１の待機位置は図５（ｃ）においてダイス孔１ａの右方であり、この待機位置から、フィーダボックス１１はダイス１の上面を滑動し、図５（ａ）〜（ｂ）に示すようにダイス孔１ａを覆う粉末充填位置まで進出し、ダイス孔１ａ内に粉末充填がなされる。そして粉末充填後は、図５（ｃ）に示すように待機位置に戻る。フィーダボックス１１は、図示せぬピストン等の駆動機構によって上記の進退動作がなされるようになっている。

フィーダボックス１１の後端側の上部には、粉末導入口１２が形成されている。粉末導入口１２には、原料粉末を貯留する図示せぬホッパから粉末を導入するホース１３が接続されている。粉末は、ホッパからホース１３を経てフィーダボックス１１内に導入され、フィーダボックス１１内で常に充満するように供給される。

このフィーダボックス１１の内部には、フィーダボックス１１の幅方向に延びる複数（この場合４つ）の揺動軸１４が長手方向に等間隔をおいて配設されている。これら揺動軸１４は、図３および図４に示すように比較的長いボルトが用いられ、フィーダボックス１１の高さの中央付近を横断するように設けられている。揺動軸１４は、フィーダボックス１１の一方の側板部１１ａを貫通してフィーダボックス１１内に挿入され、対向する他方の側板部１１ｂを貫通し、先端のねじ部に抜け止めのナット１５が装着されている。揺動軸１４は、側板部１１ａ，１１ｂに、粉末の漏れを防止するシールリング１６を介して回転可能に挿入されている。

上記各揺動軸１４には、仕切板２０の上端部がそれぞれ固定されている。仕切板２０は例えば金属板でできており、上端部を揺動軸１４に巻回し、その巻回部分をかしめたり溶接したりすることにより、揺動軸１４に固定されている。これら仕切板２０は、自然状態では揺動軸１４から真っ直ぐ下方に延びる直立状態となる。そして、直立状態から前方には揺動するが、ストッパ機構３０により、直立状態から後側への揺動が規制されている。これら仕切板２０により、フィーダボックス１１の内部空間は、前後方向に並ぶ複数の隔室１７に仕切られる。なお、仕切板２０は、直立状態での下端部が、後方に若干屈曲している。

図１、図３および図４に示すように、ストッパ機構３０は、揺動軸１４の一端部（側板１１ａ側の端部）に固定された矩形状の爪片３１と、側板の外面に固定されたストッパ板３２とから構成されている。ストッパ板３２はフィーダボックス１１の長手方向に延びており、各揺動軸１４に対応する位置に固定されている。そしてストッパ板３２には、各ストッパ板３２が内部に配される矩形状の切欠き３３が形成されている。

このストッパ機構３０によると、仕切板２０が直立状態の時、爪片３１が切欠き３３の前側の内縁３２ａに当接するようになっており、これにより仕切板２０は直立状態から後方への揺動が規制される。そして、直立状態から前方への揺動は、爪片３１が切欠き３３内を回動可能となっているため、許容される。したがって仕切板２０は直立状態よりも前側の領域において自由に揺動可能となっている。

［２］粉末フィーダの動作ならびにそれに伴う作用効果
次いで、以上の構成からなる一実施形態の粉末フィーダ１０の動作と、それに伴う作用効果を説明する。

図５（ａ）に示すように、フィーダボックス１１が待機位置からダイス孔１ａに向かって前進し始めると、仕切板２０は、慣性力で後方へ流動しようとする粉末Ｐの圧力を受けて後方に揺動するように押される。そして、仕切板２０が直立状態となって爪片３１がストッパ板３２における切欠き３３の前側の内縁３２ａに当接し、それ以上の揺動が規制される。フィーダボックス１１が前進している間はこの状態が保持され、粉末Ｐは各隔室１７に分断され、隔室１７ごとに後方への圧縮応力を受ける。このため、フィーダボックス１１の後部の密度が高くなるといった偏りが生じにくく、粉末Ｐの密度は全体にわたって概ね均一化される。

フィーダボックス１１は、図５（ｂ）に示すようにダイス孔１ａを覆う粉末充填位置に到達し、粉末Ｐがダイス孔１ａ内に落下してダイス孔１ａ内に形成されているキャビティに充填される。この時、粉末導入口１２から導入されてダイス孔１ａに向かう粉末Ｐの流動圧力に応じて仕切板２０が自由に前方に揺動する。これにより、粉末Ｐは仕切板２０から抵抗を受けることなく、ダイス孔１ａ内に円滑に流入していく。

フィーダボックス１１がダイス孔１ａ上で所定の時間停止している間に、ダイス孔１ａ内に粉末Ｐが充満し、キャビティへの粉末充填が完了する。次いで、図５（ｃ）に示すように、フィーダボックス１１は待機位置まで後退させられ、これによってダイス孔１ａ内の粉末Ｐの上面は、フィーダボックス１１によってすり切りがなされダイス１０の上面と面一になる。フィーダボックス１１の後退時には、仕切板２０は、慣性力で相対的に前方へ流動しようとする粉末Ｐから前方に押される圧力を受け、図５（ｃ）に示すように前方に揺動する。また、粉末導入口１２から流入してくる粉末の圧力によっても前方に揺動する。したがって、仕切板２０が粉末Ｐから抵抗を受けることなく円滑にフィーダボックス１１は後退する。

以上のように、本実施形態では、フィーダボックス１１の前進過程では、直立する仕切板２０で複数の隔室１７が形成されて粉末Ｐが前後方向に分断されるため、粉末Ｐの密度の均一化が図られる。したがってキャビティ内に充填された状態でも粉末Ｐの密度は均一となり、その粉末Ｐを圧縮成形して得られる圧粉体も密度は均一となる。その結果、高品質の圧粉体を得ることができる。

また、ダイス孔１ａ上にフィーダボックス１１が到達した粉末充填過程や、フィーダボックス１１の後退過程では、フィーダボックス１１内の粉末Ｐの流動状態に応じて仕切板２０が適切に揺動するため、ダイス孔１ａ内への粉末Ｐの流入やフィーダボックス１１の動きが円滑に行われる。

本発明の一実施形態に係る粉末フィーダのフィーダボックスを透視した斜視図である。 一実施形態の粉末フィーダの側断面図である。 図２のIII-III矢視断面図である。 図２のIV-IV矢視断面図である。 一実施形態の粉末フィーダの動作過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す側断面図である。 従来の粉末供給形態を示す側断面図である。

符号の説明

１…ダイス、１ａ…ダイス孔、１０…粉末フィーダ、１１…フィーダボックス、１４…揺動軸、１７…隔室、２０…仕切板、３０…ストッパ機構、Ｐ…粉末。

Claims (1)

1. ダイスの上面に沿って滑動しながら該ダイスに形成されたダイス孔の開口に対して進退自在に設けられ、前進時に、内部に供給されている粉末を前記ダイス孔内に落下させて充填するフィーダボックスと、
   このフィーダボックスの内部に設けられ、該フィーダボックスの内部空間を、前記進退方向に並ぶ複数の隔室に仕切る仕切板と、
   この仕切板を、上端部を支点として前記進退方向に揺動可能に支持する揺動軸と、
   前記仕切板を、直立状態から前記進退方向における後退方向への揺動を規制し、かつ、直立状態から前記進退方向における前進方向への揺動は許容するストッパ機構と
   を備えることを特徴とする粉末フィーダ。

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