JP4655729B2

JP4655729B2 - 粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置、及び、製造方法

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Publication number: JP4655729B2
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Inventors: 康宏勝川; 恵英竹本; 和通中谷
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Description

本発明は、粉末冶金技術に関するものであり、より詳しくは、成形金型にて金属粉末を押し固めてなる金属粉末成形体の製造装置、及び、製造方法に関するものである。

金属粉末を用いた粉末冶金においては、金属粉末を成形金型にて押し固めて金属粉末成形体を成形し、該金属粉末成形体を熱処理することにより製品が製造される。
そして、この粉末冶金においては、従来、前記成形金型に充填する金属粉末の充填量が一定とならないことが原因で、寸法不良、密度不良、割れ不良といった不具合が発生していた。この不具合に対し、金属粉末の流動性の向上によって成形金型内へ充填する金属粉末の充填量の均一化を図る技術が提案されており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。

また、粉末冶金を行う装置には、特許文献１においても開示されるように、金属粉末を貯蔵するホッパーと、該ホッパーからパイプを介して金属粉末が供給される粉箱（フィーダカップ）と、該粉箱内の金属粉末が充填される成形金型とを具備して構成されるものがある。そして、特許文献１では、前記パイプ、粉箱の双方又はいずれか一方に不活性ガスを供給することにより、金属粉末の流動性を向上させることとしている。
特開２００３−２１３３０３号公報

以上に述べたように、金属粉末の流動性を向上させることによれば、充填量の均一化について一定の効果を得ることが期待できる。ただし、この場合における充填量の均一化は、充填量を体積基準（充填される金属粉末の体積）とした場合にのみ「均一」であるといえ、重量基準では「均一」とはいえないものと考えられる。
即ち、成形金型の金型内空間の体積は一定であり、金属粉末の流動性の向上によれば、金属粉末が摩擦の影響を受けることなく金型内空間に充填されるため、体積基準で考えると、充填量の均一化は図れるものといえる。しかし、充填される金属粉末の体積が同一であっても、充填された金属粉末の密度が同一でなければ、製品重量にバラツキが生じることになる。この点につき、上記の流動性向上の策を採用した場合でも、金属粉末成形体の重量に実際にはバラツキが生じることが確認されている。
そこで、発明者等は、重量と体積の両方を基準とする、即ち、密度基準における充填量の均一化を図る検討を行い、金属粉末の有する電荷（電気量）に着目した。

図１４のグラフは、金属粉末を入れた樹脂容器を振動させ、金属粉末に静電気（摩擦電気）を帯電させた場合における、樹脂容器の振動時間（秒）と、金属粉末の密度（ｇ／ｃｍ³）の関係を測定した結果を表したものである。この結果から、金属粉末の振動時間の増加に応じて密度が減少することが解り、また、このことから、金属粉末の有する電荷が大きくなるほど金属粉末の密度が減少するといった、電荷と密度の関連性を確認することができる。

そして、金属粉末の電荷と密度の関連性からすれば、仮に、金属粉末の電荷を一定にすることができれば、金属粉末の密度を一定とすることができることとなり、成形金型に充填される金属粉末の充填量の均一化も図れることになる。

そこで、本発明は、以上のような金属粉末の電荷と密度の関係に着目し、前記電荷をコントロールすることによって、成形金型に充填される金属粉末の充填量（密度）を一定にするための技術を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記成形金型内に充填される金属粉末の電荷をある一定の値に設定する電荷調整装置とを具備し、
前記電荷調整装置は、金属粉末の電荷を検出するセンサを備え、
前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

また、請求項２に記載のごとく、
ホッパー内の金属粉末を送出する第一工程と、
送出された金属粉末に所定の電荷を付与し、金属粉末の電荷を検出するセンサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程と、
成形金型に金属粉末を充填する第三工程と、
前記成形金型に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体を成形する第四工程と、
を有する粉末冶金における金属粉末成形体の製造方法とする。

また、請求項３に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記ホッパーと粉箱の間に介設され、前記ホッパーから送出される金属粉末が投入される容器と、
前記容器内に設けられる電極と、
前記電極に電荷を供給する電荷供給装置と、
前記容器内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記容器に設けられ、金属粉末の電荷を検出するためのセンサと、
前記容器の下部開口部を開放するための開閉蓋と、
前記開閉蓋を動作させるためのアクチュエータと、
前記電荷供給装置、前記スイッチ、及び前記開閉蓋を動作させるためのアクチュエータを制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

また、請求項４に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱に設けられ、金属粉末の電荷を検出するためのセンサと、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
を具備する粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置であって、
前記アクチュエータにて、前記粉箱を振動させることにより、粉箱内の金属粉末に摩擦による電荷を付与し、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、
前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する構成とする、粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

また、請求項５に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられる電極と、
前記電極に電荷を供給する電荷供給装置と、
前記粉箱内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記電荷供給装置、スイッチを制御する制御装置と、
を具備し、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記電荷供給装置及び、前記スイッチの入り切りを制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、
前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

また、請求項６に記載のごとく、
ホッパー内の金属粉末を送出する第一工程と、
送出された金属粉末の電荷を低減し、金属粉末の電荷を検出するセンサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程と、
成形金型に金属粉末を充填する第三工程と、
前記成形金型に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体を成形する第四工程と、
を有する粉末冶金における金属粉末成形体の製造方法とする。

また、請求項７に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記スイッチ、及び、前記アクチュエータの動作を制御する制御装置を具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記スイッチの入り切りを制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、
前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

また、請求項８に記載のごとく、
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられる除電イオン発生電極と、
前記除電イオン発生電極に除電イオンを供給する除電イオン発生装置と、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記除電イオン発生装置と、前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記除電イオン発生装置を制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置とする。

以上の請求項１に記載の発明では、金属粉末の電荷をある一定の値に設定することで、成形金型に充填された金属粉末の密度を一定に保つことが可能となり、成形される金属粉末成形体の重量の均一化、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

また、請求項２乃至請求項５に記載の発明では、金属粉末に電荷を付与させる、即ち、帯電させることにより、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、これにより、成形の度毎に成形金型に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一にすることができ、成形される金属粉末成形体の重量の均一化、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

また、請求項６乃至請求項８に記載の発明では、金属粉末の有する電荷を低減する、即ち、除電することにより、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、これにより、成形の度毎に成形金型に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一にすることができ、成形される金属粉末成形体の重量の均一化、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

本発明に係る金属粉末成形体の製造方法においては、以下の実施例および参考例に述べるように、金属粉末に電荷を付与する工程（実施例１〜３、参考例１〜３）、または、金属粉末中の電荷を低下させる除電工程（実施例４〜５、参考例４〜５）を採用することにより、金属粉末の電荷をある一定の値に設定するようにして、成形金型に充填された金属粉末の密度を一定に保つことを特徴とするものである。

図１は、本参考例に係る金属粉末成形体の製造方法を実施するための装置構成例について示すものであり、金属粉末２０を貯蔵するホッパー１と、前記ホッパー１から送出される金属粉末を収容する粉箱３と、前記粉箱３内の金属粉末が充填される成形金型５と、前記粉箱３を前記成形金型５の位置まで移動させるアクチュエータ４とを具備して構成されている。

ホッパー１内には原料となる金属粉末２０が貯蔵され、該金属粉末２０は、電荷調整装置２によって電荷を調整された後に粉箱３内へと供給される。
また、前記ホッパー１には、金属粉末送出シュート１ａが設けられ、該金属粉末送出シュート１ａから金属粉末が送出される。
また、粉箱３には、金属粉末受入シュート３ａが設けられ、該金属粉末受入シュート３ａにて受けられた金属粉末が、粉箱３内へと案内される。

前記粉箱３は、アクチュエータ４によって、図において左右方向に移動するように構成されており、成形金型５の金型内空間５ａの位置まで移動されると、金型内空間５ａの体積とほぼ同体積の金属粉末が、粉箱３から金型内空間５ａ内へと充填されるようになっている。
また、前記粉箱３の上側開口は、蓋体３ｍによって閉じられており、金属粉末の外部への飛散を防止するとともに、後述する金属粉末に付与された電荷が粉箱３の外部への放出を防止することとしている。

前記成形金型５においては、下側成形パンチ５ｂと上側成形パンチ５ｃによって、金型内空間５ａ内の金属粉末が押し固められて、金属粉末成形体６が構成される。この金属粉末成形体６は、下側成形パンチ５ｂを押し上げるか、または、ダイス５ｄを押し下げることにより、成形金型５内から取り出され、図示せぬ熱処理装置により熱処理され、最終製品である粉末冶金製造品が製造される。

そして、上記の装置構成において、前記金属粉末成形体６は、図２に示すプロセスにより製造される。
即ち、ホッパー１内の金属粉末を送出する第一工程Ｓ１１と、送出された金属粉末に所定の電荷を付与して金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程Ｓ１２と、成形金型５に金属粉末を充填する第三工程Ｓ１３と、前記成形金型５に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体６を成形する第四工程Ｓ１４により、金属粉末成形体６が製造されるものである。
以上の製造方法においては、前記第二工程Ｓ１２にて金属粉末に所定の電荷が帯電され、金属粉末は、ある一定の電荷を持った状態で成形金型５内に充填されることになる。このため、成形の度毎に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一とすることができ、成形される金属粉末成形体６の重量を均一にできるのである。

以上のように、参考例１では、金属粉末に所定の電荷を付与して金属粉末を帯電させることにより、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、これにより、成形の度毎に成形金型５に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一にして、成形される金属粉末成形体６の重量の均一化を図るものである。

前記第二工程Ｓ１２にける、金属粉末への電荷の付与は、以下に示す例によって実施することができる。
図３は、前記ホッパー１の金属粉末送出シュート１ａと、前記粉箱３の金属粉末受入シュート３ａとの間に、前記金属粉末送出シュート１ａから送出される金属粉末２０が、前記金属粉末受入シュート３ａに着地するまでに、上下方向に所定の距離Ｌだけ移動することとなる筒型のガイド体２１を設けた構成とするものである。

この構成では、金属粉末２０が金属粉末受入シュート３ａに着地する際に衝撃が生じ、この衝撃によって金属粉末２０に摩擦が生じる。そして、この摩擦によって、金属粉末２０に電荷が付与されることになる。また、前記所定の距離Ｌは、金属粉末２０に確実に電荷が付与されるように、実験によって求まる距離に適宜設定される。また、金属粉末２０の組成や、帯電性等によっても付与される電荷が異なることになるため、このことからも、前記所定の距離Ｌは、金属粉末２０の特性（組成、帯電性等）に応じて適宜設定される。また、金属粉末２０に帯電した電荷は、放電されることになるため、ガイド体２１は、前記金属粉末送出シュート１ａと金属粉末受入シュート３ａの間の経路を閉じた空間（密閉構造）とすることが好適である。

また、前記金属粉末送出シュート１ａには、該金属粉末送出シュート１ａの開口部を開口／閉口するための開閉蓋１ｂが設けられており、該開閉蓋１ｂの開閉動作はアクチュエータ１ｃによって行われるようになっている。このアクチュエータ１ｃによる開閉蓋１ｂの開閉を制御装置１７にて制御することによって、金属粉末受入シュート３ａへ落下される金属粉末２０の量を制御することができるため、この開閉蓋１ｂの開閉によって、落下の衝撃によって金属粉末２０に付与される電荷を制御することができる。
また、前記金属粉末受入シュート３ａと粉箱３の間には、開閉蓋３ｂが設けられており、該開閉蓋３ｂの開閉動作はアクチュエータ３ｃによって行われるようになっている。

以上の構成では、ガイド体２１の距離Ｌ（金属粉末の落下距離）、開閉蓋１ｂの開閉制御（金属粉末の落下量）により、金属粉末２０が金属粉末送出シュート１ａから粉箱３に供給されるまでに金属粉末２０に付与される電荷を設定することができるため、粉箱３内に供給された金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することができる。
そして、以上のようにして粉箱３内の金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

また、以上の構成より、本参考例においては、図１に示す電荷調整装置２は、前記ホッパー１の金属粉末送出シュート１ａと、前記粉箱３の金属粉末受入シュート３ａとの間に、前記金属粉末送出シュート１ａから送出される金属粉末２０が、前記金属粉末受入シュート３ａに着地するまでに、上下方向に所定の距離Ｌだけ移動することとなる筒型のガイド体２１と、前記金属粉末送出シュート１ａと前記ガイド体２１間を連通／分断するための開閉蓋１ｂと、該開閉蓋１ｂを動作させるアクチュエータ１ｃと、前記金属粉末受入シュート３ａと粉箱３間を連通／分断するための開閉蓋３ｂと、該開閉蓋３ｂを動作させるアクチュエータ３ｃと、前記二つのアクチュエータの動作を制御する制御装置１７とを具備して構成されることになる。

尚、図１４のグラフに示すように、数秒間の短時間の摩擦付与が金属粉末の密度変化に大きく影響するものであり、このことから、上記の金属粉末を落下させることにより生じる摩擦によっても、金属粉末の密度変化に大きな変化がもたらされることが期待できる。つまり、落下される金属粉末に、確実な密度変化をもたらすことができ、これに基づく密度の均一化を図ることができる。

本参考例では、図４に示すごとく、参考例１におけるガイド体２１に、通過する（図４においては上方から下方へ落下する）金属粉末２０が通過可能な網目を有する網体２２を設けた構成とするものである。
この構成では、落下する金属粉末２０が前記網体２２に接触する際に生じる衝撃によって、金属粉末２０に電荷を付与することができ、該網体２２を設けない参考例１の場合と比較して、より大きな電荷を金属粉末２０に付与することができる。
尚、本参考例では、二枚の網体２２・２２を設け、金属粉末２０が各網体２２・２２を通過する際に、電荷が付与されるようになっている。この網体２２・２２の素材・構成については、特に限定されるものではないが、網体２２・２２上に金属粉末が滞留しないように、金属粉末を良好に通過させる網目を具備することとすることが好適である。

本参考例では、図５に示すごとく、前記ホッパー１と粉箱３の間に介設され、前記ホッパー１から送出される金属粉末２０が投入される容器２３Ａと、該容器２３Ａを上下方向、及び左右方向のいずれか一方、又は両方に振動させるためのアクチュエータ２４と、前記容器２３Ａの下部開口部を開放するための開閉蓋２３ａと、前記開閉蓋２３ａを動作させるためのアクチュエータ２５と、前記両アクチュエータ２４・２５を制御する制御装置１８を具備する構成とするものである。

この構成では、容器２３Ａをアクチュエータ２４にて振動させることにより、該容器２３Ａ内の金属粉末２０に摩擦に起因する電荷を付与することとするものである。アクチュエータ２４による容器２３Ａの振動動作は、制御装置１８によって所定の動作となるように制御され、これにより、容器２３Ａから粉箱３の金属粉末受入シュート３ａへと供給される金属粉末２０の電荷がある一定の値に設定される。容器２３Ａの振動による金属粉末の電荷の設定が終了すると、制御装置１８は、前記アクチュエータ２５を駆動して開閉蓋２３ａを開き、金属粉末受入シュート３ａへと金属粉末が落下される。

また、金属粉末に付与された電荷がある一定の値となるように、制御装置１８によって、前記アクチュエータ２４による容器２３Ａの振動時間、開閉蓋２３ａ及び上側開閉蓋２３ｂの開閉のタイミングが制御されるものとし、金属粉末が金属粉末受入シュート３ａに落下した段階において有する電荷がある一定の値となるようにしている。

そして、以上のようにして粉箱３内へ供給される金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

尚、容器２３Ａの上側開口部は、アクチュエータ２６によって動作される上側開閉蓋２３ｂにより、必要に応じて開閉されるようになっている。つまり、容器２３Ａが振動される場合には、上側開閉蓋２３ｂは閉じられて、金属粉末の外部への流出が制限される。また、ホッパー１からの金属粉末の供給時には、上側開閉蓋２３ｂは開かれて、容器２３Ａ内への金属粉末の供給が許容されるようになっている。また、上側開閉蓋２３ｂを閉じることにより、容器２３Ａ内を密閉空間とすることが可能となり、電荷の放電を防止することができる。

本実施例では、図６に示すごとく、前記ホッパー１と粉箱３の間に介設され、前記ホッパー１から送出される金属粉末２０が投入される容器２３Ｂと、前記容器２３Ｂ内に設けられ金属粉末とは直接接触しない電極（電極板３０・３０）と、前記電極板３０・３０に電荷を供給する電荷供給装置２７・２７と、前記容器２３Ｂ内に設けられるアース線２９・２９と、前記アース線２９・２９の接地点３１に対する接続の入／切を制御するスイッチ２８と、前記容器２３Ｂの下部開口部を開放するための開閉蓋２３ａと、前記開閉蓋２３ａを動作させるためのアクチュエータ２５と、前記電荷供給装置２７・２７、スイッチ２８、及びアクチュエータ２５を制御する制御装置１９を具備する構成とするものである。

この構成においては、まず、前記スイッチ２８を入としてアース線２９・２９を接地し、金属粉末２０の電荷を逃がした状態とし、電荷供給装置２７・２７から電極板３０・３０に電荷を付与すると同時に、前記スイッチ２８を切として、アース線２９・２９の接地を解除することにより、電極板３０・３０にプラス電荷を生じさせ、金属粉末２０に電荷を付与することができるようになっている。電荷供給装置２７・２７による金属粉末２０の電荷の設定が終了すると、制御装置１９は、前記アクチュエータ２５を駆動して開閉蓋２３ａを開き、金属粉末受入シュート３ａへと金属粉末２０が落下される。

また、金属粉末２０の有する電荷がある一定の値となるように、制御装置１９によって、前記電荷供給装置２７・２７にて電極に電荷を付与する時間、電荷の出力、前記スイッチ２８の入り切りのタイミング、開閉蓋２３ａの開閉のタイミングが制御されるものとし、金属粉末２０が金属粉末受入シュート３ａに落下した段階においてある一定の電荷を有するようにしている。また、容器２３Ｂに金属粉末２０の電荷を検出するための接触型、又は非接触型のセンサ３２を設け、該センサ３２から検出される金属粉末２０の電荷に基づいて、前記制御装置１９による電荷の調整を実施することとしてもよい。

そして、以上のようにして粉箱３内へ供給される金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末２０の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

尚、本実施例では電極板３０・３０から放出される電荷を金属粉末２０に帯電させることとしたが、電極板３０・３０の代わりに電極棒を用いることも可能であり、電荷を付与するための形態については特に限定されるものではない。

本実施例では、図１に示す構成において、粉箱３内にて金属粉末に電荷を付与することにより、粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定するものであり、図７に示すごとく、粉箱３を成形金型５の位置まで移動させるアクチュエータ４にて、粉箱３を所定の回数、振幅、振動数で振動させることにより、粉箱３内の金属粉末に摩擦による電荷を付与し、金属粉末の電荷をある一定の値に設定することとするものである。
この粉箱３の振動は、該粉箱３の通常の往復動作、即ち、ホッパー１の下方の金属粉末の受取位置から、成形金型５のある充填位置の間の移動とは別個に行われるものである。例えば、成形金型５の位置へ移動される前において、図において左右方向に１０ｃｍ程の振幅で４秒間で４回振動させる等である。

この粉箱３の振動の回数・振幅は、アクチュエータ４のロッド４ａの進退を制御する制御装置４ｂによって制御されるものであり、金属粉末の特性（組成、帯電性等）に応じて、前記回数・振幅が適宜設定され、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の電荷がある一定の値に設定されるようになっている。尚、粉箱３に金属粉末の電荷を検出するための接触型、又は非接触型のセンサを設け、該センサから検出される金属粉末の電荷に基づいて、前記制御装置４ｂによる電荷の調整を実施することとしてもよい。

そして、以上のようにして金型内空間５ａ内へ供給される金属粉末の電荷をある一定の値に設定することによれば、金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

また、前記粉箱３の上側開口部は必要に応じて蓋体３ｍによって閉じられる構成としてもよく、これにより、粉箱３の振動の際に金属粉末が粉箱３の外部へ飛散することが防止されるとともに、金属粉末に付与された電荷が粉箱３の外部への放出が防止され、金属粉末は、一定の電荷を保ったまま金型内空間５ａへ充填される。

本実施例では、図１に示す構成において、粉箱３内にて金属粉末に電荷を付与することにより、粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定するものであり、図８に示すごとく、前記粉箱３内に設けられ金属粉末とは直接接触しない電極（電極板３３・３３）と、前記電極板３３・３３に電荷を供給する電荷供給装置３４・３４と、前記粉箱３内に設けられるアース線３５・３５と、前記アース線３５・３５の接地点３６に対する接続の入／切を制御するスイッチ３７と、前記粉箱３内の金属粉末の電荷を検出するセンサ３８と、前記粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させるアクチュエータ４と、前記電荷供給装置３４・３４、スイッチ３７を制御する制御装置３９を具備し、前記制御装置３９は、前記センサ３８の検出値に基づいて、前記電荷供給装置３４・３４及びスイッチ３７の入り切りを制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、前記制御装置３９は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータ４を動作させ、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させる構成とするものである。

この構成においては、まず、前記スイッチ３７を入としてアース線３５・３５を接地し、金属粉末の電荷を逃がした状態とし、電荷供給装置３４・３４から電極板３３・３３に電荷を付与すると同時に、前記スイッチ３７を切として、アース線３５・３５の接地を解除することにより、電極板３３・３３にプラス電荷を生じさせ、金属粉末に電荷を付与することができるようになっている。

また、金属粉末の有する電荷がある一定の値となるように、制御装置３９によって、前記電荷供給装置３４・３４にて電極に電荷を付与する時間、電荷の出力、前記スイッチ３７の入り切りのタイミングが制御されるものとし、粉箱３内の金属粉末がある一定の電荷を有するようにしている。また、粉箱３に金属粉末の電荷を検出するための接触型、又は非接触型のセンサ３８を設け、該センサ３８から検出される金属粉末の電荷に基づいて、前記制御装置３９による電荷の調整を実施することとしてもよい。

そして、以上のようにして粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

尚、本実施例では電極板３３・３３から放出される電荷を金属粉末に帯電させることとしたが、電極板３３・３３の代わりに電極棒を用いることも可能であり、電荷を付与するための形態については特に限定されるものではない。

この参考例４以降においては、金属粉末の有する電荷を低減する、即ち、除電することにより、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、これにより、成形の度毎に成形金型５に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一にして、成形される金属粉末成形体６の重量の均一化を図る構成とするものである。

図９は、この除電により金属粉末成形体６の重量の均一化を図った製造方法のプロセスについて示すものであり、ホッパー１内の金属粉末を送出する第一工程Ｓ２１と、送出された金属粉末の電荷を低減して金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程Ｓ２２と、成形金型５に金属粉末を充填する第三工程Ｓ２３と、前記成形金型５に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体６を成形する第四工程Ｓ２４により、金属粉末成形体６が製造されることとするものである。
そして、以上の製造方法においては、前記第二工程Ｓ２２にて金属粉末の電荷が低減され、金属粉末の電荷はある一定の値に設定された状態で成形金型５内に充填されることになる。このため、成形の度毎に充填される金属粉末の充填量（密度）を均一とすることができ、成形される金属粉末成形体６の重量を均一にできるのである。

この参考例４では、図１に示す電荷調整装置２の構成につき、図１０に示すごとく、前記ホッパー１の金属粉末送出シュート１ａと、前記粉箱３の金属粉末受入シュート３ａとの間に、前記金属粉末送出シュート１ａから送出される金属粉末２０に向けて除電イオン４３を放出させる除電イオン放出装置４２を設けた構成とするものである。
また、前記金属粉末送出シュート１ａと金属粉末受入シュート３ａには筒状のガイド体４１が設けられ、該ガイド体４１の内側に除電イオン放出装置４２の吹込み口４２ａが設けられるものとし、ガイド体４１を通過する金属粉末２０に満遍なく除電イオン４３が吹き付けられるようになっている。

ここで、除電イオン４３は、金属粉末２０に帯電している静電気を除電するためのイオンであり、本参考例では、エア内に除電イオン４３を混入させたものを送風機等によって放出し、落下する金属粉末２０に対して、横方向から除電イオン４３を吹き付けることによって、金属粉末２０の除電（静電気の中和）を行うこととしている。また、放出する除電イオン４３の量は、金属粉末２０の特性（組成、帯電性等）に応じて適宜設定されるものであり、金属粉末２０が金属粉末受入シュート３ａへ到達するまでの間に、金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することができる量とされる。
また、ガイド体４１の距離（金属粉末の落下距離）によっては、金属粉末が着地した際の衝撃によって摩擦が生じ、電荷が付与されることになるため、この衝撃の点も考慮して、除電イオン４３の量を設定することが望ましい。

以上の構成では、除電イオン４３の作用により、金属粉末の電荷を調整することができ（静電気の中和）、粉箱３内に供給される金属粉末の電荷をある一定の値に設定することができる。
そして、以上のようにして粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

本参考例では、図１に示す電荷調整装置２の構成につき、図１１に示すごとく、前記ホッパー１の金属粉末送出シュート１ａと、前記粉箱３の金属粉末受入シュート３ａとの間に、前記金属粉末送出シュート１ａから送出される金属粉末２０に除電剤４６を添加する除電剤添加装置４５を設けた構成とするものである。
また、前記金属粉末送出シュート１ａと金属粉末受入シュート３ａには漏斗形状のガイド体４７が設けられ、該ガイド体４７の中に除電剤添加装置４５の除電剤放出ノズル４５ａが設けられるものとし、ガイド体４７を通過する金属粉末２０に満遍なく除電剤４６が吹き付けられるようになっている。

ここで、除電剤４６は、それ自体の導電性による放電の促進、金属粉末２０の分子間の摩擦係数を低減することによる摩擦帯電の抑制により、金属粉末２０の帯電を防ぐものである。除電剤４６としては、例えば、揮発性の良いアルコール溶液等の使用が考えられる。また、添加する除電剤４６の量は、金属粉末２０の特性（組成、帯電性等）に応じて適宜設定されるものであり、金属粉末２０が金属粉末受入シュート３ａへ到達するまでの間に、金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することができる量とされる。

以上の構成では、除電剤４６の作用により、金属粉末２０の電荷を調整することができ（静電気の中和）、粉箱３内に供給される金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定することができる。
そして、以上のようにして粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定することによれば、成形金型５の金型内空間５ａ内に充填される金属粉末の充填量（密度）の均一化を図ることができ、製造される金属粉末成形体６の重量の均一化が図られ、ひいては、粉末冶金製造品の重量の均一化を図ることができる。

本実施例では、図１に示す構成において、粉箱３内にて金属粉末の電荷を低減することにより、粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定するものであり、図１２に示すごとく、前記粉箱３内に設けられるアース線５２・５２と、前記アース線５２・５２の接地点５４に対する接続の入／切を制御するスイッチ５３と、前記粉箱３内の金属粉末２０の電荷を検出するセンサ５１と、前記粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させるアクチュエータ４と、前記スイッチ５３、及び、前記アクチュエータ４の動作を制御する制御装置５５を具備し、前記制御装置５５は、前記センサ５１の検出値に基づいて、前記スイッチ５３の入り切りを制御して金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定するとともに、前記制御装置５５は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータ４を動作させ、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させる構成とするものである。

この構成においては、前記制御装置５５により、前記スイッチ５３を入としてアース線５２・５２を接地し、金属粉末２０の電荷を逃がし、金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定する。この場合、前記制御装置５５は、センサ５１の検出値に基づいて電荷を検知する。このセンサ５１は、接触型、又は非接触型のいずれであってもよく、特に具体的な構成については限定されない。
そして、前記制御装置５５は、金属粉末２０の電荷が所定の電荷、つまり、予め定められたある電荷値となり安定したら、前記アクチュエータ４を動作させ、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させ、これにより、ある一定の電荷とされた金属粉末が金型内空間５ａ内へと充填される。

本実施例では、図１に示す構成において、粉箱３内にて金属粉末の電荷を低減することにより、粉箱３内の金属粉末の電荷をある一定の値に設定するものであり、図１３に示すごとく、前記粉箱３内に設けられる除電イオン発生電極５７・５７と、前記除電イオン発生電極５７・５７に除電イオンを供給する除電イオン発生装置５８と、前記粉箱３内の金属粉末２０の電荷を検出するセンサ５６と、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させるアクチュエータ４と、前記除電イオン発生装置５８と、前記アクチュエータ４の動作を制御する制御装置５９を設け、前記制御装置５９は、前記センサ５６の検出値に基づいて、前記除電イオン発生装置５８を制御して金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定するとともに、前記制御装置５９は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータ４を動作させ、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させる構成とするものである。

この構成においては、前記制御装置５９により、前記除電イオン発生装置５８を起動して除電イオン発生電極５７・５７から除電イオンを発生させることにより、金属粉末２０の電荷を除電し、金属粉末２０の電荷をある一定の値に設定する。この場合、前記制御装置５９は、センサ５６の検出値に基づいて電荷を検知する。このセンサ５６は、接触型、又は非接触型のいずれであってもよく、特に具体的な構成については限定されない。
そして、前記制御装置５９は、金属粉末２０の電荷が所定の電荷、つまり、予め定められたある電荷値となり安定したら、前記アクチュエータ４を動作させ、粉箱３を成形金型５のある位置まで移動させ、これにより、ある一定の電荷とされた金属粉末が金型内空間５ａ内へと充填される。

金属粉末成形体の製造装置の構成例について示す図。参考例１の製造方法におけるプロセスについて示す図。参考例１の装置構成例について示す図。参考例２の装置構成例について示す図。参考例３の装置構成例について示す図。実施例１の装置構成例について示す図。実施例２の装置構成例について示す図。実施例３の装置構成例について示す図。参考例４の製造方法におけるプロセスについて示す図。参考例４の装置構成例について示す図。参考例５の装置構成例について示す図。実施例４の装置構成例について示す図。実施例５の装置構成例について示す図。金属粉末の電荷と密度の関係を調べた実験結果について示す図。

１ホッパー
２電荷調整装置
３粉箱
４アクチュエータ
５ｃ上側成形パンチ
５ｂ下側成形パンチ
５成形金型
５ａ金型内空間

Claims

金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記成形金型内に充填される金属粉末の電荷をある一定の値に設定する電荷調整装置とを具備し、
前記電荷調整装置は、金属粉末の電荷を検出するセンサを備え、
前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。
ホッパー内の金属粉末を送出する第一工程と、
送出された金属粉末に所定の電荷を付与し、金属粉末の電荷を検出するセンサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程と、
成形金型に金属粉末を充填する第三工程と、
前記成形金型に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体を成形する第四工程と、
を有する粉末冶金における金属粉末成形体の製造方法。
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記ホッパーと粉箱の間に介設され、前記ホッパーから送出される金属粉末が投入される容器と、
前記容器内に設けられる電極と、
前記電極に電荷を供給する電荷供給装置と、
前記容器内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記容器に設けられ、金属粉末の電荷を検出するためのセンサと、
前記容器の下部開口部を開放するための開閉蓋と、
前記開閉蓋を動作させるためのアクチュエータと、
前記電荷供給装置、前記スイッチ、及び前記開閉蓋を動作させるためのアクチュエータを制御する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱に設けられ、金属粉末の電荷を検出するためのセンサと、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
を具備する粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置であって、
前記アクチュエータにて、前記粉箱を振動させることにより、粉箱内の金属粉末に摩擦による電荷を付与し、金属粉末の電荷をある一定の値に設定し、
前記センサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する構成とする、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられる電極と、
前記電極に電荷を供給する電荷供給装置と、
前記粉箱内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記電荷供給装置、スイッチを制御する制御装置と、
を具備し、前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記電荷供給装置及び、前記スイッチの入り切りを制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、
前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。
ホッパー内の金属粉末を送出する第一工程と、
送出された金属粉末の電荷を低減し、金属粉末の電荷を検出するセンサの検出値に基づいて、金属粉末の電荷をある一定の値に設定する第二工程と、
成形金型に金属粉末を充填する第三工程と、
前記成形金型に充填された金属粉末に圧力を加えて金属粉末成形体を成形する第四工程とを有する、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造方法。
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられるアース線と、
前記アース線の接地点に対する接続の入／切を制御するスイッチと、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記スイッチ、及び、前記アクチュエータの動作を制御する制御装置を具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記スイッチの入り切りを制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、
前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。
金属粉末を貯蔵するホッパーと、
前記ホッパーから送出される金属粉末を収容する粉箱と、
前記粉箱内の金属粉末が充填される成形金型と、
前記粉箱を前記成形金型の位置まで移動させるアクチュエータと、
前記粉箱内に設けられる除電イオン発生電極と、
前記除電イオン発生電極に除電イオンを供給する除電イオン発生装置と、
前記粉箱内の金属粉末の電荷を検出するセンサと、
前記除電イオン発生装置と、前記アクチュエータの動作を制御する制御装置と、を具備し、
前記制御装置は、前記センサの検出値に基づいて、前記除電イオン発生装置を制御して金属粉末の電荷をある一定の値に設定するとともに、前記制御装置は、前記電荷が一定の値になった場合において、前記アクチュエータを動作させ、前記粉箱を前記成形金型のある位置まで移動させる構成とする、
粉末冶金における金属粉末成形体の製造装置。