JPH078741U - 側圧測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体の成形時における側圧を精度よく測定す
る装置を提供する。 【構成】 測定する粉体を中間に配置するための一対の
ダイス１１、１２からなり、そのうちの一方１２は可動
であるダイス部１と、粉体に荷重を負荷するためのポン
チと、上記可動なダイス１２に接して配置され、該ダイ
ス１２からの荷重を測定するための荷重測定手段４と、
上記可動なダイス１２の移動方向と平行に配置され、ダ
イス部１を貫通するシャフト５とよりなる側圧測定装
置。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、セラミックス等の粉体を圧縮成形する等、粉体に圧縮荷重を負荷し た際に生じる圧縮方向と垂直な方向における応力（側圧）を測定するための装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

セラミックス等の粉体を圧縮成形する際、圧縮方向と垂直な方向に一般に側圧 と呼ばれる応力が生じる。粉体の場合、粒子間の摩擦等の影響により圧縮成形圧 より側圧が小さくなる。すなわち、圧縮成形圧に対する側圧の比（側圧係数）が １より小さくなる。このような状態では、圧縮成形圧が粉体の成形体中を均一に 伝達しておらず、その結果、成形体中に粉体の充填むらが発生する。この充填む らは、焼結後の密度むら（密度分布）となり製品の品質低下に繋がる。

【０００３】 そのため、側圧係数が１に近い粉体を用いて製品を製造することが、品質を保 証する上で重要であり、粉体の側圧を測定することが必要となる。

【０００４】 一方、粉体を圧縮成形するためのダイスを設計する際、粉体成形時の最大成形 圧と使用する粉体の側圧係数よりダイスの強度を算出しているため、粉体の側圧 を測定する必要がある。

【０００５】 この粉体の側圧を測定する装置として各種のものが開発されている。

【０００６】 例えば、金属粉体の側圧係数を測定するための装置として、側圧により移動す るボールとロードセルとを有する装置が開発されている（「粉体および粉末冶金 」、２２、２０５（１９７５））。この装置は、一対のダイスの間に形成された 空間に粉体を配置し、上下方向に配置した一対のポンチにより粉体を圧縮し、生 じる粉体の側圧により一方のダイスの外側に配置したボールが移動し、その先に 配置したロードセルで側圧を測定するものである。

【０００７】 しかし、この装置では、外側にボールを配置したダイスおよびロードセルに保 持機構がないため、ダイスの横方向への移動が不安定であり、しかも側圧がロー ドセルに垂直に加わらず、正確な側圧を測定することができない。

【０００８】 また、側圧測定のためのピンを用いた装置も開発されている（「平成４年度 塑性加工春季講演会」、６７３（１９９２））。この装置は、粉体を上ポンチに より圧縮し、生じる粉体の側圧をダイス中に配置した側圧測定ピンにより検出す るものである。

【０００９】 しかし、この装置では、側圧測定ピンとダイスとの間隙に粉体が入り込むおそ れがあり、この場合これが摩擦抵抗となり、正確な側圧を測定することができな い。

【００１０】 また、ダイス本体から一部切り離された可動なダイスをボールスクリューによ り数点保持し、粉体を成形する際の側圧をロードセルを用いて測定する装置も開 発されている（特開平４−９６３９号）。

【００１１】 しかし、この装置でも、可動なダイスを数点のみで保持するため、負荷が保持 部分に集中し、ボールスクリューの摩擦が増大することにより測定精度が低下す る。また、可動なダイスが傾いて移動することがあり、この場合ロードセルに垂 直な荷重がかからず測定精度が低下する。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

このように、従来の技術では、粉体の側圧により移動し、圧力センサーに圧力 を伝達する部材に摩擦抵抗が働いたり、その移動が不安定であったりして正確に 側圧を測定することは困難である。

【００１３】 本考案は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、粉体の側圧を精 度よく測定することができる装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案の側圧測定装置は、測定する粉体を中間に配置するための一対のダイス よりなり、該ダイスの一方は可動であるダイス部と、上記粉体に圧縮荷重を負荷 するためのポンチと、上記可動なダイスに接して配置され、該ダイスからの荷重 を測定するための荷重測定手段と、上記可動なダイスの移動方向と平行に配置さ れ、上記可動なダイスを貫通する複数のシャフトとよりなることを特徴とするも のである。

【００１５】

【作用】

本考案では、以下のようにして側圧を測定する。

【００１６】 一対のダイスの中間に粉体を配置し、該粉体にポンチにより圧縮荷重を負荷す る。これにより粉体に側圧（圧縮方向と垂直な方向における応力）が発生し、こ の側圧により可動なダイスはシャフトと平行に移動する。可動なダイスに接する 荷重測定手段は、この可動なダイスの移動による荷重を受けて該荷重を測定する 。この荷重より側圧を求める。

【００１７】 本考案では、一対のダイスのうちの可動なダイスを、該ダイスの移動方向と平 行に配置された複数のシャフトにより貫通しているため、粉体の側圧により可動 なダイスは傾くことなく移動することができる。従って、可動なダイスの移動は スムーズであり、かつ可動なダイスは荷重測定手段に対して垂直に荷重を伝達す ることから、粉体の側圧を精度よく測定することができる。

【００１８】

【考案の効果】

本考案の側圧測定装置によれば、粉体の側圧を精度よく測定することができる 。

【００１９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を説明する。

【００２０】 図１に本実施例における側圧測定装置の斜視図を、図２に本装置の一部欠截正 面図を、図３に図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示す。

【００２１】 本装置は、ダイス１と、ダイス１に対向して配置した、ロードセル４を支持す る支持部材３と、支持部材３の中央内部に配設したロードセル４と、ダイス１と 支持部材３とを貫通して配置した一対の平行なシャフト５と、該一対のシャフト ５とダイス１との間に配置した多数の鋼球７とよりなる。

【００２２】 ダイス１は、Ａ−Ａ線によりダイス１１とダイス１２とに分割されている。こ の２つのダイスのうち、外側のダイス１１はシャフト５により支持部材３に固定 され、該ダイス１１と支持部材３との間にあるダイス１２はシャフト５と平行に 移動できる。ダイス１１とダイス１２との間の中央には、被測定体である粉体を 配置する空隙２が設けられており、その上下には、一対のポンチ９１、９２が配 置されている。支持部材３には、ロードセル４が固定されている。ダイス１１、 ダイス１２、および支持部材３を平行な一対のシャフト５が貫通し、ボルト６に よりロードセル４がダイス１２に接するまで締めつけてある。ダイス１２とシャ フト５との間隙には、鋼球７（球径２ｍｍ、シャフト１本につき約１００球）が 挿入してある。

【００２３】 この装置を用いて粉体の側圧を測定する場合、ダイス１１、１２をスペーサ８ 上に据え置き、上部のポンチ９１、下部のポンチ９２、およびダイス１１、１２ で囲まれた空間２に粉体を充填し、該粉体を一対のポンチで圧縮して側圧を測定 する。

【００２４】 本実施例の装置は、以下のようにして側圧を測定することができる。

【００２５】 ダイス１１とダイス１２との間の中央の空隙２に被測定体である粉体を配置し 、該粉体に一対のポンチ９１、９２により圧縮荷重を負荷する。これにより粉体 に側圧が発生して移動可能なダイス１２はシャフト５と平行に移動する。このダ イス１２の移動によりロードセル４は荷重を受けて該荷重を測定することにより 側圧を求めることができる。

【００２６】 本実施例の装置では、移動可能なダイス１２が一対のシャフト５により貫通さ れているため、ダイス１２はシャフト５と平行に移動する際に傾くことなく移動 する。従って、ダイス１２の移動はスムーズであり、かつダイス１２はロードセ ル５に対して垂直に荷重を伝達するため、粉体の側圧を精度よく測定することが できる。また、シャフト５と移動可能なダイス１２との間に多数の鋼球を配置し ており、これがダイス１２の移動における摩擦抵抗を減少させるため、更にダイ ス１２の移動がスムーズになり、側圧測定の精度が向上する。

【００２７】 この装置を用いて、以下のように側圧を測定した。

【００２８】 圧縮試験機（島津製作所製オートグラフ試験機）の定板上にダイス１、スペー サー８および下部のポンチ９２を設置し、市販アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）粉体３ｇ を投入した後、上部のポンチ９１を挿入して、５ｍｍ／ｍｉｎの圧縮速度で粉体 を圧縮し、圧縮過程の成形圧と側圧の変化を連続測定した。

【００２９】 図４に圧縮過程の成形圧（オートグラフ試験機のロードセルより求めた値）お よび側圧の粉体の相対密度に対する変化を示す。また、図５に粉体の相対密度に 対する側圧係数（側圧／成形圧）の変化を示す。

【００３０】 なお、上記実施例では、シャフトを一対使用したが、シャフトの本数を更に多 くしてもよい。また、シャフトと可動なダイスとの間に配置した鋼球に代えて別 のベアリング機構を用いてもよい。

【００３１】 以上のように、本考案の装置は、側圧を精度よく測定することができ、例えば 、粉体の圧縮成形時の側圧係数の算出、あるいはダイスの設計等に利用すること ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例における側圧測定装置を示す斜
視図

【図２】本考案の実施例における側圧測定装置を示す一
部欠截正面図

【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図

【図４】本考案の実施例の側圧測定装置により測定した
粉体の側圧および成形圧と粉体の相対密度との関係を示
す線図

【図５】本考案の実施例の側圧測定装置により測定した
粉体の側圧係数と粉体の相対密度との関係を示す線図

【符号の説明】

１ ダイス ２ 粉体を配置する空間 ３ 支持部材 ４ ロードセル ５ シャフト ６ ボルト ７ 鋼球 ８ スペーサー １１ ダイス １２ ダイス ９１ ポンチ ９２ ポンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 梅村 祐二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定する粉体を中間に配置するための一
   対のダイスよりなり、該ダイスの一方は可動であるダイ
   ス部と、 上記粉体に圧縮荷重を負荷するためのポンチと、 上記可動なダイスに接して配置され、該ダイスからの荷
   重を測定するための荷重測定手段と、 上記可動なダイスの移動方向と平行に配置され、上記可
   動なダイスを貫通する複数のシャフトとよりなることを
   特徴とする側圧測定装置。