JPS5852254Y2 - 金属またはセラミツクの粉末成形機における粉末充填装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、金属粉末またはセラミック粉末をフィーダシ
ューを用いてキャビティ内へ供給し、該粉末をポンチに
より、キャビティ内で圧縮成形して成形品を得る粉末成
形機において、特にキャビティ内へ密度を均一に金属粉
末またははセラミック粉末を充填することのできる粉末
充填装置に係る。

従来より、金属粉末またはセラミック粉末をキャビティ
内に供給し、圧縮成形した後、これを粉末冶金法により
焼成して製品としている。

しがしながら上記のセラミック粉末または金属粉末はキ
ャビティ内へ充填するに際して粉末相互の間あるいは粉
末とキャビティ間に摩擦が生じるので密度を均一にキャ
ビティ内へ充填することができなかった。

そこで粉末潤滑剤としてステアリン酸亜鉛等を該粉末中
に添加せしめて粉末の流動性を高めてキャビティ内へ充
填する方法もあるが、キャビティの各部まで密度を均一
に充填することができなかった。

近年、特にセラミック粉末または金属粉末（以下単に粉
末と称する）を用いた自動車工業部品の製品が増加して
きているが粉末を充填すべきキャビティ内の各部に均一
の密度に充填されずに充填密度が成形品内の各部で異な
り製品に支障が生じることがあった。

例えば、自動車の部品であるクラッチハブは寸法精度を
要求される製品であって、従来より、金属粉末を用いて
成形用型のキャビティへ充填した後、ポンチによりキャ
ビティ内で金属粉末を圧縮成形して成形品を得、これを
焼結するものである。

すなわち、第１図に示すごとく、従来の金属粉末充填装
置は粉末供給ホッパ（図示せず）と粉末を移送するフィ
ーダシュー１とを導管２により連結せしめると共に、該
フィーダシュー１を連結ロッド３を介して油圧駆動装置
（図示せず）に接続するように威し、上記フィーダシュ
ー１が移動して給粉する位置に成形用型７を設けて一定
量の金属粉末を該型７のキャビティ６内へ供給するよう
に構成している。

しかして、該装置によるときはホッパ内の粉末はフィー
ダシュー１の後退時に、導管２より、キャビティ６への
充填量と該フィーダシュー１内に残るべき余剰粉末量と
を加えた量の粉末がフィーダシュー１内に落下充填され
る。

フィーダシュー１内に充填された粉末は、油圧駆動装置
の圧力によリロツド３を介してフィーダシュー１がキャ
ビティ上を前進するときに、キャビティ６中に落下せし
められ、キャビティ６を、図中キャビティの右端から充
填しはじめ、左端側へと徐々に充填する。

次に、フィーダシュー１がロッド３を介して成形用型７
の上を後退する時、該フィーダシューの下縁ですり切る
ことにより所望の金属粉末がキャビティ６内に充填され
る。

しかる後ポンチ８ ａ 、８ ｂにより該キャビティ６
内の金属粉末を圧縮成形することにより粉末成形品を得
る。

該成形品は別途焼成されて製品となるものである。

しかしながら従来の金属粉末充填装置においては、連結
ロッド３を介して前後方向（第１図の左右方向）に摺動
されるフィーダシュー１の前進端は該シュー１の内腔の
中心Ｆａが成形用型７のキャビティ６の中心Ｆｂに一致
する位置に設計されているため、フィーダシュー１の前
進端位置（第１図の位置）において、該シュー１内に残
存する余剰粉末は図示のように表面が左下りに傾斜した
状態にあり、キャビティ６内に充填された粉末の充填密
度は、フィーダシュー１の前進端側の隅部であるＤ点位
置においては上部の粉末の重量が少なく、このため該り
点位置における粉末密度は、中心Ｆｂ近傍またはこれよ
り後方（右方）の部分、例えばＡ点位置における粉末密
度より小であり、フィーダシュー１がその前進端から後
退することに伴ってキャビティ６の上面の粉末をすり切
る場合に、粉末に流動性が少ないため、キャビティ６内
の粉末の密度は他の部分は均一となっても、Ｄ点位置付
近の密度は他の部分より小さくなる欠点があった。

このためフィーダシュー１の後退後ポンチ８ａ、８ｂに
よりキャビティ内の粉末を圧縮成形した際に成形品のＤ
点位置付近に偏心を生じたり、成形品の焼成後反りや歪
みを発生する欠点があった。

この対策のためフィーダシューに振動を与え重力により
落しこんだり、あるいは粉末量を多くしてフィーダシュ
ー内に残存する余剰粉末の重量を大にして充填する等前
記の欠点の対策を施しているが、前者においては振動さ
せたため粉末の分離を生じ、後者においてはプレス機械
の作動からフィーダシューの高さを高くできない等によ
り今だ充分に解決できないものである。

そこで、本考案は、上記の欠点を除去するとともにキャ
ビティ内へ常に一定の量の粉末が充填され、しかも少な
い余剰粉末量によりキャビティ各部に粉末を均等な密度
になるように充填することができる粉末充填装置を提供
することにあり、さらには本考案による充填された成形
体を焼成して製品を得るにあたり粉末の充填欠陥のない
充填効果を実奏し得る充填装置を得ようとするものであ
る。

すなわち、本考案の粉末成形機における粉末充填装置は
、基台の一部に設けた成形用型と、該成形用型のキャビ
ティに対し可動的に設けられた上ポンチおよび下ポンチ
と、基台上に摺動自在に設けられ、成形されるセラミッ
クまたは金属の成形用型に供給すべきフィーダシューを
有する粉末充填装置とより成る成形機において、矩形枠
状のフィーダシューと、該フィーダシューに連結し、フ
ィーダシューの中心が成形用型のキャビティの中心を超
えて１／３Ｌないし５／６Ｌの長さくただし、Ｌはフィ
ーダシューの移動方向に沿う内法）前進した位置を前進
端とするように往復動させるようにした油圧駆動装置と
を有することを特徴とする本考案に用いるフィーダシュ
ーとしては、キャビティ形状が円、角および異形にかか
わらずキャビテイ外形に外接あるいはこれより少し大き
い内法の矩形枠状を用意すればよい。

また、本考案を実施するに際してフィーダシュー内に充
填される粉末の量は、成形用型のキャビティが矩形で、
これと等しい形状のフィーダシューを用いる場合該フィ
ーダシュー内にはキャビティ体積の約１．５倍ないし３
倍の粉末を入れるのが望ましく、図示の実施例の場合に
はフィーダシューの内腔の容積を前記の倍率にするのが
望ましい また、キャビティ中心よりフィーダシュー中心が前進す
る移動量は粉末をキャビティ内に均等かつ十分に供給す
る目的よりして、１／３Ｌないし５／６Ｌの範囲で適宜
選択し得るものである。

すなわち、１／３Ｌ以下ではフィーダシューの前進端側
のキャビティの内腔に十分に粉末穿充填されないし、ま
た５／６Ｌ以上余分に移動してもキャビティ内への粉末
の充填密度は向上せず逆にフィーダシューの移動するス
トロークが長くなるので不利である。

以下、本考案を実施例により詳述する。

第２図は本考案による粉末成形機における粉末充填装置
の実施例を示す断面図である。

すなわち、本実施例装置は、粉末供給源（図示せず）か
らの粉末を送り込む為のパイプ１１を備えかつ基台１４
に固定されたホッパー１２と、該ホッパーの下縁に摺接
されて基台１４上を摺動自在とされた摺動板１３と、基
台１４の上面に下縁を摺接して摺動され、かつ前記摺動
板１３と一体的に設けられた矩形枠状のフィーダシュー
１７とによって、基台１４の一部に配された成形用型１
５のキャビティ１６に粉末を供給充填するように構成さ
れている。

フィーダシュー１７は油圧駆動装置（図示せず）にガイ
ドロッド１８を介して連結され、基台１４上に設けたガ
イドローラ２０により下面を支承案内される摺動板１３
とともに、油圧駆動装置により紙面内を左右方向に摺動
し、その後退位置においてホッパー１２から粉末の供給
を受け、その前進位置において該シュー１７内の粉末を
成形用型１５のキャビティ１６内に供給充填する。

さらに基台１４にはフィーダシュー１７の中心Ｇが、そ
の前進端においテキャビテイ１６の中心Ｈを超えて１／
３ないし５／６Ｌの長さに前進した位置に到達した際に
作動せしめて油圧駆動装置の駆動力を断つ為の回転式リ
ミットスイッチ１９が設けられ、摺動板１３下面のカム
２３と対応している。

また、ガイドローラ２０はフィーダシュー１７の下面を
常時キャビティ１５の上面に密着させる為に役立ってい
る。

なお、２４はフィーダシュー１７の後退時に該シュー１
７をホッパー１２の下端開口部に停止させるためのリミ
ットスイッチ１９に当接するカムで゛ある。

上記装置によりキャビティに充填するにはまず、ホッパ
ー１２の下端開口部からフィーダシュー１７内に所望量
の粉末が充填される。

次に油圧駆動装置の駆動力によりガイドロッド１８を介
してフィーダシュー１７が基台１４上が規定のストロー
ク前進せしめられる。

このときホッパー１２の下端開口部は摺動板１３の上面
で閉じられている。

フィーダシュー１７の前進によりフィーダシュー１７内
の粉末は基台１４に設けられた成形用型１５のキャビテ
ィ１６に徐々に供給され、フィーダシューの前進端にお
いて均一にキャビテイ１６内部に供給される。

さらに、フィーダシュー１７が基台１４上を油圧駆動装
置の駆動力により後退する際、該フィーダシューの下縁
によりすり切り充填される。

それと同時に一定量の余剰粉末はフィーダシュー１７に
残され、該フィーダシュー１７により基台上を最初の位
置に戻される。

一方、すり切りによりキャビティ１６内に充填された粉
末は、成形用型１５に対し可動的に設けられた上ポンチ
２１および下ポンチ２２によりキャビティ１６内で加圧
成形された後下ポンチ２２で押し上げられて成形用型の
外に排出される。

本装置によると、フィーダシュー１７の内法は成形用型
１５のキャビティ１６の外形に外接またはこれより若干
大きい寸法の矩形枠状に構成され、該シュー１７の前後
方向の最前端の枠辺は該シューの移動方向にほぼ直角に
とりつけられており、該フィーダシュー１７の中心Ｇは
キャビティ１６の中心Ｈを超えて１／３Ｌないし５／６
Ｌ（ただしＬはフィーダシューの前後方向における内法
寸法）の長さ前進（図の左方）した位置を前進端とする
ので、フィーダシュー１７の前進端においてはその最前
端の枠辺は、フィーダシュー１７の内法とキャビティ１
６の内法最大寸法（前後方向の）が同一寸法であるとし
ても１／３Ｌないし５／６Ｌの長さだけ前進した位置に
あり、このためフィーダシュー１７の余剰粉末が図に示
すように左下りに集積していてもキャビティ１６の最前
端（図の最左端）における余剰粉末がかなり厚く存在し
、該部分における粉末の充填密度を他の部分より低下せ
しめることはない。

これを実験によって確認すれば次のとおりである。

なお以下においてオーバーシュート距離と称するのは、
フィーダシュー１７の前進端停止位置においてフィーダ
シュー１７の中心Ｇが成形用型１５のキャビティ１６の
中心Ｈを超えて前進した長さ、すなわちＧ、Ｈ間の距離
△Ｌをあられすものとする。

従って△Ｌ＝Ｏは、胴中心Ｇ、Ｈが一致したとき（前記
従来装置）をあらす。

本実施例装置を用いて矩形状の成形物を得た。

すなわち、ホッパー１２より縦２５市ｍ、横６０ｍｍ、
深さ８０ｍｍのキャビティ１５へ粉末を徐々に充填し、
このとき第３図に示すごとく上ポンチ２１のＢ、Ｃ，Ｆ
の３個所の位置でポンチ荷重（加圧荷重０．３ ｋｇ／
ｃｍ３）をポンチに取り付けたロードセルにより測定し
た。

この結果を第４図に示す。図中Ｃ９△は上ポンチのＣの
位置の荷重とＦの位置の荷重の差、・、ムは上ポンチの
Ｃの位置の荷重とＢの位置の荷重の差を表わし、また実
験はフィーダシュー内にキャビティ体積の１．５倍の粉
末を用いてキャビティに充填した場合、破線は上記と同
様にして３倍の粉末を用いた場合を表わす。

上記荷重は粉末の充填密度に比例する。

結果より知れるごとく、いずれの場合においてもオーバ
ーシュート距離△Ｌが０（従来例）のとき左右の荷重差
が大きく、２０ｍｍないし５０ｍｍ（１／３Ｌないし５
／６Ｌ）移動する（本考案）ときはＣとＦ、ＣとＢの荷
重差が小さくなることが分った。

これは、フィーダシューの中心をキャビティの中心を超
えて余分に移動させるので該キャビティ内部で特に充填
しずらい最終に粉末の入り込む側に充填された粉末（図
中り付近）にフィーダシュー内に残存する余剰粉末の粉
末が前記移動に伴う圧力を及ぼし、このためキャビティ
角部に十分にフィーダシューの移動に伴う圧力が作用す
るととともに、該角部にもフィーダシューに残存する余
剰粉末の重量が作用し、その為にキャビティ各部で密度
均一に充填されるものである。

以上述べたように、本考案によるときはフィーダシュー
を矩形棒状にし、該フィーダシューの中心が成形用型の
キャビティの中心を超えて１／３Ｌないし５／６Ｌの長
さくただし、Ｌはフィーダシューの移動方向に沿う内法
寸法）余分に前進せしめて粉末をキュビテイ内に充填す
るので充填とじずらいキャビティの各部へ均等に粉末を
充填することができる。

しかして、充填密度のばらつきが少ないので、成形品に
与える影響が小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の成形機における粉末充填装置の概要図、
第２図は本考案の実施例に用いた粉末充填装置の断面図
、第３図は本考案の実施例における上ポンチ荷重測定位
置に示す図、第４図は本考案の実施例における上ポンチ
の位置荷重を示すグラフである。 図中、１２はホッパ、１４は基台、１５は成形用型、１
６はキャビティ、１７はフィーダシューである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 基台の一部に設けた成形用型と、該成形用型のキャビテ
   ィに対し可動的に設けられた上ポンチおよび下ポンチと
   、基台上に摺動自在に設けられ、成形されるセラミック
   または金属の成形用型に供給すべきフィーダシューを有
   する粉末充填装置とより成る成形機において、 矩形枠状のフィーダシューと、該フィーダシューに連結
   し、フィーダシューの中心が成形用型のキャビティの中
   心を超えて１／３Ｌないし５／６Ｌの長さくただし、Ｌ
   はフィーダシューの移動方向に沿う内法）前進した位置
   を前進端とするように往復動させるようにした油圧駆動
   装置とを有することを特徴とする金属またはセラミック
   の粉末成形機における粉末充填装置。