特開 2024-118002 粉末成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118002

(43)【公開日】2024-08-30

(54)【発明の名称】粉末成形装置

(51)【国際特許分類】

   B30B 11/00 20060101AFI20240823BHJP

【ＦＩ】

B30B11/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023024140

(22)【出願日】2023-02-20

(71)【出願人】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】宮島 敏朗

(57)【要約】

【課題】 フィーダカップによる原料粉末の供給を安定化できる粉末成形装置を提供する。
【解決手段】 ダイ２１に形成された充填部（凹部２４）に粉末３０を供給するフィーダカップ１０と、フィーダカップ１０と接続されフィーダカップ１０をダイ２１上に摺動させる駆動部とを備えた粉末供給装置において、フィーダカップ１０は、ダイ２１との摺動面側に粉末３０を貯留するとともに粉末３０を充填部２４に放出する粉末収容部２１ａと、ダイ２１の上方に向かって延出し、粉末収容部２１ａと外部とを挿通して粉末３０が通過することができる貫通孔１１ｂを備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイに形成された充填部に粉末を供給するフィーダカップと、前記フィーダカップと接続され前記フィーダカップを前記ダイ上に摺動させる駆動部とを備えた粉末供給装置において、
前記フィーダカップは、前記粉末を貯留するとともに前記粉末を前記充填部に放出する粉末収容部と、前記ダイの上方に向かって延出し、前記粉末収容部と外部とを挿通して前記粉末が通過することができる貫通孔とを備えることを特徴とする粉末供給装置。

【請求項2】

前記貫通孔は、前記粉末収容部に露出した開口より、前記外部に露出した開口の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の粉末供給装置。

【請求項3】

前記貫通孔は、中間部に段差部を備えることを特徴とする請求項２に記載の粉末供給装置。

【請求項4】

前記段差部の外形は長孔形であり、前記段差部より前記摺動面側における前記貫通孔の断面は円形であることを特徴とする請求項３に記載の粉末装置。

【請求項5】

前記貫通孔を複数備え、複数の前記貫通孔のそれぞれの前記段差部が接続されることで、前記フィーダカップの表面から前記段差部に向かい窪んだザグリ部を備えることを特徴とする請求項３に記載の粉末装置。

【請求項6】

前記フィーダカップは、前記粉末を前記粉末収容部に供給する粉末供給口を備え、
前記粉末供給口と前記貫通孔とは前記フィーダカップの摺動方向に対向配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の粉末供給装置。

【請求項7】

前記粉末収容部は、前記粉末供給口から前記貫通孔に向かうにしたがって前記下面側に傾斜した傾斜面を有する、ことを特徴とする請求項６に記載の粉末供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は粉末成形装置に係るものであり、特に粉末成形装置のフィーダカップの構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

粉末成形装置において、成形金型（ダイ）に原料粉末を供給するため、フィーダカップが利用されている。フィーダカップは、フィーダカップへ原料粉末を供給するための粉末供給口と、粉末供給口から供給された原料粉末を内部に収容する粉末収容部と、粉末収容部に収容された原料粉末をダイに投入するための粉末投入口とを有している。フィーダカップを用いたダイへの原料粉末の充填は、ダイに形成された粉末充填部の上にフィーダカップを移動させることで行われる。具体的には、ダイの上部に沿い、フィーダカップを待機位置からダイの粉末充填部に向かい前進させ、さらに前進した位置から元の待機位置へと後退させる。このフィーダカップの前進、後退の動作は、フィーダカップの粉末投入口がダイに形成された粉末充填部の上を通過するように行われ、フィーダカップの粉末投入口がダイの粉末充填部上を通過した際にフィーダカップの粉末投入口からダイの粉末充填部へ原料粉末が落下することで、ダイへの原料粉末の充填が行われる。

【0003】

特許文献１には、フィーダカップの内部とフィーダカップの外部とを挿通するエア排出用パイプをフィーダカップの上蓋に垂直状に設置することが記載されている。フィーダカップにエア排出用パイプを設置することで、フィーダカップ内とダイとの間の空気を逃がし、ダイに形成された充填部に充填される原料粉末の供給量ばらつきを抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開平３－４７６９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ダイの粉末充填部への原料粉末の充填では、フィーダカップの前進、後退の動作は成形体の高い生産効率を実現するため高速で行われる。そのため、フィーダカップの待機位置から前進する動作移行、前進から停止への動作移行、停止から後退への動作移行、後退から停止への動作移行の際には、フィーダカップの粉末収容部内に収容された原料粉末に急激な加速度の変化が起こり、原料粉末に所定の慣性力が働く。この慣性力により、粉末収容部内の原料粉末は、粉末収容部の外形を構成する内壁に押し付けられ、換言すれば原料粉末は粉末収容部の内壁に向かって圧縮され、原料粉末は徐々に押し固められていく。その結果、原料粉末の滑動が阻害され、ダイの粉末充填部に落下する原料粉末の量が安定しないといった課題が生じる。発明者等の実験によれば、この課題をフィーダカップ内とダイとの間の空気を逃がすことのみによって解決することは困難であることがわかっている。

【0006】

本発明は、上記課題を解決しようとするもので、フィーダカップによる原料粉末の供給を安定化できる粉末成形装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ダイに形成された充填部に粉末を供給するフィーダカップと、前記フィーダカップと接続され前記フィーダカップを前記ダイ上に摺動させる駆動部とを備えた粉末供給装置において、前記フィーダカップは、前記粉末を貯留するとともに前記粉末を前記充填部に放出する粉末収容部と、前記ダイの上方に向かって延出し、前記粉末収容部と外部とを挿通して前記粉末が通過することができる貫通孔とを備える。
前記貫通孔は、前記粉末収容部に露出した開口より、前記外部に露出した開口の方が大きくしてもよい。
また、前記貫通孔は、中間部に段差部を備えていてもよい。
また、前記段差部の外形は長孔形であり、前記段差部より前記摺動面側における前記貫通孔の断面は円形としてもよい。
さらにまた、前記貫通孔を複数備え、複数の前記貫通孔のそれぞれの前記段差部が接続されることで、前記フィーダカップの表面から前記段差部に向かい窪んだザグリ部を備えていてもよい。
また、前記フィーダカップは、前記粉末を前記粉末収容部に供給する粉末供給口を備え、前記粉末供給口と前記貫通孔とは前記フィーダカップの摺動方向に対向配置されていてもよい。
また、前記粉末収容部は、前記粉末供給口から前記貫通孔に向かうにしたがって前記下面側に傾斜した傾斜面を有していてもよい。

【発明の効果】

【0008】

本発明の粉末成形装置によれば、フィーダカップによる原料粉末の供給を安定化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の側面断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るフィーダカップを詳細に説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明の粉末成形装置について図面を用いて説明する。図面においては各構成をわかりやすくするために実際の形状や実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を説明するための側面断面図である。本実施形態の粉末成形装置１００は、フィーダカップ１０とダイ２１と上パンチ２２と下パンチ２３とを備える。フィーダカップ１０、ダイ２１、上パンチ２２および下パンチ２３は、例えば、合金工具鋼鋼材ＳＫＤ－１１で構成することができる。ダイ２１には貫通孔２１ａが設けられており、この貫通孔２１ａの下方より下パンチ２３が挿入され、貫通孔２１ａの内壁面と貫通孔２１ａに挿入された下パンチ２３との間で成形体の原料となる粉末３０を収容するための凹部２４が形成される。また、上パンチ２２は、ダイ２１の貫通孔２１ａに挿入可能に設けられ、凹部２４に粉末３０が収容された状態で、上パンチ２２を貫通孔２１ａの上方より挿入し、上パンチ２２と下パンチ２３との間で粉末３０を圧縮することで成形体を製造する。

【0012】

ダイ２１上にはフィーダカップ１０が載置されている。フィーダカップ１０は、フィーダカップ１０内に粉末３０を貯留するとともに凹部２４に粉末３０を放出する粉末収容部１１ａを備える。また、フィーダカップ１０は図示しない駆動部に接続され、ダイ２１の表面に沿って摺動可能に設けられる。

【0013】

図２は、本発明の一実施形態に係るフィーダカップ１０を詳細に説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。本実施形態のフィーダカップ１０は、台座１１、パイプ取付板１２および粉末供給パイプ１３から構成される。台座１１は、略直方体の部材であり、台座１１の上面から下面を挿通する貫通孔からなる粉末収容部１１ａを備える。粉末収容部１１ａは、台座１１の下面（ダイ２１に載置される面）と直交する軸に対し傾斜した断面四角形の貫通孔であり、台座１１を下面より上面視したとき、台座１１の上面における粉末収容部１１ａの開口と、下面における粉末収容部１１ａの開口との位置は重ならない。この粉末収容部１１ａは、その内部に成形体の原料となる粉末３０が貯留するとともに、台座１１の下面における粉末供給部１１ａの開口がフィーダカップ１０から凹部２４へ粉末３０を放出する際の粉末投入口として機能する。

【0014】

また、台座１１には、粉末収容部１１ａから台座１１の上方（上面側）へ向かって
延出した断面円形の貫通孔１１ｂを備える。貫通孔１１ｂは、台座１１の下面における粉末収容部１１ａの開口近傍の粉末収容部１１ａより延出し、粉末収容部１１ａとフィーダカップ１０の外部とを挿通する。そして、貫通孔１１ｂの径は、粉末３０の粒径に対して十分に大きく、粉末３０が貫通孔１１ｂを通過できるように構成されている。本実施形態では、貫通孔１１ｂを台座１１に３個設けるとともに、それぞれの貫通孔１１ｂの径を粉末３０の平均粒径をおよそ０．０３ｍｍとしたとき、３ｍｍとしている。貫通孔１１ｂの径は、粉末３０の粒径に対し５０～１５０倍に設定するのが好ましい。これは、貫通孔１１ｂの径が小さすぎると粉末３０の進入が円滑にできなくなり、大きすぎると粉末３０がフィーダカップ１０の外部に溢れ出るためである。なお、貫通孔１１ｂは、粉末収容部１１ａから台座１１の上方に向かって径が大きくなるテーパー状の貫通孔としてもよく、その場合は粉末収容部１１ａと連通する開口の径を粉末３０の粒径に対して十分に大きく設定すればよい。

【0015】

また、本実施形態の台座１１は、台座１１の上面にザグリ部１１ｃを備える。ザグリ部１１ｃは、台座１１の上面に形成された上面視略長孔形の凹部であり、ザクリ部１１ｃの底面に貫通孔１１ｂの上方側の開口が形成されている。換言すれば、台座１１は、貫通孔１１ｂとザグリ部１１ｃとから構成される中間部に段差部（ザグリ部１１ｃの底面）を備えるということもでき、この場合、本実施形態は、複数の貫通孔１１ｂの中間部に形成されたそれぞれの段差部が接続されることで、台座１１の上面から貫通孔１１ｂの段差部に窪む一つのザグリ部１１ｃを形成している。

【0016】

台座１１の上面には、パイプ取付板１２が接合される。パイプ取付板１２は貫通孔１２ａを備え、貫通孔１２ａは粉末収容部１１ａと挿通している。より具体的には、貫通孔１２ａは台座１１の上面における粉末収容部１１ａの開口と接続、挿通されている。なお、パイプ取付板１２は、台座１１のザグリ部１１ｃに架からない台座１１の上面に接合される。

【0017】

パイプ取付板１２の貫通孔１２ａには、粉末３０をフィーダカップ１０へ供給する円筒状の粉末供給パイプ１３が取り付けられる。粉末供給パイプ１３は、図示しないホースを介して、粉末３０が貯留された図示しないホッパと接続されており、ホッパより供給される粉末３０を粉末収容部１１ａに供給する。

【0018】

次に、本実施形態の粉末成形装置１００による成形体の製造について説明する。成形体の製造は、次の工程により行うことができる。まず、粉末供給部１１ａに粉末３０が貯留されたフィーダカップ１０を、所定の待機位置から凹部２４に向かい移動させる。ここで、フィーダカップ１０の所定の待機位置から凹部２４に向かう移動方向を前進方向、前進方向と反対方向を後退方向とし、フィーダカップ１０における前進方向側を先端側、後退方向側を後端側とする。本実施形態におけるフィーダカップ１０では、台座１１の下面における粉末収容部１１ａの開口はフィーダカップ１０の先端側に配置され、上面における粉末収容部１１ａの開口は後端側に配置されている。

【0019】

フィーダカップ１０の前進方向への移動は、ダイ２１の表面に沿って行われ、フィーダカップ１０の粉末供給部１１ａが凹部２４の上部を完全に覆うまで行われる。そして、粉末供給部１１ａが凹部２４を完全に覆ったらフィーダカップ１０を一定時間停止させ、その後、フィーダカップ１０を後退方向へ移動させ、フィーダカップ１０を元の待機位置へと戻す。このフィーダカップ１０の前進、停止、後退方向の移動において、フィーダカップ１０の粉末供給部１１ａが凹部２４の上部に位置した際に、フーダカップ１０の粉末収容部１１ａから粉末３０が凹部２４に落下し、凹部２４に粉末３０が充填される。

【0020】

凹部２４に粉末３０が充填されたら、上パンチ２２を貫通孔２１ａの上方より挿入し、上パンチ２２と下パンチ２３との間で粉末３０を圧縮し成形体を製造する。そして、上パンチ２２および下パンチ２３をダイ２１に対して上方に移動し、ダイ２１から成形体を排出する。以上の動作を繰り返すことで、複数の成形体を製造することができる。

【0021】

ここで、フィーダカップ１０の前進方向、後退方向の移動に際しては、フィーダカップ１０の進行方向の切り替えの際に粉末３０に所定の慣性力が働く。特に前進から停止の切り替えにおいては、粉末収容部１１ａが先端側に向かい傾斜していることもあり、フィーダカップ１０に供給される粉末３０の自重と、粉末３０に働く慣性力とによって、粉末３０が粉末収容部１１ａの先端側に固まりやすい（圧縮されやすい）。しかし、本実施形態のフィーダカップ１０は、台座１１の下面における粉末収容部１１ａの開口近傍、つまりはフィーダカップ１０の先端側に、粉末収容部１１ａとフィーダカップ１０の外部とを挿通する貫通孔１１ｂを備える。この貫通孔１１ｂは粉末３０が十分に通過可能な大きさで構成されているため、粉末３０が自重や慣性力を受けた際に、貫通孔１１ｂが粉末３０の逃げ道となり、粉末３０に過度の圧力が作用することを抑制できる。したがって、粉末３０が固まる現象が抑制され、凹部２４へ粉末３０を安定的に供給することが可能となる。

【0022】

また、貫通孔１１ｂは、フィーダカップ１０の上方に向かって延出している。そのため、粉末収容部１１ａから貫通孔１１ｂへと進入した粉末３０は、粉末収容部１１ａ内の圧力低下により生じる負圧や、粉末３０の自重により粉末収容部１１ａに戻ることとなる。したがって、フィーダカップ１０外部への粉末３０の漏出を抑制することができる。また、本実施形態のフィーダカップ１０は、貫通孔１１ｂの上方側の開口に、貫通孔１１ｂの上方側の開口より大きな開口を有するザグリ部１１ｃを備える。このザグリ部１１ｃは、貫通孔１１ｂを通過して貫通孔１１ｂから外部へ飛散する粉末３０の保持部として機能し、より確実にフィーダカップ１０外部への粉末３０の漏出を抑制することが可能となる。なお、ザグリ部１１ｃに保持された粉末３０は、ザグリ部１１ｃの開口の大きさによるが、フィーダカップ１０の移動や、その移動により生じる粉末収容部１１ａ内の負圧により、ほぼすべての粉末３０が粉末収容部１１ａに戻すことができる。

【0023】

以上、本発明の粉末供給装置について、実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施形態に限定されるものではなく本発明の技術思想の範囲内で任意に変更可能である。例えば、本実施形態におけるフィーダカップ１０の粉末収容部１１ａは断面四角形の貫通孔として説明したが、断面円形やその他の形状であってもよい。また、貫通孔１１ｂを３個設けた構成としたが、貫通孔１１ｂは３個に限定されず、一つ以上であればよい。また、貫通孔１１ｂを断面円形としたが、例えば断面矩形状であってもよい。また、ザグリ部１１ｃを上面視略長孔形としたが、例えば円形や楕円、矩形状であってもよい。また、ダイ２１、フィーダカップ１０、上パンチ２２および下パンチ２３の材質を合金工具鋼鋼材ＳＫＤ－１１としたが、合金工具鋼鋼材ＳＫＤ－１１に限定されず超硬合金を用いても構わない。

【符号の説明】

【0024】

１０ フィーダカップ
１１ 台座
１１ａ 粉末収容部
１１ｂ 貫通孔
１１ｃ ザグリ部
１２ パイプ取付板
１２ａ 貫通孔
１３ 粉末供給パイプ
２１ ダイ
２１a 貫通孔
２２ 上パンチ
２３ 下パンチ
２４ 凹部
３０ 粉末
１００ 粉末供給装置

【図1】

【図2】