説明

粉末成形品のばり取り方法ならびにその装置

【課題】簡単な構造で小型化が容易な粉末成形品の「ばり」取り装置を実現する。
【解決手段】金型内に粉末を充填し、圧縮成形した後、上下パンチ3,6間に成形品を保持したまま上下パンチ3,6をダイから抜き出させ、ブラシ73に振動モータによる機械的な振動を与えながらブラシ73の先端をパンチ外面に接触させつつ昇降させて上下パンチからはみ出たばりを剥離させ、吹き出し枠74からの気流によって吹き飛ばして除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属、セラミックス等の微粉末を圧縮成形して焼成し、超硬チップや精密機械部品等を製造する際の前半工程である粉末の圧縮成形段階において、成形品(以下、「中間製品)に発生する「ばり(はみだし部分)」を除去するばり取り方法ならびにその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属、セラミックス等の微粉末にワックス等のバインダを混合して作製した造粒粉をプレス機の金型内に充填し、圧縮成形することが行われている。圧縮成形された中間製品は焼成炉において焼成処理して機械加工用の超硬チップや精密機械部品等とする。
【0003】
圧縮成形の際、微粉末に作用する圧力によって微粉末が金型のわずかな隙間にはみ出し、「ばり」と称するはみ出し部分が発生する。これは製品には不要、かつ有害な部分であるから、焼成処理前に除去することが必要である。
【0004】
特許文献1には、圧縮成形後、プレス機に設けられた「ばり取り装置」により中間製品のばり(同文献によれば、ばりは「フラッシング」とも称する)取りを行うことが記載されている。この「ばり取り装置」は、プレス機の上部ヘッドに接続して取り付けられた中空円筒状のもので、内部は真空源と空気供給源とに接続され、成形後の中間製品の周囲に脈動する空気流を吹きつけ、ばりを分離するとともに真空によって吸い出して除去するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表2001−502238号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載のばり取り装置は、空気流に脈動を発生させるためにタービン翼状のロータを内蔵させるなど、かなり複雑な構成であり、コスト高となるばかりでなく装置の小型化が難しく、金型や中間製品の寸法がある程度大きくないと適用できない。
【0007】
本発明は、圧縮成形された成形品のばりを成形機上で除去することにより、ばり取り工程の工数を低減でき、また金型あるいは圧縮用プレス機の小型化が可能な粉末成形製品のばり取り方法ならびにその装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の本発明は、上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形して得られる成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り方法において、前記圧縮成形の後に、上パンチ、下パンチの間に成形品を保持したまま成形品をダイから抜き出し、多数の素線を植設した複数のブラシに素線方向を主成分とする機械的な振動を与えながらブラシの先端を前記抜き出した上下パンチの外面に接触させつつ上下パンチに沿って昇降させ、前記上パンチおよび下パンチからはみ出たばりを除去することを特徴とするものである。
【0009】
請求項2に記載の本発明は、請求項1の発明において、前記上下パンチに向けて空気流を当てて、ブラシにより除去したばりを吹き飛ばすことを特徴とする粉末成形品のばり取り方法である。
【0010】
請求項3に記載の本発明は、ダイの上下に上パンチ、下パンチを配置し、上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形し、その成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り装置において、前記ダイの上面あるいは下面に、前記上パンチおよび下パンチを囲むように多数の素線を植設した複数のブラシを配置するとともに、各ブラシに各々の素線方向を主成分とする機械的な振動を与える振動手段を設け、該振動手段により振動させたブラシの先端を前記上パンチもしくは下パンチの外面に沿わせて、前記成形品に生じているばりに接触させてそのばりを除去することを特徴とするものである。
【0011】
請求項4に記載の本発明は、請求項3の発明において、前記振動手段は、ブラシを保持するブラシホルダ内に収納された振動モータを含むことを特徴とする粉末成形製品のばり取り装置である。
【0012】
請求項5に記載の本発明は、請求項4の発明において、前記ブラシホルダは板ばねを介して保持され、ブラシがその素線に垂直方向に首を振ることができることを特徴とする粉末成形品のばり取り装置である。
【0013】
請求項6に記載の本発明は、請求項3ないし5のいずれかの発明において、前記上下パンチに向けて空気流を当てる空気噴出手段を更に設け、除去されたばりを前記空気流により吹き飛ばすように構成されていることを特徴とする粉末成形品のばり取り装置である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、上下のパンチで成形品を保持した状態で、成形品のばりを除去するので、硬度が大きくなる前にばりを除去することが可能になり、その結果、いわゆるばり取りが容易になる。また、ばりを除去するための工数を低減することができる。そして、ブラシをその素線方向に振動させればよいので、寸法の小さい金型あるいは小型の成形機にも容易に適用することができ、かつ粉末成形品の品質を維持することができるという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施に使用するプレス機の正面図である。
【図2】図1のプレス機の金型部分を示す説明図である。
【図3】その拡大図である。
【図4】本発明に係るばり取り装置の正面図である。
【図5】その平面図である。
【図6】そのばり取り装置におけるブラシユニットの平面図である。
【図7】そのばり取り装置における取り付け枠および吹き出し枠を示す斜視図である。
【図8】そのばり取り装置における吹き出し枠を一部破断して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
ばりは、圧縮成形加工の際に金型からはみ出した、加圧を受けていない部分である。微粉末はバインダと混合されているので、加水反応により圧縮成形後、時間とともに硬くなるが、成形直後はまだ柔らかく、軽く擦るだけで剥離するので、除去するのが容易である。しかも本発明では、製品となる部分が上下パンチにはさまれたままの状態でばりを除去するから、製品の一部を欠落させるおそれはなく、不要な部分だけを除去できる。またこの除去装置をさらに上下方向に移動させることで、上下パンチの側面を常時清掃することもできる。
【0017】
本発明におけるばり取りは、一例として、ブラシを保持するブラシホルダ内に小型の振動モータを収納し、所定の径のブラシを素線方向に振動させ、素線の先端をばりの部分に軽く接触させて柔らかいばりを剥離させるとともに、ブラシホルダを板ばねを介して取り付けることにより振動の際にブラシが素線と直角方向にも首を振ることで剥離したばりを拭うようにして除去する。さらにブラシに沿って上下パンチに向けて気流を噴射させてブラシの素線を波うたせ、剥離作用を促進すると同時に剥離したばりの除去を行うのである。
【0018】
ブラシの素線はナイロン等の樹脂の糸である。素線の径は0.05〜0.3mmの範囲が好ましい。これ以上太いと剛性が高くなって気流によって波うたない。またこれ以上細いと接触しても剥離させる力が不足する。
【0019】
以下、本発明を図に示す具体例に基づいて説明する。まず、本発明に係る装置について説明すると、図1は本発明を実施するために使用できるプレス機の正面図である。フレーム1の高さ方向のほぼ中間に中間フレーム11が固定され、これを貫通して上下方向に4本のガイドバー12が設けられている。フレーム1の高さは約1600mm、幅は540mmである。
【0020】
この図では示されていないが、中間フレーム11の中央にはダイが設けられている。上ラム2、下ラム5はそれぞれこのガイドバー12に沿って、ボールねじによる駆動機構21,51により昇降する。上ラム2および下ラム5にはパンチホルダを介して上パンチ3およびこの図には示されていないが下パンチが取り付けられ、上下パンチとダイで形成される空間内に粉末が充填され、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮、成形する。パンチによる圧縮の後、下ラム5に取り付けた磁歪アクチュエータ52を使用して衝撃力によるさらなる圧縮を加えることもできる。なお、磁歪アクチュエータ52は、上ラム2に設けてもよい。
【0021】
符号7は追って詳しく説明するばり取り装置、符号72はその昇降機構である。昇降機構72の種類については特に限定しないが、NC制御による空気圧シリンダ、サーボモータによる電動ねじ機構など公知のものが使用できる。いずれの場合も、例えば上パンチ3に追随して昇降する機能と、ばり取り作業の際、上下方向に必要距離移動する機能とが必要である。この移動距離は正味10〜15mm程度であるから、上下方向のストロークとしては50mm程度あれば充分である。
【0022】
図2はこのプレス機の金型部分を示す説明図であり、符号4はダイ、符号3は上パンチ、符号6は下パンチ、符号Pは粉末、符号Gはこれを圧縮して得られる中間製品である。
【0023】
先ず図2の(a)に示すように下パンチ6とダイ4とで形成されるくぼみの中に粉末Pが充填され、つぎに(b)に示すように上方から上パンチ3が下降して粉末Pを圧縮し、中間製品Gができる。つづいてダイ4を下降させるか、あるいは中間製品Gを保持したまま上下パンチ3,6を上昇させれば、中間製品Gの輪郭部分はダイ4の上部に現れる。
【0024】
図3(a)は図2の(b)に相当する圧縮成形段階における拡大図である。例えば上下パンチ3,6の径を1.8〜8.2mmとすると、上下パンチ3,6の外周面とダイ4の内周面との隙間g(片側)は5〜10μm程度である。圧縮成形の際の圧力によってこの隙間gに微粉末が侵入し、ばりFが形成される。
【0025】
図3(b)は図2の(c)に対応する同じく拡大図で、中間製品Gと共にばりFがダイ4の上部に現れている。本発明では、この状態でばり取りを行うのである。
【0026】
図4はばり取り装置7を示す正面図、図5はその平面図である。矩形枠状もしくは方形枠状の取り付け枠71が上下パンチ3,6を囲むように配置され、昇降アーム721を介して昇降機構72により昇降する。
【0027】
取り付け枠71の下面には複数のブラシユニット73が、ブラシの先端が上下パンチを囲むように配置されている。さらに、取り付け枠71からは、吊り下げ部材741を介して空気の噴出する吹き出し枠74が吊り下げられ、吹き出し枠74には圧縮空気のエアホース742が接続されている。
【0028】
図6はブラシユニット73を示す平面図である。ナイロン等の樹脂の繊維を素線とし、かつそれらの素線を束ねたブラシ731は振動モータ732に固定され、板ばね733を介してブラシホルダ734に取り付けられ、さらにブラシ731の繊維方向(素線方向)の調整機構735を介して取り付け枠71に固定されている。
【0029】
振動モータ732は携帯電話等に使用される円板形の小型モータで、例えば特開2002−205012号公報、特開2005−305261号公報等に記載されている。ブラシ731は板ばね733を介して取り付けられているため、振動モータ732が作動すると先端の振動は図6で符号aで示した素線方向が主成分となるが、板ばね733のたわみによって若干首を振るために符号bで示したブラシ731の素線と垂直方向の成分を持った振動も伴うため、a方向の接触で剥離したばりの粉末をb方向の成分で拭って除去することができる。a,b成分の割合はブラシ731とブラシホルダ734との距離によって変化するので、板ばね733のたわむ部分の距離dは重要であり、上記の除去作用が生じるように調整される。
【0030】
図7は取り付け枠71および吹き出し枠74を示す斜視図、さらに図8は吹き出し枠74のみを示す斜視図である。吹き出し枠74は上下パンチ3,6を囲む矩形状もしくは方形状の枠体で、その枠部分の断面は内側に向けて開口した形状である。その開口部がブラシ先端付近を向くように取り付け枠71から吊り下げ部材741を介して吊り下げられており、圧縮空気のエアホース742が接続されている。したがって、噴出した気流はブラシ先端付近に向かい、剥離したばりの粉末を吹き飛ばす。さらに、この気流はブラシ731の素線方向でもあるから、ブラシ素線が気流によって波うち、したがって、ブラシ素線の振動が助長され、ばりの剥離、除去を促進する。
【0031】
なお、整流板等を使用して気流の向きを制御できる場合は、中心ではなくやや斜め方向に向けるようにすると上下パンチ3,6の周囲で気流が渦を生じ、粉塵が飛散しないので好都合である。
【0032】
粉末の飛散による周囲の環境対策として、図4に示したように取り付け枠71から防塵フード75を垂らしてカーテンとし、吸気して排出するようにするとよい。
【符号の説明】
【0033】
1…フレーム、 2…上ラム、 3…上パンチ、 4…ダイ、 5…下ラム、 6…下パンチ、 7…ばり取り装置、 11…中間フレーム、 12…ガイドバー、21、51…(ボールねじによる)駆動機構、 52…磁歪アクチュエータ、 71…取り付け枠、72…昇降機構、 73…ブラシユニット、 74…吹き出し枠、 75…防塵フード、721…アーム、 731…ブラシ、 732…振動モータ、 733…板ばね、 734…ブラシホルダ、 735…調整機構、 741…吊り下げ部材、 742…エアホース、 F…ばり、 G…中間製品、 P…粉末。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形して得られる成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り方法において、
前記圧縮成形の後に、上パンチ、下パンチの間に成形品を保持したまま成形品をダイから抜き出し、多数の素線を植設した複数のブラシに素線方向を主成分とする機械的な振動を与えながらブラシの先端を前記抜き出した上下パンチの外面に接触させつつ上下パンチに沿って昇降させ、前記上パンチおよび下パンチからはみ出たばりを除去することを特徴とする粉末成形品のばり取り方法。
【請求項2】
前記上下パンチに向けて空気流を当てて、ブラシにより除去したばりを吹き飛ばすことを特徴とする請求項1に記載の粉末成形品のばり取り方法。
【請求項3】
ダイの上下に上パンチ、下パンチを配置し、上下パンチとダイとで形成される空間内に粉末を充填し、上パンチを下降、あるいは下パンチを上昇させて粉末を圧縮成形し、その成形品のばりを除去する粉末成形品のばり取り装置において、
前記ダイの上面あるいは下面に、前記上パンチおよび下パンチを囲むように多数の素線を植設した複数のブラシを配置するとともに、各ブラシに各々の素線方向を主成分とする機械的な振動を与える振動手段を設け、該振動手段により振動させたブラシの先端を前記上パンチもしくは下パンチの外面に沿わせて、前記成形品に生じているばりに接触させてそのばりを除去することを特徴とする粉末成形品のばり取り装置。
【請求項4】
前記振動手段は、ブラシを保持するブラシホルダ内に収納された振動モータを含むことを特徴とする請求項3に記載の粉末成形品のばり取り装置。
【請求項5】
前記ブラシホルダは板ばねを介して保持され、ブラシがその素線に垂直方向に首を振ることができることを特徴とする請求項4に記載の粉末成形品のばり取り装置。
【請求項6】
前記上下パンチに向けて空気流を当てる空気噴出手段を更に設け、除去されたばりを前記空気流により吹き飛ばすように構成されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載の粉末成形品のばり取り装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−660(P2012−660A)
【公開日】平成24年1月5日(2012.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−139567(P2010−139567)
【出願日】平成22年6月18日(2010.6.18)
【出願人】(593016444)三和システムエンジニアリング株式会社 (12)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)