粉末成形装置
【課題】２層成形による成形品を単位工程あたりに多数個取りする場合においても、製品の品質を安定して確保でき、かつ、製造費用を削減できる粉末成形装置を提供すること。
【解決手段】金型２の粉末成形領域６に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域６に第１粉末を供給する第１粉末供給部１１と、前記粉末成形領域６に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構８と、前記粉末成形領域６に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域６に第２粉末を供給する第２粉末供給部１２と、を備え、前記粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する充填部７が複数形成され、これら充填部７の配列方向と、前記第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする。
【解決手段】金型２の粉末成形領域６に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域６に第１粉末を供給する第１粉末供給部１１と、前記粉末成形領域６に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構８と、前記粉末成形領域６に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域６に第２粉末を供給する第２粉末供給部１２と、を備え、前記粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する充填部７が複数形成され、これら充填部７の配列方向と、前記第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば２層成形による粉末成形品を、単位工程あたりに多数個取りする場合に用いて有効な粉末成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばエンジン用バルブシートなどの製造における粉末成形加工では、互いに異なる性質の粉末を用い、これら粉末同士を積層させるように圧縮成形（２層成形）している。具体的に、成形するバルブシート（粉末成形品、以下、成形品と省略）において、燃焼室に臨むバルブ当接部位には耐熱性に優れる高価な粉末材料を用い、それ以外の部位には安価な粉末材料を用いることにより、製造費用を削減している。
【０００３】
この種の成形品を製造する粉末成形装置として、例えば下記特許文献１には、金型（ダイ）に形成された粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末（第一層目の粉末）を供給する第１粉末供給部（第１のフィーダー）と、前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構（仮押し装置）と、前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末（第二層目の粉末）を供給する第２粉末供給部（第２のフィーダー）と、を備えたものが開示されている。尚、前記第２粉末が、前述した耐熱性に優れる高価な粉末材料となっている。
【０００４】
この粉末成形装置では、金型の粉末成形領域に、まず第１粉末供給部が第１粉末を供給し、該粉末成形領域に供給された第１粉末を、仮押し機構が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末上に、第２粉末供給部が第２粉末を供給した状態で、これら粉末全体を圧縮成形する。このように仮押しすることによって、第１、第２粉末同士の境界部分が曖昧でなくなるとともに、燃焼室に臨む第２粉末中に第１粉末が混在するようなことが抑制されて、製品の品質が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１０５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来の粉末成形装置では、下記の課題があった。
この種の粉末成形装置では、さらなる生産性の向上を目的として、単位工程あたりに成形品を多数個取りすることへの要望がある。このような多数個取りの手法として、金型の粉末成形領域に、成形品の形状に対応する充填部を複数形成することが考えられる。しかしながらこの場合、これら充填部に充填される粉末の供給量が互いに異なることに起因して、製品の品質にバラつきが生じるおそれがあった。特に、製品の性能に大きく影響する第２粉末の供給量にバラつきが生じると、製品の品質を安定して確保できなくなる可能性があることから、該第２粉末の供給量のマージンを大きくとらざるを得ず、製造費用が嵩んでしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、２層成形による成形品を単位工程あたりに多数個取りする場合においても、製品の品質を安定して確保でき、かつ、製造費用を削減できる粉末成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の粉末成形装置は、金型の粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末を供給する第１粉末供給部と、前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構と、前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末を供給する第２粉末供給部と、を備え、前記粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成され、これら充填部の配列方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この粉末成形装置では、金型の粉末成形領域に、まず第１粉末供給部が第１粉末を供給し、該粉末成形領域に供給された第１粉末を、仮押し機構が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末上に、第２粉末供給部が第２粉末を供給した状態で、粉末全体を圧縮成形するようにしている。また、金型の粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成されており、単位工程あたりに成形品を複数成形（多数個取り）できるようになっている。
【００１０】
本発明の粉末成形装置によれば、複数の充填部の配列方向と、第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されているので、各充填部の第１粉末上に供給される第２粉末の供給量（充填量）のバラつきが抑制される。すなわち、例えば本発明とは異なり、充填部の配列方向と第２粉末供給部の往復移動方向とが互いに垂直とはならない配置である場合、これら充填部のうち、第２粉末供給部の移動の前進端側に位置する一の充填部より、第２粉末供給部の移動の後退端側に位置する他の充填部上に該第２粉末供給部が配置された状態が長く続くため、前記他の充填部に対する第２粉末の供給量が、前記一の充填部に対する前記供給量より多くなる。この場合、焼結後の製品の品質が確保できなくなるおそれがあるため、前記一の充填部への第２粉末の供給量を確保するために、第２粉末の供給量を全体的に増大させる（マージンを大きくとる）必要が生じて、製造費用が嵩んでしまうことになる。
【００１１】
一方、本発明によれば、第２粉末供給部が往復移動する際に、複数の充填部上に該第２粉末供給部が配置される時間が互いに同等となるので、これら充填部に対する第２粉末の供給量が均一となり、第２粉末の性能が重視される製品の品質が安定して確保されるのである。またこのように、複数の充填部に対する第２粉末の供給量のバラつきが抑制されるから、第２粉末の供給量を全体に増大させるような必要が生じないばかりか、該第２粉末の供給量を削減可能であり、よって製造費用を削減できる。
【００１２】
また、本発明の粉末成形装置において、前記第１粉末供給部の往復移動方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とは、互いに交差しており、前記第１粉末供給部は、前記充填部から排出された成形品を、前記粉末成形領域に向けた前進移動によって該粉末成形領域の外部へ向けて排出させる払い出し機構を備え、前記払い出し機構は、前記第１粉末供給部の往復移動方向に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部と、前記スライド部の往復移動方向に沿うように該スライド部に複数形成され、それぞれが成形品を保持可能な保持部と、を備えることとしてもよい。
【００１３】
この場合、第１粉末供給部の往復移動方向と、第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに交差しているので、第１粉末供給部の往復移動方向に対して、複数の充填部の配列方向は垂直とはならない。従って、第１粉末供給部が、粉末成形領域に向けて前進移動すると、複数の充填部のうち、まず該第１粉末供給部の往復移動方向の後退端側に位置する後方の充填部に対応する成形品が、払い出し機構の複数の保持部のうち、一の保持部に保持される。この状態から、払い出し機構のスライド部を該スライド部の往復移動方向に移動させることにより、前記一の保持部に保持された後方の成形品が移動するとともに、第１粉末供給部の往復移動方向の前進端側に位置する前方の充填部に対応する成形品が、複数の保持部のうち、前記一の保持部とは異なる他の保持部に対向配置される。この状態から、さらに第１粉末供給部が粉末成形領域に向けて前進移動することにより、前方の成形品が前記他の保持部に保持される。このように、複数の保持部にそれぞれ保持された成形品同士は、互いに当接することなく、粉末成形領域の外部へと払い出される（排出される）ようになっている。
【００１４】
本発明によれば、第１粉末供給部の粉末成形領域に向けた前進移動によって、多数個取りされた複数の成形品を払い出す際に、これら成形品同士が互いにぶつかり合うようなことが防止される。よって、成形品の排出動作にともなう該成形品の割れ、欠け、変形等を防止でき、製品の品質が安定して確保されるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の粉末成形装置によれば、２層成形による成形品を単位工程あたりに多数個取りする場合においても、製品の品質を安定して確保でき、かつ、製造費用を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて２層成形される成形品の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて成形品を成形する手順を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて成形品を成形する手順を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の要部を説明する上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す上面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１粉末供給部を示す下面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の成形工程を説明するグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を説明する上での参考例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る粉末成形装置１について、図１〜図９を参照して説明する。
本実施形態の粉末成形装置１は、例えば、エンジン用のバルブシートの製造における粉末成形加工に用いられるものである。
【００１８】
図１は、本実施形態の粉末成形装置１を用いて２層成形してなるバルブシートの焼結前の粉末成形品（成形品）５０を示している。この成形品５０は、円環状又は円筒状をなしており、その軸線Ｃ方向に沿う一方側（図１における上側）の部分が、耐熱性に優れる高価な粉末材料（第２粉末）５２で形成され、他方側（図１における下側）の部分が、安価な粉末材料（第１粉末）５１で形成されている。
【００１９】
図１に示される側断面において、成形品５０の内周面のうち一方側の端部は、一方側に向かうに従い漸次軸線Ｃ方向に垂直な径方向の外側に向かって傾斜するテーパ面５３となっている。テーパ面５３は、成形品５０のうち、第２粉末５２で構成される領域に形成されている。また、成形品５０の外周面のうち他方側の端部は、該端部以外の部分より一段縮径して形成された圧入案内部５４となっている。
【００２０】
このように構成された成形品５０は、焼結工程等を経て製品であるバルブシートとなり、エンジンの対象部位に配設される。バルブシートがエンジンに配設された状態で、テーパ面５３は、燃焼室に臨むバルブ当接部位とされる。また、圧入案内部５４は、バルブシートをマニホールドの開口部に圧入するための誘い込み部分となる。
【００２１】
図２〜図４に示されるように、粉末成形装置１は、成形品を成形する金型として、筒状のダイ２と、ダイ２の径方向内側に配設される筒状の下パンチ３と、下パンチ３の径方向内側に配設される軸状のコアロッド４と、下パンチ３に軸方向から対向するように配設されるとともに、該下パンチ３に対して接近離間可能とされた軸状の上パンチ５と、を有している。これらダイ２、下パンチ３、コアロッド４及び上パンチ５は、共通軸Ｏに同軸に配設されており、共通軸Ｏ方向に沿って互いに相対移動可能とされている。尚、この共通軸Ｏは鉛直方向に延びている。
以下の説明においては、共通軸Ｏ方向に沿う上パンチ５側を上側、下パンチ３側を下側という（図３（ｅ）を参照）。また、共通軸Ｏに垂直な方向を径方向といい、共通軸Ｏを中心に周回する方向を周方向という。
【００２２】
ダイ２には、共通軸Ｏに沿って延びる貫通孔が形成されており、該貫通孔が共通軸Ｏと同軸となっている。ダイ２において貫通孔が配置される部位は、粉末成形領域６となっている。図４に示されるように、粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する前記貫通孔が複数形成されており、これら貫通孔がそれぞれ充填部７とされている。また、ダイ２の各充填部７に対応して、下パンチ３、コアロッド４及び上パンチ５がそれぞれ配設されている。尚、前述のように、ダイ２に複数の充填部７が形成される代わりに、単一の充填部７を有するダイ２が、互いに隣接するように複数配設されていても構わない。
【００２３】
また、図２及び図３において、ダイ２の貫通孔の内周面のうち上端部は、該上端部以外の部分より一段拡径して形成されている。
下パンチ３の外周面は、ダイ２の貫通孔の内周面における上端部以外の部分に摺動可能に当接している。図２（ａ）に示されるように、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態で、ダイ２の内周面における上端部と下パンチ３の外周面における上端部との間には、若干の隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇは、成形品５０の外周面における圧入案内部５４以外の部分を、該圧入案内部５４より拡径して形成する目的で設けられている。
また、コアロッド４の外周面は、下パンチ３の内周面に摺動可能に当接している。
【００２４】
図３（ｅ）に示されるように、上パンチ５の下端部は、該下端部以外の部分より一段縮径して形成されている。上パンチ５の下端部は、下パンチ３の内部に挿入可能とされており、図３（ｅ）の状態で、上パンチ５の下端部の外周面は、下パンチ３の内周面に摺動可能に当接している。また、上パンチ５の下端面は、コアロッド４の上端面に当接している。また、上パンチ５において下端部より上側に位置する大径部分の外周面は、ダイ２の内周面に摺動可能に当接している。
【００２５】
また、図４において、この粉末成形装置１は、ダイ（金型）２の粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、該粉末成形領域６に第１粉末５１を供給する第１粉末供給部（第１フィーダカップ）１１と、粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、予め該粉末成形領域６に供給された第１粉末５１を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構８と、粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、該粉末成形領域６において予め仮押しされた第１粉末５１上に第２粉末５２を供給する第２粉末供給部（第２フィーダカップ）１２と、を備えている。
【００２６】
図４に示される上面視において、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、粉末成形領域６で互いに垂直に交差するように配置されている。また、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、仮押し機構８の往復移動方向Ｍ８とは、互いに同一方向であり、第２粉末供給部１２と仮押し機構８とは、粉末成形領域６を挟んで対向配置されている。
【００２７】
詳しくは、第１粉末供給部１１は、往復移動方向Ｍ１１の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上部を覆うように配置され、この状態で、これら充填部７に第１粉末５１を供給可能である。また、第２粉末供給部１２は、往復移動方向Ｍ１２の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上部を覆うように配置され、この状態で、これら充填部７に第２粉末５２を供給可能である。
【００２８】
また、仮押し機構８は、往復移動方向Ｍ８の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７上に対応して配置される筒状の仮押しパンチ９を備えている（図２（ｃ）を参照）。仮押しパンチ９は、上下に往復移動可能とされており、その下方へ向けた移動の端部において、充填部７内の第１粉末５１を下パンチ３へ向けて仮押しするようになっている。
【００２９】
そして、図４において、この粉末成形装置１は、これら充填部７の配列方向と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されている。具体的に、図４に示される上面視で、複数の充填部７の共通軸Ｏ同士を通る仮想線と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、互いに垂直に交差するように配置されている。
【００３０】
また、図５〜図８に示されるように、第１粉末供給部１１は、充填部７から排出された成形品５０を、粉末成形領域６に向けた前進移動によって該粉末成形領域６の外部へ向けて排出させる払い出し機構１３を備えている。
【００３１】
図５に示される上面視において、払い出し機構１３は、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部１４と、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に沿うように該スライド部１４に複数形成され、それぞれが成形品５０を保持可能な保持部１５と、を備えている。本実施形態では、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４と、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１とが、互いに垂直に交差するように配置されている。
【００３２】
具体的に、図５〜図７において、スライド部１４は、帯板状をなすスライド本体１６を有し、該スライド本体１６は、ダイ２上に接近配置され、往復移動方向Ｍ１４に沿って延びているとともに、その厚さ方向が第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１を向いている。また、スライド本体１６の外面のうち、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の前進端側（図５、図６における左側）を向く面には、前記前進端側に向けて突出する突起部１７が、往復移動方向Ｍ１４に互いに間隔をあけて複数配設されている。そして、隣り合う一対の突起部１７と、これら突起部１７の間に位置するスライド本体１６部分とに囲まれるように、前記保持部１５が形成されている。このように形成された保持部１５は、成形品５０の外周面を３点支持するようになっている。
【００３３】
また、図６及び図８において、第１粉末供給部１１には、その往復移動方向Ｍ１１の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上方を覆うように形成された供給室１８が形成されている。供給室１８は、天壁と内周壁とを有しており、下方は開口されている。また、供給室１８には、前記前進端位置において、複数の充填部７の上方にそれぞれ対応するように配置される複数の筒部１９が配設されている。筒部１９の下端部は、供給室１８内に開口されており、筒部１９は、その内部を通して充填部７に第１粉末５１を供給可能とされている。これら筒部１９の下端開口部は、充填部７の配列方向に対応するように、往復移動方向Ｍ１１に沿って配列している。
【００３４】
また、特に図示しないが、第２粉末供給部１２には、その往復移動方向Ｍ１２の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上方を覆うように形成された供給室１８が形成されている。また、供給室１８には、前記前進端位置において、複数の充填部７の上方にそれぞれ対応するように配置される複数の筒部１９が配設されている。筒部１９の下端部は、供給室１８内に開口されており、筒部１９は、その内部を通して充填部７に第２粉末５２を供給可能とされている。これら筒部１９の下端開口部は、充填部７の配列方向に対応するように、往復移動方向Ｍ１２に垂直な方向（往復移動方向Ｍ１１）に沿って配列している。
【００３５】
次に、本実施形態の粉末成形装置１により成形品５０を成形する手順について、図２、図３及び図９を参照して説明する。尚、図９に示される各グラフは、ダイ２、下パンチ３、上パンチ５、仮押し機構８、第１粉末供給部１１及び第２粉末供給部１２の、成形の１サイクル（単位工程）あたりの動作を説明するものである。図９において、横軸は時間（位相）を表している。また縦軸は、ダイ２、下パンチ３及び上パンチ５については鉛直方向の変位量（位置）を表し、仮押し機構８、第１粉末供給部１１及び第２粉末供給部１２については水平方向の変位量を表している。図９では、横軸の中央（１８０°付近）において成形品５０が成形されるようになっている。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、まず、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態（図９における横軸２４０°付近）から、第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸２７０°付近）。
【００３７】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６上に配置された状態から、ダイ２が下パンチ３に対して上昇し、充填部７に第１粉末５１が供給される（図９における横軸３００°付近）。尚、第１粉末供給部１１は、その前進端位置の粉末成形領域６上において、短い往復動をするようになっている。
【００３８】
次いで、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６上から後退し、ダイ２が下パンチ３に対してさらに上昇し、仮押し機構８が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸３３０°付近）。
【００３９】
図２（ｃ）は、仮押し機構８が粉末成形領域６上に配置された状態を示しており、この状態で、仮押しパンチ９が充填部７の上方に位置している。仮押しパンチ９は、充填部７に向けて下降し、該充填部７内の第１粉末５１を、金型内に向けて圧縮するように仮押しする（図９における横軸０°付近）。この仮押しは、充填部７内の第１粉末５１の粉末密度を若干高めることにより、後述する第２粉末５２が該第１粉末５１に混合されないようにするものである。
【００４０】
次いで、仮押し機構８が粉末成形領域６上から後退し、第２粉末供給部１２が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸４５°付近）。
【００４１】
次いで、図３（ｄ）に示されるように、第２粉末供給部１２が粉末成形領域６上に配置された状態で、充填部７に第２粉末５２が供給される（図９における横軸７５°付近）。尚、第２粉末供給部１２は、その前進端位置の粉末成形領域６上において、短い往復動をするようになっている。
【００４２】
次いで、第２粉末供給部１２が粉末成形領域６上から後退し、上パンチ５が、下パンチ３に向けて下降する（図９における横軸１２０°付近）。図３（ｅ）に示されるように、上パンチ５がダイ２の充填部７内に挿入されると、上パンチ５がさらに下パンチ３へ向けて下降していくのにともなって、ダイ２が下パンチ３に対して若干下降する（図９における横軸１８０°付近）。
このように、ダイ２の充填部７内において、上パンチ５と下パンチ３とが相対的に接近移動することにより、これらの間に挟まれた第１、第２粉末５１、５２が圧縮されるとともに、成形品５０が成形される。
【００４３】
次いで、上パンチ５が上昇してダイ２の充填部７から離脱し、ダイ２が下パンチ３に対して下降して（図９における横軸２１０°付近）、図３（ｆ）に示されるように、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態（図９における横軸２４０°付近）となり、これにともなって、成形品５０が充填部７から上方に排出される。
【００４４】
次いで、再び第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進することにより、該第１粉末供給部１１の前進側の端部に配設された払い出し機構１３が、成形品５０を粉末成形領域６の外部に向けて排出する（図９における横軸２７０°付近）。払い出し機構１３の作用については、後述する。
【００４５】
前述の工程が繰り返されることにより、成形品５０が連続的に成形される。
尚、図９において、符号ａは上ラムストローク、符号ｂは製品（成形品）高さ、符号ｄは上部材料（第２粉末）フィーダーストローク、符号ｅは上部材料充填、符号ｆはダイ充填、符号ｈは上パンチホールドダウンストローク、符号ｉは仮押しアンダーフィル、符号ｊは下部材料（第１粉末）充填、符号ｋは下部材料フィーダーストローク、符号ｌは仮押しフィーダーストローク、を示している。上部材料フィーダーストロークｄは、下部材料フィーダーストロークｋより小さく、仮押しフィーダーストロークｌより大きい。
【００４６】
以上説明した粉末成形装置１では、ダイ２の粉末成形領域６に、まず第１粉末供給部１１が第１粉末５１を供給し、該粉末成形領域６に供給された第１粉末５１を、仮押し機構８が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末５１上に、第２粉末供給部１２が第２粉末５２を供給した状態で、粉末全体を圧縮成形するようにしている。また、圧縮成形後には、再び第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に移動するが、この移動によって、圧縮成形された成形品５０が粉末成形領域６の外部へと払い出されるとともに、次工程の第１粉末５１が粉末成形領域６に供給されて、前述した工程が繰り返される。また、ダイ２の粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する充填部７が複数形成されており、単位工程あたりに成形品５０を複数成形（多数個取り）できるようになっている。
【００４７】
本実施形態の粉末成形装置１によれば、複数の充填部７の配列方向と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されているので、各充填部７の第１粉末５１上に供給される第２粉末５２の供給量（充填量）のバラつきが抑制される。すなわち、例えば図１０に示されるように、本実施形態とは異なり、充填部７の配列方向と第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが互いに垂直とはならない配置である場合（図示の例では互いに同一方向）、これら充填部７のうち、第２粉末供給部１２の移動の前進端側に位置する一の充填部７Ｄより、第２粉末供給部１２の移動の後退端側に位置する他の充填部７Ｃ上に該第２粉末供給部１２が配置された状態が長く続くため、前記他の充填部７Ｃに対する第２粉末５２の供給量が、前記一の充填部７Ｄに対する前記供給量より多くなる。この場合、焼結後の製品の品質が確保できなくなるおそれがあるため、前記一の充填部７Ｄへの第２粉末５２の供給量を確保するために、第２粉末５２の供給量を全体的に増大させる（マージンを大きくとる）必要が生じて、製造費用が嵩んでしまうことになる。
【００４８】
一方、図４に示される本実施形態によれば、第２粉末供給部１２が往復移動する際に、複数の充填部７Ａ、７Ｂ上に該第２粉末供給部１２が配置される時間が互いに同等となるので、これら充填部７Ａ、７Ｂに対する第２粉末５２の供給量が均一となり、第２粉末５２の性能が重視される製品の品質が安定して確保されるのである。またこのように、複数の充填部７Ａ、７Ｂに対する第２粉末５２の供給量のバラつきが抑制されるから、第２粉末５２の供給量を全体に増大させるような必要が生じないばかりか、該第２粉末５２の供給量を削減可能であり、よって製造費用を削減できる。
【００４９】
また本実施形態において、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、複数の充填部７Ａ、７Ｂの配列方向とは、互いに垂直となってはいないから、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に向けて前進移動し成形品５０を払い出すにあたって、第１粉末供給部１１の前進側を向く端部には、まず該第１粉末供給部１１の後退端側に位置する充填部７Ｂの成形品５０Ｂが当接され、次いで該第１粉末供給部１１の前進端側に位置する充填部７Ａの成形品５０Ａが当接する。
本実施形態の粉末成形装置１によれば、第１粉末供給部１１の前進側の端部に払い出し機構１３が設けられているので、下記の作用効果を奏する。
【００５０】
すなわち、第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進移動すると、複数の充填部７Ａ、７Ｂのうち、まず該第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の後退端側に位置する後方の充填部７Ｂに対応する成形品５０Ｂが、払い出し機構１３の複数の保持部１５のうち、一の保持部１５Ｂに保持される（図５を参照）。この状態から、払い出し機構１３のスライド部１４を該スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に移動させることにより、前記一の保持部１５Ｂに保持された後方の成形品５０Ｂが移動するとともに、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の前進端側に位置する前方の充填部７Ａに対応する成形品５０Ａが、複数の保持部１５のうち、前記一の保持部１５Ｂとは異なる他の保持部１５Ａに対向配置される。この状態から、さらに第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に向けて前進移動することにより、前方の成形品５０Ａが前記他の保持部１５Ａに保持される。このように、複数の保持部１５Ａ、１５Ｂにそれぞれ保持された成形品５０Ａ、５０Ｂ同士は、互いに当接することなく、粉末成形領域６の外部へと払い出される（排出される）ようになっている。
【００５１】
本実施形態によれば、第１粉末供給部１１の粉末成形領域６に向けた前進移動によって、多数個取りされた複数の成形品５０Ａ、５０Ｂを払い出す際に、これら成形品５０Ａ、５０Ｂ同士が互いにぶつかり合うようなことが防止される。よって、成形品５０の排出動作にともなう該成形品５０の割れ、欠け、変形等を防止でき、製品の品質が安定して確保されるのである。
【００５２】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５３】
例えば、前述の実施形態では、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、互いに垂直に交差するように配置されているとしたが、これに限定されるものではない。具体的に、本発明は、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、複数の充填部７の配列方向とが互いに垂直となるように配置されていればよいことから、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２との交差角は、垂直でなくてもよい。また、仮押し機構８の往復移動方向Ｍ８と、前記往復移動方向Ｍ１１、Ｍ１２との配置関係（交差角）についても同様であり、前述の実施形態に限定されるものではない。ただし、図４に示される本実施形態の配置とされることにより、第１粉末供給部１１の前進移動による成形品５０の払い出しスペースを容易に確保できることから、好ましい。
【００５４】
また、本発明において、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、複数の充填部７の配列方向との交差角は、厳密に垂直である必要はなく、前述した作用効果が得られるような垂直に近い角度であればよい。つまり前述したように、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と複数の充填部７の配列方向とが、互いに垂直となるように配置されていればよい。具体的に、図４において、隣り合う充填部７Ａ、７Ｂが、往復移動方向Ｍ１２に、少なくとも互いの一部同士を対応させるように（すなわち、往復移動方向Ｍ１１から見て、充填部７Ａ、７Ｂの少なくとも互いの一部同士が重なり合うように）配置されていてもよい。
【００５５】
また、前述の実施形態では、図４において、充填部７が２つ形成されている例を用いて説明したが、粉末成形領域６に形成される充填部７の数は、これに限定されるものではなく、例えば３つ以上であってもよい。
【００５６】
また、払い出し機構１３は、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部１４と、該スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に沿うように該スライド部１４に複数形成され、それぞれが成形品５０を保持可能な保持部１５と、を備えるものであればよく、前述の実施形態で説明した構成に限定されない。
【００５７】
例えば、前述の実施形態では、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４と、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１とが、互いに垂直に交差するように配置されているとしたが、往復移動方向Ｍ１１に対する往復移動方向Ｍ１４の交差角は、垂直でなくてもよい。また、保持部１５が、成形品５０の外周面を３点支持するようになっているとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、保持部１５の成形品５０側を向く外面が、上面視円弧状をなす凹曲面に形成されているとともに、保持部１５はこの凹曲面全体で成形品５０の外周面に当接して支持することとしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ 粉末成形装置
２ ダイ（金型）
６ 粉末成形領域
７ 充填部
８ 仮押し機構
１１ 第１粉末供給部
１２ 第２粉末供給部
１３ 払い出し機構
１４ スライド部
１５ 保持部
５０ 成形品
５１ 第１粉末（安価な粉末材料）
５２ 第２粉末（高価な粉末材料）
Ｍ１１ 第１粉末供給部の往復移動方向
Ｍ１２ 第２粉末供給部の往復移動方向
Ｍ１４ スライド部の往復移動方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば２層成形による粉末成形品を、単位工程あたりに多数個取りする場合に用いて有効な粉末成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばエンジン用バルブシートなどの製造における粉末成形加工では、互いに異なる性質の粉末を用い、これら粉末同士を積層させるように圧縮成形（２層成形）している。具体的に、成形するバルブシート（粉末成形品、以下、成形品と省略）において、燃焼室に臨むバルブ当接部位には耐熱性に優れる高価な粉末材料を用い、それ以外の部位には安価な粉末材料を用いることにより、製造費用を削減している。
【０００３】
この種の成形品を製造する粉末成形装置として、例えば下記特許文献１には、金型（ダイ）に形成された粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末（第一層目の粉末）を供給する第１粉末供給部（第１のフィーダー）と、前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構（仮押し装置）と、前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末（第二層目の粉末）を供給する第２粉末供給部（第２のフィーダー）と、を備えたものが開示されている。尚、前記第２粉末が、前述した耐熱性に優れる高価な粉末材料となっている。
【０００４】
この粉末成形装置では、金型の粉末成形領域に、まず第１粉末供給部が第１粉末を供給し、該粉末成形領域に供給された第１粉末を、仮押し機構が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末上に、第２粉末供給部が第２粉末を供給した状態で、これら粉末全体を圧縮成形する。このように仮押しすることによって、第１、第２粉末同士の境界部分が曖昧でなくなるとともに、燃焼室に臨む第２粉末中に第１粉末が混在するようなことが抑制されて、製品の品質が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１０５９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来の粉末成形装置では、下記の課題があった。
この種の粉末成形装置では、さらなる生産性の向上を目的として、単位工程あたりに成形品を多数個取りすることへの要望がある。このような多数個取りの手法として、金型の粉末成形領域に、成形品の形状に対応する充填部を複数形成することが考えられる。しかしながらこの場合、これら充填部に充填される粉末の供給量が互いに異なることに起因して、製品の品質にバラつきが生じるおそれがあった。特に、製品の性能に大きく影響する第２粉末の供給量にバラつきが生じると、製品の品質を安定して確保できなくなる可能性があることから、該第２粉末の供給量のマージンを大きくとらざるを得ず、製造費用が嵩んでしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、２層成形による成形品を単位工程あたりに多数個取りする場合においても、製品の品質を安定して確保でき、かつ、製造費用を削減できる粉末成形装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の粉末成形装置は、金型の粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末を供給する第１粉末供給部と、前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構と、前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末を供給する第２粉末供給部と、を備え、前記粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成され、これら充填部の配列方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この粉末成形装置では、金型の粉末成形領域に、まず第１粉末供給部が第１粉末を供給し、該粉末成形領域に供給された第１粉末を、仮押し機構が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末上に、第２粉末供給部が第２粉末を供給した状態で、粉末全体を圧縮成形するようにしている。また、金型の粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成されており、単位工程あたりに成形品を複数成形（多数個取り）できるようになっている。
【００１０】
本発明の粉末成形装置によれば、複数の充填部の配列方向と、第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されているので、各充填部の第１粉末上に供給される第２粉末の供給量（充填量）のバラつきが抑制される。すなわち、例えば本発明とは異なり、充填部の配列方向と第２粉末供給部の往復移動方向とが互いに垂直とはならない配置である場合、これら充填部のうち、第２粉末供給部の移動の前進端側に位置する一の充填部より、第２粉末供給部の移動の後退端側に位置する他の充填部上に該第２粉末供給部が配置された状態が長く続くため、前記他の充填部に対する第２粉末の供給量が、前記一の充填部に対する前記供給量より多くなる。この場合、焼結後の製品の品質が確保できなくなるおそれがあるため、前記一の充填部への第２粉末の供給量を確保するために、第２粉末の供給量を全体的に増大させる（マージンを大きくとる）必要が生じて、製造費用が嵩んでしまうことになる。
【００１１】
一方、本発明によれば、第２粉末供給部が往復移動する際に、複数の充填部上に該第２粉末供給部が配置される時間が互いに同等となるので、これら充填部に対する第２粉末の供給量が均一となり、第２粉末の性能が重視される製品の品質が安定して確保されるのである。またこのように、複数の充填部に対する第２粉末の供給量のバラつきが抑制されるから、第２粉末の供給量を全体に増大させるような必要が生じないばかりか、該第２粉末の供給量を削減可能であり、よって製造費用を削減できる。
【００１２】
また、本発明の粉末成形装置において、前記第１粉末供給部の往復移動方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とは、互いに交差しており、前記第１粉末供給部は、前記充填部から排出された成形品を、前記粉末成形領域に向けた前進移動によって該粉末成形領域の外部へ向けて排出させる払い出し機構を備え、前記払い出し機構は、前記第１粉末供給部の往復移動方向に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部と、前記スライド部の往復移動方向に沿うように該スライド部に複数形成され、それぞれが成形品を保持可能な保持部と、を備えることとしてもよい。
【００１３】
この場合、第１粉末供給部の往復移動方向と、第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに交差しているので、第１粉末供給部の往復移動方向に対して、複数の充填部の配列方向は垂直とはならない。従って、第１粉末供給部が、粉末成形領域に向けて前進移動すると、複数の充填部のうち、まず該第１粉末供給部の往復移動方向の後退端側に位置する後方の充填部に対応する成形品が、払い出し機構の複数の保持部のうち、一の保持部に保持される。この状態から、払い出し機構のスライド部を該スライド部の往復移動方向に移動させることにより、前記一の保持部に保持された後方の成形品が移動するとともに、第１粉末供給部の往復移動方向の前進端側に位置する前方の充填部に対応する成形品が、複数の保持部のうち、前記一の保持部とは異なる他の保持部に対向配置される。この状態から、さらに第１粉末供給部が粉末成形領域に向けて前進移動することにより、前方の成形品が前記他の保持部に保持される。このように、複数の保持部にそれぞれ保持された成形品同士は、互いに当接することなく、粉末成形領域の外部へと払い出される（排出される）ようになっている。
【００１４】
本発明によれば、第１粉末供給部の粉末成形領域に向けた前進移動によって、多数個取りされた複数の成形品を払い出す際に、これら成形品同士が互いにぶつかり合うようなことが防止される。よって、成形品の排出動作にともなう該成形品の割れ、欠け、変形等を防止でき、製品の品質が安定して確保されるのである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の粉末成形装置によれば、２層成形による成形品を単位工程あたりに多数個取りする場合においても、製品の品質を安定して確保でき、かつ、製造費用を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて２層成形される成形品の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて成形品を成形する手順を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を用いて成形品を成形する手順を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の要部を説明する上面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す上面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の粉末成形領域及び第１粉末供給部を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１粉末供給部を示す下面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の成形工程を説明するグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置を説明する上での参考例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る粉末成形装置１について、図１〜図９を参照して説明する。
本実施形態の粉末成形装置１は、例えば、エンジン用のバルブシートの製造における粉末成形加工に用いられるものである。
【００１８】
図１は、本実施形態の粉末成形装置１を用いて２層成形してなるバルブシートの焼結前の粉末成形品（成形品）５０を示している。この成形品５０は、円環状又は円筒状をなしており、その軸線Ｃ方向に沿う一方側（図１における上側）の部分が、耐熱性に優れる高価な粉末材料（第２粉末）５２で形成され、他方側（図１における下側）の部分が、安価な粉末材料（第１粉末）５１で形成されている。
【００１９】
図１に示される側断面において、成形品５０の内周面のうち一方側の端部は、一方側に向かうに従い漸次軸線Ｃ方向に垂直な径方向の外側に向かって傾斜するテーパ面５３となっている。テーパ面５３は、成形品５０のうち、第２粉末５２で構成される領域に形成されている。また、成形品５０の外周面のうち他方側の端部は、該端部以外の部分より一段縮径して形成された圧入案内部５４となっている。
【００２０】
このように構成された成形品５０は、焼結工程等を経て製品であるバルブシートとなり、エンジンの対象部位に配設される。バルブシートがエンジンに配設された状態で、テーパ面５３は、燃焼室に臨むバルブ当接部位とされる。また、圧入案内部５４は、バルブシートをマニホールドの開口部に圧入するための誘い込み部分となる。
【００２１】
図２〜図４に示されるように、粉末成形装置１は、成形品を成形する金型として、筒状のダイ２と、ダイ２の径方向内側に配設される筒状の下パンチ３と、下パンチ３の径方向内側に配設される軸状のコアロッド４と、下パンチ３に軸方向から対向するように配設されるとともに、該下パンチ３に対して接近離間可能とされた軸状の上パンチ５と、を有している。これらダイ２、下パンチ３、コアロッド４及び上パンチ５は、共通軸Ｏに同軸に配設されており、共通軸Ｏ方向に沿って互いに相対移動可能とされている。尚、この共通軸Ｏは鉛直方向に延びている。
以下の説明においては、共通軸Ｏ方向に沿う上パンチ５側を上側、下パンチ３側を下側という（図３（ｅ）を参照）。また、共通軸Ｏに垂直な方向を径方向といい、共通軸Ｏを中心に周回する方向を周方向という。
【００２２】
ダイ２には、共通軸Ｏに沿って延びる貫通孔が形成されており、該貫通孔が共通軸Ｏと同軸となっている。ダイ２において貫通孔が配置される部位は、粉末成形領域６となっている。図４に示されるように、粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する前記貫通孔が複数形成されており、これら貫通孔がそれぞれ充填部７とされている。また、ダイ２の各充填部７に対応して、下パンチ３、コアロッド４及び上パンチ５がそれぞれ配設されている。尚、前述のように、ダイ２に複数の充填部７が形成される代わりに、単一の充填部７を有するダイ２が、互いに隣接するように複数配設されていても構わない。
【００２３】
また、図２及び図３において、ダイ２の貫通孔の内周面のうち上端部は、該上端部以外の部分より一段拡径して形成されている。
下パンチ３の外周面は、ダイ２の貫通孔の内周面における上端部以外の部分に摺動可能に当接している。図２（ａ）に示されるように、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態で、ダイ２の内周面における上端部と下パンチ３の外周面における上端部との間には、若干の隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇは、成形品５０の外周面における圧入案内部５４以外の部分を、該圧入案内部５４より拡径して形成する目的で設けられている。
また、コアロッド４の外周面は、下パンチ３の内周面に摺動可能に当接している。
【００２４】
図３（ｅ）に示されるように、上パンチ５の下端部は、該下端部以外の部分より一段縮径して形成されている。上パンチ５の下端部は、下パンチ３の内部に挿入可能とされており、図３（ｅ）の状態で、上パンチ５の下端部の外周面は、下パンチ３の内周面に摺動可能に当接している。また、上パンチ５の下端面は、コアロッド４の上端面に当接している。また、上パンチ５において下端部より上側に位置する大径部分の外周面は、ダイ２の内周面に摺動可能に当接している。
【００２５】
また、図４において、この粉末成形装置１は、ダイ（金型）２の粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、該粉末成形領域６に第１粉末５１を供給する第１粉末供給部（第１フィーダカップ）１１と、粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、予め該粉末成形領域６に供給された第１粉末５１を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構８と、粉末成形領域６に向けて往復移動可能とされ、該粉末成形領域６において予め仮押しされた第１粉末５１上に第２粉末５２を供給する第２粉末供給部（第２フィーダカップ）１２と、を備えている。
【００２６】
図４に示される上面視において、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、粉末成形領域６で互いに垂直に交差するように配置されている。また、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、仮押し機構８の往復移動方向Ｍ８とは、互いに同一方向であり、第２粉末供給部１２と仮押し機構８とは、粉末成形領域６を挟んで対向配置されている。
【００２７】
詳しくは、第１粉末供給部１１は、往復移動方向Ｍ１１の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上部を覆うように配置され、この状態で、これら充填部７に第１粉末５１を供給可能である。また、第２粉末供給部１２は、往復移動方向Ｍ１２の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上部を覆うように配置され、この状態で、これら充填部７に第２粉末５２を供給可能である。
【００２８】
また、仮押し機構８は、往復移動方向Ｍ８の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７上に対応して配置される筒状の仮押しパンチ９を備えている（図２（ｃ）を参照）。仮押しパンチ９は、上下に往復移動可能とされており、その下方へ向けた移動の端部において、充填部７内の第１粉末５１を下パンチ３へ向けて仮押しするようになっている。
【００２９】
そして、図４において、この粉末成形装置１は、これら充填部７の配列方向と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されている。具体的に、図４に示される上面視で、複数の充填部７の共通軸Ｏ同士を通る仮想線と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、互いに垂直に交差するように配置されている。
【００３０】
また、図５〜図８に示されるように、第１粉末供給部１１は、充填部７から排出された成形品５０を、粉末成形領域６に向けた前進移動によって該粉末成形領域６の外部へ向けて排出させる払い出し機構１３を備えている。
【００３１】
図５に示される上面視において、払い出し機構１３は、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部１４と、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に沿うように該スライド部１４に複数形成され、それぞれが成形品５０を保持可能な保持部１５と、を備えている。本実施形態では、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４と、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１とが、互いに垂直に交差するように配置されている。
【００３２】
具体的に、図５〜図７において、スライド部１４は、帯板状をなすスライド本体１６を有し、該スライド本体１６は、ダイ２上に接近配置され、往復移動方向Ｍ１４に沿って延びているとともに、その厚さ方向が第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１を向いている。また、スライド本体１６の外面のうち、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の前進端側（図５、図６における左側）を向く面には、前記前進端側に向けて突出する突起部１７が、往復移動方向Ｍ１４に互いに間隔をあけて複数配設されている。そして、隣り合う一対の突起部１７と、これら突起部１７の間に位置するスライド本体１６部分とに囲まれるように、前記保持部１５が形成されている。このように形成された保持部１５は、成形品５０の外周面を３点支持するようになっている。
【００３３】
また、図６及び図８において、第１粉末供給部１１には、その往復移動方向Ｍ１１の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上方を覆うように形成された供給室１８が形成されている。供給室１８は、天壁と内周壁とを有しており、下方は開口されている。また、供給室１８には、前記前進端位置において、複数の充填部７の上方にそれぞれ対応するように配置される複数の筒部１９が配設されている。筒部１９の下端部は、供給室１８内に開口されており、筒部１９は、その内部を通して充填部７に第１粉末５１を供給可能とされている。これら筒部１９の下端開口部は、充填部７の配列方向に対応するように、往復移動方向Ｍ１１に沿って配列している。
【００３４】
また、特に図示しないが、第２粉末供給部１２には、その往復移動方向Ｍ１２の前進端位置において、粉末成形領域６の複数の充填部７の上方を覆うように形成された供給室１８が形成されている。また、供給室１８には、前記前進端位置において、複数の充填部７の上方にそれぞれ対応するように配置される複数の筒部１９が配設されている。筒部１９の下端部は、供給室１８内に開口されており、筒部１９は、その内部を通して充填部７に第２粉末５２を供給可能とされている。これら筒部１９の下端開口部は、充填部７の配列方向に対応するように、往復移動方向Ｍ１２に垂直な方向（往復移動方向Ｍ１１）に沿って配列している。
【００３５】
次に、本実施形態の粉末成形装置１により成形品５０を成形する手順について、図２、図３及び図９を参照して説明する。尚、図９に示される各グラフは、ダイ２、下パンチ３、上パンチ５、仮押し機構８、第１粉末供給部１１及び第２粉末供給部１２の、成形の１サイクル（単位工程）あたりの動作を説明するものである。図９において、横軸は時間（位相）を表している。また縦軸は、ダイ２、下パンチ３及び上パンチ５については鉛直方向の変位量（位置）を表し、仮押し機構８、第１粉末供給部１１及び第２粉末供給部１２については水平方向の変位量を表している。図９では、横軸の中央（１８０°付近）において成形品５０が成形されるようになっている。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、まず、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態（図９における横軸２４０°付近）から、第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸２７０°付近）。
【００３７】
次いで、図２（ｂ）に示されるように、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６上に配置された状態から、ダイ２が下パンチ３に対して上昇し、充填部７に第１粉末５１が供給される（図９における横軸３００°付近）。尚、第１粉末供給部１１は、その前進端位置の粉末成形領域６上において、短い往復動をするようになっている。
【００３８】
次いで、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６上から後退し、ダイ２が下パンチ３に対してさらに上昇し、仮押し機構８が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸３３０°付近）。
【００３９】
図２（ｃ）は、仮押し機構８が粉末成形領域６上に配置された状態を示しており、この状態で、仮押しパンチ９が充填部７の上方に位置している。仮押しパンチ９は、充填部７に向けて下降し、該充填部７内の第１粉末５１を、金型内に向けて圧縮するように仮押しする（図９における横軸０°付近）。この仮押しは、充填部７内の第１粉末５１の粉末密度を若干高めることにより、後述する第２粉末５２が該第１粉末５１に混合されないようにするものである。
【００４０】
次いで、仮押し機構８が粉末成形領域６上から後退し、第２粉末供給部１２が、粉末成形領域６に向けて前進する（図９における横軸４５°付近）。
【００４１】
次いで、図３（ｄ）に示されるように、第２粉末供給部１２が粉末成形領域６上に配置された状態で、充填部７に第２粉末５２が供給される（図９における横軸７５°付近）。尚、第２粉末供給部１２は、その前進端位置の粉末成形領域６上において、短い往復動をするようになっている。
【００４２】
次いで、第２粉末供給部１２が粉末成形領域６上から後退し、上パンチ５が、下パンチ３に向けて下降する（図９における横軸１２０°付近）。図３（ｅ）に示されるように、上パンチ５がダイ２の充填部７内に挿入されると、上パンチ５がさらに下パンチ３へ向けて下降していくのにともなって、ダイ２が下パンチ３に対して若干下降する（図９における横軸１８０°付近）。
このように、ダイ２の充填部７内において、上パンチ５と下パンチ３とが相対的に接近移動することにより、これらの間に挟まれた第１、第２粉末５１、５２が圧縮されるとともに、成形品５０が成形される。
【００４３】
次いで、上パンチ５が上昇してダイ２の充填部７から離脱し、ダイ２が下パンチ３に対して下降して（図９における横軸２１０°付近）、図３（ｆ）に示されるように、ダイ２の上端面と下パンチ３の上端面とが面一とされた状態（図９における横軸２４０°付近）となり、これにともなって、成形品５０が充填部７から上方に排出される。
【００４４】
次いで、再び第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進することにより、該第１粉末供給部１１の前進側の端部に配設された払い出し機構１３が、成形品５０を粉末成形領域６の外部に向けて排出する（図９における横軸２７０°付近）。払い出し機構１３の作用については、後述する。
【００４５】
前述の工程が繰り返されることにより、成形品５０が連続的に成形される。
尚、図９において、符号ａは上ラムストローク、符号ｂは製品（成形品）高さ、符号ｄは上部材料（第２粉末）フィーダーストローク、符号ｅは上部材料充填、符号ｆはダイ充填、符号ｈは上パンチホールドダウンストローク、符号ｉは仮押しアンダーフィル、符号ｊは下部材料（第１粉末）充填、符号ｋは下部材料フィーダーストローク、符号ｌは仮押しフィーダーストローク、を示している。上部材料フィーダーストロークｄは、下部材料フィーダーストロークｋより小さく、仮押しフィーダーストロークｌより大きい。
【００４６】
以上説明した粉末成形装置１では、ダイ２の粉末成形領域６に、まず第１粉末供給部１１が第１粉末５１を供給し、該粉末成形領域６に供給された第１粉末５１を、仮押し機構８が仮押しして粉末密度を高め、該第１粉末５１上に、第２粉末供給部１２が第２粉末５２を供給した状態で、粉末全体を圧縮成形するようにしている。また、圧縮成形後には、再び第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に移動するが、この移動によって、圧縮成形された成形品５０が粉末成形領域６の外部へと払い出されるとともに、次工程の第１粉末５１が粉末成形領域６に供給されて、前述した工程が繰り返される。また、ダイ２の粉末成形領域６には、成形品５０の形状に対応する充填部７が複数形成されており、単位工程あたりに成形品５０を複数成形（多数個取り）できるようになっている。
【００４７】
本実施形態の粉末成形装置１によれば、複数の充填部７の配列方向と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが、互いに垂直となるように配置されているので、各充填部７の第１粉末５１上に供給される第２粉末５２の供給量（充填量）のバラつきが抑制される。すなわち、例えば図１０に示されるように、本実施形態とは異なり、充填部７の配列方向と第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とが互いに垂直とはならない配置である場合（図示の例では互いに同一方向）、これら充填部７のうち、第２粉末供給部１２の移動の前進端側に位置する一の充填部７Ｄより、第２粉末供給部１２の移動の後退端側に位置する他の充填部７Ｃ上に該第２粉末供給部１２が配置された状態が長く続くため、前記他の充填部７Ｃに対する第２粉末５２の供給量が、前記一の充填部７Ｄに対する前記供給量より多くなる。この場合、焼結後の製品の品質が確保できなくなるおそれがあるため、前記一の充填部７Ｄへの第２粉末５２の供給量を確保するために、第２粉末５２の供給量を全体的に増大させる（マージンを大きくとる）必要が生じて、製造費用が嵩んでしまうことになる。
【００４８】
一方、図４に示される本実施形態によれば、第２粉末供給部１２が往復移動する際に、複数の充填部７Ａ、７Ｂ上に該第２粉末供給部１２が配置される時間が互いに同等となるので、これら充填部７Ａ、７Ｂに対する第２粉末５２の供給量が均一となり、第２粉末５２の性能が重視される製品の品質が安定して確保されるのである。またこのように、複数の充填部７Ａ、７Ｂに対する第２粉末５２の供給量のバラつきが抑制されるから、第２粉末５２の供給量を全体に増大させるような必要が生じないばかりか、該第２粉末５２の供給量を削減可能であり、よって製造費用を削減できる。
【００４９】
また本実施形態において、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、複数の充填部７Ａ、７Ｂの配列方向とは、互いに垂直となってはいないから、第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に向けて前進移動し成形品５０を払い出すにあたって、第１粉末供給部１１の前進側を向く端部には、まず該第１粉末供給部１１の後退端側に位置する充填部７Ｂの成形品５０Ｂが当接され、次いで該第１粉末供給部１１の前進端側に位置する充填部７Ａの成形品５０Ａが当接する。
本実施形態の粉末成形装置１によれば、第１粉末供給部１１の前進側の端部に払い出し機構１３が設けられているので、下記の作用効果を奏する。
【００５０】
すなわち、第１粉末供給部１１が、粉末成形領域６に向けて前進移動すると、複数の充填部７Ａ、７Ｂのうち、まず該第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の後退端側に位置する後方の充填部７Ｂに対応する成形品５０Ｂが、払い出し機構１３の複数の保持部１５のうち、一の保持部１５Ｂに保持される（図５を参照）。この状態から、払い出し機構１３のスライド部１４を該スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に移動させることにより、前記一の保持部１５Ｂに保持された後方の成形品５０Ｂが移動するとともに、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１の前進端側に位置する前方の充填部７Ａに対応する成形品５０Ａが、複数の保持部１５のうち、前記一の保持部１５Ｂとは異なる他の保持部１５Ａに対向配置される。この状態から、さらに第１粉末供給部１１が粉末成形領域６に向けて前進移動することにより、前方の成形品５０Ａが前記他の保持部１５Ａに保持される。このように、複数の保持部１５Ａ、１５Ｂにそれぞれ保持された成形品５０Ａ、５０Ｂ同士は、互いに当接することなく、粉末成形領域６の外部へと払い出される（排出される）ようになっている。
【００５１】
本実施形態によれば、第１粉末供給部１１の粉末成形領域６に向けた前進移動によって、多数個取りされた複数の成形品５０Ａ、５０Ｂを払い出す際に、これら成形品５０Ａ、５０Ｂ同士が互いにぶつかり合うようなことが防止される。よって、成形品５０の排出動作にともなう該成形品５０の割れ、欠け、変形等を防止でき、製品の品質が安定して確保されるのである。
【００５２】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５３】
例えば、前述の実施形態では、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２とは、互いに垂直に交差するように配置されているとしたが、これに限定されるものではない。具体的に、本発明は、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、複数の充填部７の配列方向とが互いに垂直となるように配置されていればよいことから、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１と、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２との交差角は、垂直でなくてもよい。また、仮押し機構８の往復移動方向Ｍ８と、前記往復移動方向Ｍ１１、Ｍ１２との配置関係（交差角）についても同様であり、前述の実施形態に限定されるものではない。ただし、図４に示される本実施形態の配置とされることにより、第１粉末供給部１１の前進移動による成形品５０の払い出しスペースを容易に確保できることから、好ましい。
【００５４】
また、本発明において、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と、複数の充填部７の配列方向との交差角は、厳密に垂直である必要はなく、前述した作用効果が得られるような垂直に近い角度であればよい。つまり前述したように、第２粉末供給部１２の往復移動方向Ｍ１２と複数の充填部７の配列方向とが、互いに垂直となるように配置されていればよい。具体的に、図４において、隣り合う充填部７Ａ、７Ｂが、往復移動方向Ｍ１２に、少なくとも互いの一部同士を対応させるように（すなわち、往復移動方向Ｍ１１から見て、充填部７Ａ、７Ｂの少なくとも互いの一部同士が重なり合うように）配置されていてもよい。
【００５５】
また、前述の実施形態では、図４において、充填部７が２つ形成されている例を用いて説明したが、粉末成形領域６に形成される充填部７の数は、これに限定されるものではなく、例えば３つ以上であってもよい。
【００５６】
また、払い出し機構１３は、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部１４と、該スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４に沿うように該スライド部１４に複数形成され、それぞれが成形品５０を保持可能な保持部１５と、を備えるものであればよく、前述の実施形態で説明した構成に限定されない。
【００５７】
例えば、前述の実施形態では、スライド部１４の往復移動方向Ｍ１４と、第１粉末供給部１１の往復移動方向Ｍ１１とが、互いに垂直に交差するように配置されているとしたが、往復移動方向Ｍ１１に対する往復移動方向Ｍ１４の交差角は、垂直でなくてもよい。また、保持部１５が、成形品５０の外周面を３点支持するようになっているとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、保持部１５の成形品５０側を向く外面が、上面視円弧状をなす凹曲面に形成されているとともに、保持部１５はこの凹曲面全体で成形品５０の外周面に当接して支持することとしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１ 粉末成形装置
２ ダイ（金型）
６ 粉末成形領域
７ 充填部
８ 仮押し機構
１１ 第１粉末供給部
１２ 第２粉末供給部
１３ 払い出し機構
１４ スライド部
１５ 保持部
５０ 成形品
５１ 第１粉末（安価な粉末材料）
５２ 第２粉末（高価な粉末材料）
Ｍ１１ 第１粉末供給部の往復移動方向
Ｍ１２ 第２粉末供給部の往復移動方向
Ｍ１４ スライド部の往復移動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型の粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末を供給する第１粉末供給部と、
前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構と、
前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末を供給する第２粉末供給部と、を備え、
前記粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成され、
これら充填部の配列方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形装置であって、
前記第１粉末供給部の往復移動方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とは、互いに交差しており、
前記第１粉末供給部は、前記充填部から排出された成形品を、前記粉末成形領域に向けた前進移動によって該粉末成形領域の外部へ向けて排出させる払い出し機構を備え、
前記払い出し機構は、
前記第１粉末供給部の往復移動方向に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部と、
前記スライド部の往復移動方向に沿うように該スライド部に複数形成され、それぞれが成形品を保持可能な保持部と、を備えることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項１】
金型の粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第１粉末を供給する第１粉末供給部と、
前記粉末成形領域に供給された第１粉末を圧縮するように仮押し可能な仮押し機構と、
前記粉末成形領域に往復移動可能とされ、前記粉末成形領域に第２粉末を供給する第２粉末供給部と、を備え、
前記粉末成形領域には、成形品の形状に対応する充填部が複数形成され、
これら充填部の配列方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とが、互いに垂直となるように配置されていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉末成形装置であって、
前記第１粉末供給部の往復移動方向と、前記第２粉末供給部の往復移動方向とは、互いに交差しており、
前記第１粉末供給部は、前記充填部から排出された成形品を、前記粉末成形領域に向けた前進移動によって該粉末成形領域の外部へ向けて排出させる払い出し機構を備え、
前記払い出し機構は、
前記第１粉末供給部の往復移動方向に対して交差する方向に往復移動可能なスライド部と、
前記スライド部の往復移動方向に沿うように該スライド部に複数形成され、それぞれが成形品を保持可能な保持部と、を備えることを特徴とする粉末成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４３２１２（Ｐ２０１３−４３２１２Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３５４０（Ｐ２０１１−１８３５４０）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
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