２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置
【課題】粉末成形装置において充填部に２種類の金属粉末を２層に充填して２層粉末成形品を成形する場合に、第１の給粉部材と第２の給粉部材が互いに干渉することなく充填部に効率的に金属粉末を充填しタイムロスを最小限にすることができる粉末成形装置を提供すること。
【解決手段】充填部が形成されたダイと、上パンチと、下パンチと、第１の金属粉末を充填部に充填する第１の給粉部材と、第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材７３とを備えた粉末成形装置１であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡と前記第２の給粉部材７３が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差し、２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする。
【解決手段】充填部が形成されたダイと、上パンチと、下パンチと、第１の金属粉末を充填部に充填する第１の給粉部材と、第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材７３とを備えた粉末成形装置１であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡と前記第２の給粉部材７３が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差し、２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金における金型の充填部に２種類の金属粉末が２層に充填して成形される２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２層粉末成形品を製造する場合、充填部が形成されたダイと、充填部に向けて進退可能に支持された上下パンチと、第１の金属粉末を充填する第１の給粉部材と第２の金属粉末を充填する第２の給粉部材とを有する粉末成形装置が用いられ、充填部に２種類の金属粉末が２層に充填された状態で圧粉、成形されている。このような粉末成形装置では、隣接するとともに対向して配置された二つの給粉部材のそれぞれに異なる金属粉末が収納され、各給粉部材が充填部に対して交互に移動して２種類の金属粉末を充填部に２層に充填した後に上下パンチで圧縮する粉末成形装置が開示されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２４６４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように二つの給粉部材が対向して配置された粉末成形装置において成形された２層粉末成形品を粉末成形装置の外方に取出す場合、例えば、第２の給粉部材に設けられた排出シリンダによって２層粉末成形品を第２の給粉部材の経路外に排出し、経路外に排出された２層粉末成形品をさらに粉末成形装置の製品シュート近くまで移動させるために、第２の給粉部材が充填部を乗り越えて２層粉末成形品を移動させる必要がある。
【０００４】
したがって、第１の給粉部材が充填部を乗り越えて反対側に移動するという無駄な動作が必要とされるうえに移動距離が長くなるために大きなタイムロスが生じ、粉末成形のサイクルタイム全体を長くして生産性を低下させる原因になっている。
また、上記のような粉末成形装置において、第１の金属粉末を充填した後に第１の金属粉末を押圧部材が押圧してから第２の金属粉末を充填するような場合には、第１の給粉部材が充填部から離間した後に給粉装置が一旦停止し、再度給粉装置が移動して第２の給粉部材が充填部で停止するといった複雑な動作が必要となり、その結果、さらに生産性を低下させることとなる。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、粉末成形装置において充填部に２種類の金属粉末を２層に充填して２層粉末成形品を成形する場合に、第１の給粉部材と第２の給粉部材が互いに干渉することなく充填部に効率的に金属粉末を充填し、ひいては、第１の金属粉末を充填部に充填した後に第１の金属粉末を押圧する場合に、金属粉末の充填において発生するタイムロスを最小限にすることが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】
【０００６】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチとを備えた粉末成形装置による２層粉末成形品の成形方法であって、第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動して前記充填部の上方に到達したときに第１の金属粉末を充填部に充填し、前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされるとともに前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材の前記充填部における前進移動軌跡と前記充填部において交差する方向に前進移動する第２の給粉部材が前記充填部に移動して充填部に第２の金属粉末を充填し、前記上パンチが前記ダイに対して相対移動して充填部内の前記金属粉末を圧粉して２層粉末成形品の成形し、前記２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項５に記載の発明は、金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチと、第１の金属粉末を前記充填部に充填する第１の給粉部材と、前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材とを備えた粉末成形装置であって、前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前記充填部における前進移動軌跡と前記第２の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するとともに、成形された２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出する排出手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の金属粉末を第１の給粉部材により充填部に充填するとともに第２の金属粉末を第２の給粉部材により充填部に充填し、成形された２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作によりダイの外方に排出する場合に、第１の給粉部材と第２の給粉部材のいずれもが充填部を乗り越える必要がない構成とすることができるので、給粉装置全体を小さくすることができる。
また、第１の給粉部材と第２の給粉部材のいずれもが充填部を乗り越える必要がないために、それぞれの給粉部材の移動距離を短縮することが可能であるとともに金属粉末充填時のタイムロスを縮小して金属粉末の充填に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、第１の給粉部材と第２の給粉部材とが独立して移動自在とされているので、第１の金属粉末を押圧部材により押圧する動作がある場合に、押圧部材による押圧動作に並行して第１の給粉部材が充填部から離間することが可能であり、第１の給粉部材が効率的な動作をすることができる。
また、給粉装置全体を小さくすることができるので、金型交換時における給粉装置の取扱い並びに交換作業を容易に行うことができる。
【００１０】
なお、この明細書において、第１の給粉部材については、第１の給粉部材が充填部に向かう方向の移動を前進移動とし、充填部から離間する方向の移動を後退移動という。
また、第２の給粉部材については、第２の給粉部材が充填部に向かう方向の移動を前進移動とし、充填部から離間する方向の移動を後退移動という。
また、第１の給粉部材が充填部に前進移動するときの前進移動軌跡と第２の給粉部材が充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するするとは、第１の給粉部材の前進移動軌跡と第２の給粉部材の前進移動軌跡とが、充填部の軸線方向から見た場合に充填部において交点を形成することを意味しており、直線同士に限られず円弧と直線による交点であってもよい。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動するときの前進移動軌跡が円弧状とされることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動する際に、前記第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状となるための回動機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状とされるために、第１の給粉部材の原点位置と充填部とを結ぶ円弧の原点位置と充填部における法線の交点を中心に回動、前進移動させる構成とすることが可能となり、直線移動する駆動源に比較して小さい回動機構を用いることができる。その結果、給粉装置及び粉末成形装置を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧する押圧部材を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８記載の発明は、請求項７に記載の粉末成形装置であって、前記押圧部材は、前記第２の給粉部材の前進側に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、前記第１の給粉部材が充填部に第１の金属粉末を充填した後、第２の給粉部材が充填部に第２の金属粉末を充填する前に、充填部に充填された第１の金属粉末が押圧されるので、第１の金属粉末の上面が平坦にされるとともに第１の金属粉末の上面近傍の密度が向上して、第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になることにより第１の金属粉末と第２の金属粉末の混合が抑制されて２層粉末成形品の第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界の寸法精度が向上し、その結果、２層粉末成形品の品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
また、第１の金属粉末を押圧する押圧部材を第２の給粉部材の前進側に設けることにより第２の給粉部材の動作により押圧部材を充填部に移動させるとともに第２の金属粉末を充填する前に容易に第１の金属粉末を押圧することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材は、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前進する方向と反対方向に後退して前記充填部から離間することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、請求項５から請求項８のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後に、前記第２の給粉部材が前進移動する方向と反対方向に前記第１の給粉部材を後退移動させるための移動手段を有していることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の給粉部材が、２層粉末成形品を排出した後に、排出した２層粉末成形品と干渉することなく後退移動して、ダイから離間することができる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項５から請求項９のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材に第１の金属粉末を供給する第１の粉末供給路と前記第２の給粉部材に第２の金属粉末を供給する第２の粉末供給路の少なくとも一方は、ホッパーと接続される金属粉末用管路がワンタッチ接続されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る粉末成形装置によれば、第１の粉末供給路、第２の粉末供給路の少なくとも一方が粉末供給管路とワンタッチ接続されているので粉末成形装置を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、充填部の軸線方向から見た場合に第１の給粉部材及び第２の給粉部材が互いに交差する構成とされ、第１の給粉部材及び第２の給粉部材のいずれもが金属粉末の充填に際して充填部を乗り越える必要がないため、ダイに金属粉末を充填する時間及び粉末成形のサイクルタイムが短縮され、粉末成形の生産性を向上させることができる。
また、第１の金属粉末が押圧されることにより第１の金属粉末の上面が平坦になるとともに上面近傍の密度が向上して第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になるため、第１の金属粉末と第２の金属粉末との境界面における寸法精度を向上させることができ、その結果、粉末成形品の品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１から図７は、本発明の一実施形態を示す図であり、符号１は粉末成形装置を、符号２は粉末成形金型を、符号３は給粉装置を示している。
図１は粉末成形装置１の平面図を、図２、図３、図４、図５はそれぞれ給粉装置３を構成する第１の給粉部４の平面図、側面図、構成の詳細図、作動を示す図であり、図６、図７は、（ａ）が給粉装置３を構成する第２の給粉部７の平面図を、（ｂ）が第２の給粉部７の側面図を示している。
【００２５】
粉末成形装置１は、粉末成形金型２と、給粉装置３とを備えており、給粉装置３は第１の給粉部４と第２の給粉部７とを備えている。
粉末成形金型２は、金属粉末が充填される充填部２１Ａが形成されたダイ２１と、ダイ２１の下方に配置されダイ２１に挿入される下金型２２と、ダイの上方に配置され充填部２１Ａの軸線方向にダイ２１に対して相対移動自在とされる上パンチ（図示せず）とを備えており、ダイ２１の周囲にはダイ２１の上面と面一とされるテーブルプレート２１Ｂが設けられている。
【００２６】
この実施形態において、下金型２２は、円柱状に形成されたコアロッド２３と、コアロッド２３の外周に形成された円環状の下パンチ２４とから構成されており、下パンチ２４は粉末成形プレスに対して固定されるとともにダイ２１とともに充填部２１Ａを画成している。また、ダイ２１とコアロッド２３とは互いに同期して下パンチ２４に対して上下方向に相対移動自在とされている。
【００２７】
また、粉末成形金型２によって成形される２層粉末成形品Ｗは、組成が異なる２種類の金属粉末が粉末成形品Ｗの軸線方向に２層に形成された所定の厚みを有する円環状の形態をした２層粉末成形品とされており、粉末成形品Ｗの外周面及び内周面はダイ２１の内周面とコアロッド２３の外周面によって形成され、厚み方向の形状、寸法は下パンチ２４の上面と上パンチの下面により形成されるようになっている。
【００２８】
かかる構成の２層粉末成形品Ｗを成形するために、ダイ２１は、第１の金属粉末が充填された後に、第２の金属粉末が充填される空間を形成するために、テーブルプレート２１Ｂ、コアロッド２３とともに上昇するようになっている。
【００２９】
第１の給粉部４は、第１の給粉装置本体ベース４０と、第１の金属粉末を一時的に収納する第１の粉末供給路４１と、第１の粉末供給路４１から供給された第１の金属粉末を充填部２１Ａまで運搬する第１の給粉部材４３と、第１の給粉部材４３を原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに回動移動させる回動機構５と、第１の粉末供給路４１に形成された下方開口部４３Ｂを閉塞自在とする第１のシャッター４５と、第１の給粉部材４３を直線的に移動自在とする直動シリンダ（移動手段）４７とを備えている。
第１の給粉装置本体ベース４０は、第１の給粉部材４３と、回動機構５のうち回動される部材が載置されるためのものであり、回動機構５の駆動軸５１廻りに回動自在とされている。
【００３０】
第１の粉末供給路４１は、粉末成形プレスに対して相対的に固定されており、粉末成形プレスの上部に配置されたホッパーからホース等の金属粉末用管路を介して供給された第１の金属粉末を、第１の給粉部材４３に供給するまでの間一時的に収納するためのものであり、粉末収納部４１Ａと、下方開口部４１Ｂと、上方開口部４１Ｃとを備えており、上方開口部４１Ｃは、端部にスイベルコネクタ等が設けられたホース等の金属粉末用管路によりワンタッチ接続されていて、金属粉末用管路を介して供給された第１の金属粉末は粉末収納部４１Ａに収納された後、下方開口部４１Ｂを通じて、第１の給粉部材４３に供給されるようになっている。
【００３１】
第１の給粉部材４３は、上方開口部４３Ａと、下方開口部４３Ｂを備えており、第１の粉末供給路４１とダイ２１との間を移動自在とされるとともに、上方開口部４３Ａを通じて第１の粉末供給路４１から供給された第１の金属粉末をダイ２１まで運搬して下方開口部４３Ｂを通じて充填部２１Ａに落下させ充填部２１Ａに充填するようになっている。
また、第１の給粉部材４３は、成形品排出部材４４を備えており、第１の給粉部材４３が回動機構５によりダイ２１に移動する移動動作により成形品排出部材４４がダイ２１に向って移動し、成形品排出部材４４が前のサイクルで成形された粉末成形品Ｗをダイ２１の外方に押出して排出するようになっている。
【００３２】
成形品排出部材４４は矩形に形成されるとともにテーブルプレート２１Ｂ上を摺動可能に設けられており、後述する回動機構５の回動により、成形品排出部材４４の排出部４４Ａが２層粉末成形品Ｗを第１の給粉部材４３から見てダイ２１の反対側に排出可能とされている。
【００３３】
回動機構５は、図４に示すように、回転駆動源５０と、回転駆動源５０の回転を出力する駆動歯車５０Ａと、駆動軸５１と、歯車５１Ａ、歯車５１Ｂと、伝達軸５２と、歯車５２Ａと、駆動側スプロケット５２Ｂと、アイドルスプロケット５３と、被駆動側スプロケット５５と、チェーン５７とを備えており、これらは第１の給粉装置本体ベース４０に配置されていてパンタグラフ効果によって、成形品排出部材４４を構成する矩形のそれぞれの辺が成形品排出部材４４の位置に関わらず所定の方向を向くようになっている。その結果、成形品排出部材４４の排出部４４Ａを構成している辺は平行移動されるので、回動機構５により移動される回動位置に関わりなく、その辺が向く方向が維持されるようになっている。
【００３４】
駆動歯車５０Ａは歯車５１Ａと係合されるとともに、歯車５１Ａと歯車５１Ｂとは駆動軸５１を介して連結され、歯車５１Ｂは歯車５２Ａと係合するとともに歯車５２Ａは伝達軸５２に連結されており、その結果、駆動歯車５０Ａの回転は、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂ、歯車５２Ａの順に伝達されるようになっている。また、伝達軸５２には、歯車５２Ａが取付けられた側と反対の端部側に、伝達軸５２と同軸とされた駆動側スプロケット５２Ｂが設けられており、歯車５２Ａが回転されることにより駆動側スプロケット５２Ｂが回転自在とされている。
【００３５】
駆動側スプロケット５２Ｂは、第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５とチェーン５７により接続され、駆動側スプロケット５２Ｂの回転がスプロケット５５に伝達可能とされている。また、チェーン５７は、駆動側スプロケット５２Ｂとスプロケット５５とを接続する２つの接続部分がともに略「く」の字形に形成されており、その「く」の字形を保持するためのアイドルスプロケット５３と図示しないテンション調整用部材が設けられている。
【００３６】
上記構成により、歯車５１Ａから出力された回転駆動源５０の回転が駆動側スプロケット５２Ｂを回転させチェーン５７を介してスプロケット５５に伝達されると、図５（ａ）に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として矢印Ａ方向に回動自在とされ、その結果、第１の給粉部材４３が駆動軸５１を中心として前進又は後退移動して第１の給粉部材４３の原点位置４３Ｓと充填部２１Ａ（又は、原点位置４３Ｓと充填部２１Ａに対応する位置、例えば位置４３Ｕと位置４３Ｔ）とを結ぶ円弧状の移動軌跡を描いて前進又は後退移動するようになっている。
【００３７】
第１のシャッター４５は、第１のシャッター開口部４５Ａが形成された平板状の形態をしており、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂを遮断して第１の金属粉末が落下しないようにするものであり、第１の給粉部材４３が下方開口部４１Ｂの下方に位置するときには、下方開口部４１Ｂと上方開口部４３Ａとの間に位置するようになっている。
また、第１のシャッター４５は、第１のシャッター駆動部４６により第１のシャッター開口部４５Ａが第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａの間に位置するように移動自在とされ、その結果、第１の金属粉末が第１の粉末供給路４１の粉末収納部４１Ａから第１の給粉部材４３に供給されるようになっている。
【００３８】
直動シリンダ４７は、シリンダロッド４７Ａの先端が第１の給粉装置本体ベース４０に連結されて、図５（ｂ）に示すように、給粉装置本体ベース４０が矢印Ｂ方向に前進後退方向に駆動自在とされており、シリンダロッド４７Ａが前進駆動されることにより第１の給粉装置本体ベース４０は、第１の給粉部材４３が原点位置４３Ｓ（又は充填部２１Ａ）に位置される前進端４０Ｔに前進移動し、シリンダロッド４７Ａが後退駆動されることにより第１の給粉装置本体ベース４０は後退端４０Ｒに後退移動するようになっている。
【００３９】
第２の給粉部７は、第２の粉末供給路７１と、第２の給粉部材７３と、第２のシャッター７５と、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６と、水平方向ガイド７７と、上下方向ガイド７９とを備えており、第２の粉末供給路７１、第２の給粉部材７３、第２のシャッター７５、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６、水平方向ガイド７７、上下方向ガイド７９は、第２の給粉装置本体ベース７０に配置されている。
【００４０】
第２の給粉装置本体ベース７０は、左右で一対とされるガイド部材７０Ａと７０Ｂとが連結部材７０Ａにより連結されることにより構成されており、ダイ２１側に位置する第２の給粉装置本体ベース７０の一方側はテーブルプレート２１Ｂに載置されており、ガイド部材７０Ａと７０Ｂは水平方向ガイド７７に配置された複数のガイドローラ７７Ａによって押圧、支持されており、その結果、第２の給粉装置本体ベース７０のテーブルプレート２１Ｂに対する水平を維持しつつ前後方向に移動可能とされている。
【００４１】
第２の粉末供給路７１は、テーブルプレート２１Ｂに対して相対的に固定されており、粉末成形プレスの上部に配置されたホッパーからホース等の金属粉末用管路を介して供給された第２の金属粉末を第２の給粉部材７３に供給するまでの間一時的に収納するためのものであり、粉末収納部７１Ａと、下方開口部７１Ｂと、上方開口部７１Ｃとを備えており、上方開口部７１Ｃは、端部にスイベルコネクタ等が設けられたホース等の金属粉末用管路によりワンタッチ接続されていて、金属粉末用管路を介して供給された第２の金属粉末は粉末収納部７１Ａに収納された後、下方開口部７１Ｂを通じて、第２の給粉部材７３に供給されるようになっている。
【００４２】
第２の給粉部材７３は、粉末収納部７３Ａと、下方開口部７３Ｂと、リンク支持部７３Ｃとを備えており、第２の粉末供給路７１とダイ２１との間を移動自在とされるとともに、粉末収納部７３Ａの上方開口部を通じて第２の粉末供給路７１から供給された第２の金属粉末をダイ２１まで運搬して粉末収納部７３Ａの下方開口部から充填部２１Ａに落下させ充填部２１Ａに充填するようになっている。
【００４３】
第２のシャッター７５は、粉末収納部７３Ａの上方開口部と一致させて固定される第２のシャッター開口部７５Ａが形成されるとともに、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂの面と摺動可能とされた平板状の形態をしており、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂを閉塞して第２の金属粉末が落下しないようにするものであり、粉末収納部７３Ａが第２の給粉部材７３の下方開口部７３Ｂと一致することで第２のシャッター開口部７５Ａと下方開口部７３Ｂとが一致して、第２の給粉部材７３の下方開口部７３Ｂから粉末収納部７３Ａに第２の金属粉末が供給されるようになっている。
【００４４】
また、第２のシャッター７５は、第２の給粉装置本体ベース７０、第２の給粉部材７３とともに第２の給粉装置用直動サーボモータ７６により移動自在とされており、その結果、第２の金属粉末が第２の粉末供給路７１の粉末収納部７１Ａから第２の給粉部材７３に供給されるとともに充填部２１Ａまで運搬可能とされている。
【００４５】
第２の給粉装置用直動サーボモータ７６は、直線動を出力する駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを介して第２の給粉装置本体ベース７０に連結されており、前進後退方向に駆動自在とされた駆動部材７６Ａが前進後退駆動されることにより、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の給粉装置本体ベース７０が矢印Ｃ方向に前進後退移動し、第２の給粉部材７３が充填部２１Ａと第２の給粉部材７３の原点位置との間を移動するようになっている。
【００４６】
水平方向ガイド７７は、テーブルプレート２１Ｂにガイド部材７０Ａと７０Ｂが延在する方向に沿って形成されたガイド部と、テーブルプレート２１Ｂのガイド部に沿って配置された複数のガイドローラ７７Ａを備えており、ガイド部材７０Ａと７０Ｂをガイドローラ７７Ａによりテーブルプレート２１Ｂのガイド部に押圧して第２の給粉装置本体ベース７０の浮き上りを防止して第２の給粉装置本体ベース７０の水平を維持するものであり、ダイ２１の上昇下降とともに上昇下降し、第２の給粉装置本体ベース７０の水平を維持しつつ第２の給粉装置本体ベース７０を前後方向に移動することができるようになっている。
【００４７】
上下方向ガイド７９は、連結部材７６Ｂに立設されたガイドロッド７９Ａと、ガイドロッド７９Ａの外周面に形成されガイドロッド７９Ａに対して摺動自在とされたガイドスリーブ７９Ｂと、ガイドロッド７９Ａを支持するガイド支持部材７９Ｃとを備えており、ガイドスリーブ７９Ｂは第２の給粉装置本体ベース７０の一方側と反対側に位置する他方側に設けられており、第２の給粉装置本体ベース７０がテーブルプレート２１Ｂとともに上昇又は下降しても第２の給粉装置用直動サーボモータ７６の駆動が第２の給粉装置本体ベース７０に伝達可能とされている。
【００４８】
押圧部材９０は、第２の給粉装置本体ベース７０に配置されており、押圧シリンダ９１と、連結部材９２と、連結ロッド９３と、一方端側接続部９４Ａが連結ロッド９３と回動自在に接続された回動リンク９４と、回動リンク９４の他方端側接続部９４Ｂに接続された押圧型９６とを備えている。
【００４９】
押圧シリンダ９１は、進退自在とされるシリンダロッド９１Ａを介して連結部材９２に連結され、連結部材９２はその両側にて連結ロッド９３の一方端側接続部９３Ａと回動自在に接続されるとともに連結ロッド９３の他方端側９３Ｂは回動リンク９４の一方端側接続部に回動自在に接続されており、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、押圧シリンダ９１が駆動されてシリンダロッド９１Ａが矢印Ｄ方向に進退して連結ロッド９３が矢印Ｅ方向に移動されることにより押圧型９６が矢印Ｆ方向に移動して充填部２１Ａに対して下降移動し又は上昇移動して充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧できるようになっている。
【００５０】
回動リンク９４は、略「く」の字型に形成された形状とされ略「く」の字型の屈曲部が第２の給粉部材７３のリンク支持部７３Ｃに設けられた支持軸９４Ｃにより回動自在に支持されており、屈曲部を回動中心として回動自在とされている。回動リンク９４の一方端側接続部９４Ａは、連結ロッド９３の他方端側９３Ｂに回動自在に接続され、回動リンク９４の他方端側接続部９４Ｂは、押圧型９６に回動自在に接続されており、押圧シリンダ９１から出力された矢印Ｄ方向の押圧力を矢印Ｆで示される押圧型９６の上下方向の移動に変換出来るようになっている。
【００５１】
また、連結部材７０Ａには、軸部先端が連結部材９２側に向けられた調整ボルト９７が螺着されており、調整ボルト９７を調整して連結部材９２の前進位置を調整することにより押圧型９６の下降端位置が調整可能とされている。
また、押圧型９６は、円環状に形成された押圧型形状部９６Ａを備えており、押圧型形状部９６Ａがダイ２１の充填部２１Ａに挿入されることにより、充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧可能とされている。
【００５２】
次に、粉末成形装置１の作用について説明する。
〔第１の行程〕
まず、図８に示すように、第１の給粉部材４３を第１の粉末供給路４１の下方に位置させるとともに、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａを第２の粉末供給路７１の下方に位置させる。
このとき、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａとの間を遮断していた第１のシャッター４５は、第１のシャッター駆動部４６により移動されて、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａが第１のシャッター開口部４５Ａにより連通されて、第１の金属粉末が第１の粉末供給路４１の粉末収納部４１Ａから第１の給粉部材４３に供給される。
【００５３】
また、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂを閉塞する第２のシャッター７５は、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが移動して下方開口部７１Ｂに移動することにより第２のシャッター開口部７５Ａが下方開口部７１Ｂと一致するとともに第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂと第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが接続され、第２の粉末供給路７１の粉末収納部７１Ａから第２の金属粉末が第２の給粉部材７３内に供給される。
【００５４】
次いで、回転駆動源５０が回転駆動して駆動歯車５０Ａが回転し、駆動歯車５０Ａの回転が、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂを介して歯車５２Ａに伝達され、歯車５２Ａが回転されることによって伝達軸５２及び駆動側スプロケット５２Ｂが回転する。駆動側スプロケット５２Ｂの回転は、チェーン５７に伝達されて第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５に伝達される。
【００５５】
〔第２の行程〕
回転駆動源５０の回転がスプロケット５５に伝達されると、図９に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として回動され、第１の給粉部材４３が駆動軸５１を中心とした円弧状の前進移動軌跡を描きながら原点位置４３Ｓから充填部２１Ａに向ってテーブルプレート２１Ｂの上面を摺動して前進移動する。
【００５６】
第１の給粉部材４３が前進移動することにより、成形品排出部材４４が前回のサイクルで成形された粉末成形品Ｗをダイ２１の外方に押出して排出する。ダイ２１の外方に排出された粉末成形品Ｗは、順次排出される粉末成形品Ｗにより押されて搬出シュート１０１へと移動、搬出される。
第１の給粉部材４３が充填部２１Ａに到達したら第１の給粉部材４３の下方開口部４３Ｂから第１の金属粉末が充填部２１Ａ内に落下して充填される。
第１の金属粉末が充填部２１Ａ内に落下して充填されると、ダイ２１は第２の金属粉末が充填される空間を形成するために、テーブルプレート２１Ｂ、コアロッド２３とともに上昇する。
このとき、第２の給粉装置本体ベース７０は、水平方向ガイド７７とともに上昇する。
【００５７】
〔第３の行程〕
次に、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が駆動されて、図１０に示すように、駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３とともに押圧部材９０が充填部２１Ａに向ってテーブルプレート２１Ｂの上面を摺動して前進移動する。
第２の給粉部材７３の前進移動にあわせて第１の給粉部材４３は第２の給粉部材７３の前進移動と反対方向に後退端４０Ｒまで後退移動してダイ２１から離間する。
【００５８】
第２の給粉部材７３の前進移動に際して、押圧部材９０の押圧型９６がダイ２１に接近して充填部２１Ａに到達すると、第２の給粉部材７３とともに押圧型９６が停止する。
押圧型９６が充填部２１Ａで停止したら、押圧シリンダ９１のシリンダロッド９１Ａが前進し、シリンダロッド９１Ａの変位が連結部材９２、連結ロッド９３を介して回動リンク９４を図１０（ｂ）における反時計回りに回動する。
【００５９】
その結果、押圧型９６が充填部２１Ａ方向に移動されるとともに充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧する。
第１の金属粉末が押圧されることによって、第１の金属粉末の上面は圧粉されて平坦化されるとともに密度が高くなり、第２の金属粉末との境界における第１の金属粉末と第２の金属粉末との混合が抑制されるようになる。
【００６０】
押圧型９６による充填部２１Ａ内の第１の金属粉末の押圧が完了すると、押圧シリンダ９１のシリンダロッド９１Ａが後退し、シリンダロッド９１Ａの変位が連結部材９２、連結ロッド９３を介して回動リンク９４が図１０（ｂ）における時計回りに回動されるとともに押圧型９６が充填部２１Ａの上方に移動する。
【００６１】
押圧型９６が充填部２１Ａからダイ２１の外方に移動したら、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が再び駆動されて駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３を充填部２１Ａの方向に前進移動して、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが充填部２１Ａに到達したところで第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が停止され、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａから充填部２１Ａに第２の金属粉末が落下して充填される。
【００６２】
第２の給粉部材７３から充填部２１Ａに第２の金属粉末が充填されると、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が前進のときとは反対方向に駆動されて駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３を、第２の給粉部材７３の原点位置に相当する第２の粉末供給路７１の位置まで後退移動させる。
【００６３】
その後、図示しない上パンチが下降して、充填部２１Ａ内の金属粉末を圧粉、成形する。
充填部２１Ａ内の金属粉末が成形されると、ダイ２１及びコアロッド２３が下降して、２層粉末成形品Ｗがダイ２１の上面に押し出される。
【００６４】
上記の押圧型９６が充填部２１Ａに接近してから第２の給粉部材７３が後退移動して第２の粉末供給路７１の位置に到達するまでの間における第１の給粉部４の動作について、以下に説明する。
第２の給粉部材７３と押圧部材９０が充填部２１Ａに向って前進移動するのにあわせて第１の給粉部４の直動シリンダ４７が駆動され、図１０に示すように、第１の給粉部材４３が配置された第１の給粉装置本体ベース４０が第２の給粉部材７３の前進移動と同じ方向に後退移動する。
この直動シリンダ４７による第１の給粉装置本体ベース４０の後退移動は、第２の給粉部材７３の前進移動と干渉しないタイミング及び空間を確保しつつ行われる。
【００６５】
直動シリンダ４７による第１の給粉装置本体ベース４０の後退移動が終了すると、回転駆動源５０及び駆動歯車５０Ａが第１の給粉部材４３の前進移動とは反対方向に回転駆動され、駆動歯車５０Ａの回転が、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂを介して歯車５２Ａに伝達され、歯車５２Ａが回転されることによって伝達軸５２及び駆動側スプロケット５２Ｂが後退方向に回転する。
【００６６】
〔第４の行程〕
駆動側スプロケット５２Ｂの回転がチェーン５７を介して第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５に伝達されて、図１１に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として図１１（ｂ）における反時計回りに回動され、第１の給粉部材４３は、駆動軸５１を中心とした円弧状の後退移動軌跡を描きながら第１の給粉装置本体ベース４０の後退端４０Ｒにおける充填部２１Ａ側の位置４３Ｔから後退端４０Ｒにおける原点位置４３Ｓ側の位置４３Ｕに後退移動する。
【００６７】
第１の給粉装置本体ベース４０の後退端４０Ｒにおいて第１の給粉部材４３が位置４３Ｕまで後退移動したら、１の給粉装置本体ベース４０は、直動シリンダ４７によって前進させられて第１の給粉部材４３は原点位置４３Ｓまで前進移動する。
【００６８】
上記実施形態に係る粉末成形装置１によれば、充填部２１Ａに第１の金属粉末と第２の金属粉末を２層に充填して２層粉末成形品Ｗを成形するとともに第１の給粉部材４３の動作によって、成形された２層粉末成形品Ｗダイ２１の外方に排出する場合に、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３のいずれも充填部２１Ａを乗り越える必要がないため、給粉装置３全体を小さくすることができる。
【００６９】
また、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３のいずれもが充填部２１Ａを乗り越える必要がないために、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３それぞれの移動距離を短縮することが可能とされるので、金属粉末充填時のタイムロスを縮小して金属粉末の充填に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００７０】
また、第１の給粉部４を構成する第１の給粉部材４３と、第２の給粉部７を構成する第２の給粉部材７３とが互いに独立して移動自在とされているので、第１の金属粉末を押圧部材９０の押圧型９６により押圧する場合に、押圧部材９０による押圧動作に並行して第１の給粉部材４３が充填部から離間することが可能とされ、その結果、第１の給粉部材４３が効率的に移動することができる。
また、給粉装置３全体を小さくすることができるので、金型交換時における給粉装置３の取扱い並びに交換作業を容易に行うことができる。
【００７１】
また、上記実施形態に係る粉末成形装置１によれば、第１の金属粉末を充填した後、第２の金属粉末を充填する前に、押圧部材９０の押圧型９６により充填部２１Ａに充填された第１の金属粉末が押圧されるので、第１の金属粉末の上面が平坦にされるとともに上面近傍の密度が向上し、第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になることにより第１の金属粉末と第２の金属粉末の混合が抑制されて２層粉末成形品Ｗの第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界近傍の寸法精度が向上し、その結果、２層粉末成形品Ｗの品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
【００７２】
また、第１の金属粉末を押圧する押圧部材９０の押圧型９６を第２の給粉部材７３の前進側に設けることにより、押圧型９６を第２の給粉部材７３の動作により充填部２１Ａに移動させるとともに第２の給粉部材７３により第２の金属粉末を充填する前に第１の金属粉末を容易に押圧することができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態においては、第１の給粉部材４３が原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動する場合に回動するとともに第２の給粉部材７３が直線移動する場合について説明したが、第１の給粉部材４３が回動動作に代えて充填部２１Ａに向って直線移動するとともに第１の給粉装置本体ベース４０に配置されることで第２の給粉部材７３の反対側に向って後退自在とされ、かつ第２の給粉部材７３が直線移動に代えて第１の給粉部材４３の移動軌跡と交差する回動軌跡を描いて街道移動する第２の給粉部材７３が第２の金属粉末を充填する前に一旦停止して押圧型９６が充填部２１Ａに充填された第１の金属粉末を押圧し、その後、第２の給粉部材７３が第２の金属粉末を充填する構成としてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、第１の給粉部材４３が原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動する場合に回動する場合について説明したが、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３の双方の移動軌跡が充填部２１Ａにおいて交差するようにそれぞれの原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動するように構成してもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、下金型２２がコアロッド２３と下パンチ２４により構成されるとともにダイ２１とコアロッド２３とが上昇下降して形状が円環状の２層粉末成形品Ｗを成形する場合について説明したが、下金型２２の構成、２層粉末成形品Ｗの形状についてはこの発明の趣旨に沿って任意に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の作動を示す図であり、（ａ）は第１の給粉部の回動方向の作動を、（ｂ）は直動方向の作動を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の回動機構の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の押圧部材が充填部に位置する場合の第２の給粉部及び押圧部材を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第２の給粉部が充填部に位置する場合の第２の給粉部及び押圧部材を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第２の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第３の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第４の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 粉末成形装置
３ 給粉装置
４ 第１の給粉部
５ 回動機構
７ 第２の給粉部
２１ ダイ
２１Ａ 充填部
２２ 下金型
２３ コアロッド
２４ 下パンチ
４１ 第１の粉末供給路
４３ 第１の給粉部材
７１ 第２の粉末供給路
７３ 第２の給粉部材
９０ 押圧部材
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金における金型の充填部に２種類の金属粉末が２層に充填して成形される２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、２層粉末成形品を製造する場合、充填部が形成されたダイと、充填部に向けて進退可能に支持された上下パンチと、第１の金属粉末を充填する第１の給粉部材と第２の金属粉末を充填する第２の給粉部材とを有する粉末成形装置が用いられ、充填部に２種類の金属粉末が２層に充填された状態で圧粉、成形されている。このような粉末成形装置では、隣接するとともに対向して配置された二つの給粉部材のそれぞれに異なる金属粉末が収納され、各給粉部材が充填部に対して交互に移動して２種類の金属粉末を充填部に２層に充填した後に上下パンチで圧縮する粉末成形装置が開示されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２４６４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このように二つの給粉部材が対向して配置された粉末成形装置において成形された２層粉末成形品を粉末成形装置の外方に取出す場合、例えば、第２の給粉部材に設けられた排出シリンダによって２層粉末成形品を第２の給粉部材の経路外に排出し、経路外に排出された２層粉末成形品をさらに粉末成形装置の製品シュート近くまで移動させるために、第２の給粉部材が充填部を乗り越えて２層粉末成形品を移動させる必要がある。
【０００４】
したがって、第１の給粉部材が充填部を乗り越えて反対側に移動するという無駄な動作が必要とされるうえに移動距離が長くなるために大きなタイムロスが生じ、粉末成形のサイクルタイム全体を長くして生産性を低下させる原因になっている。
また、上記のような粉末成形装置において、第１の金属粉末を充填した後に第１の金属粉末を押圧部材が押圧してから第２の金属粉末を充填するような場合には、第１の給粉部材が充填部から離間した後に給粉装置が一旦停止し、再度給粉装置が移動して第２の給粉部材が充填部で停止するといった複雑な動作が必要となり、その結果、さらに生産性を低下させることとなる。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、粉末成形装置において充填部に２種類の金属粉末を２層に充填して２層粉末成形品を成形する場合に、第１の給粉部材と第２の給粉部材が互いに干渉することなく充填部に効率的に金属粉末を充填し、ひいては、第１の金属粉末を充填部に充填した後に第１の金属粉末を押圧する場合に、金属粉末の充填において発生するタイムロスを最小限にすることが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】
【０００６】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチとを備えた粉末成形装置による２層粉末成形品の成形方法であって、第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動して前記充填部の上方に到達したときに第１の金属粉末を充填部に充填し、前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされるとともに前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材の前記充填部における前進移動軌跡と前記充填部において交差する方向に前進移動する第２の給粉部材が前記充填部に移動して充填部に第２の金属粉末を充填し、前記上パンチが前記ダイに対して相対移動して充填部内の前記金属粉末を圧粉して２層粉末成形品の成形し、前記２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項５に記載の発明は、金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチと、第１の金属粉末を前記充填部に充填する第１の給粉部材と、前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材とを備えた粉末成形装置であって、前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前記充填部における前進移動軌跡と前記第２の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するとともに、成形された２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出する排出手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の金属粉末を第１の給粉部材により充填部に充填するとともに第２の金属粉末を第２の給粉部材により充填部に充填し、成形された２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作によりダイの外方に排出する場合に、第１の給粉部材と第２の給粉部材のいずれもが充填部を乗り越える必要がない構成とすることができるので、給粉装置全体を小さくすることができる。
また、第１の給粉部材と第２の給粉部材のいずれもが充填部を乗り越える必要がないために、それぞれの給粉部材の移動距離を短縮することが可能であるとともに金属粉末充填時のタイムロスを縮小して金属粉末の充填に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【０００９】
また、第１の給粉部材と第２の給粉部材とが独立して移動自在とされているので、第１の金属粉末を押圧部材により押圧する動作がある場合に、押圧部材による押圧動作に並行して第１の給粉部材が充填部から離間することが可能であり、第１の給粉部材が効率的な動作をすることができる。
また、給粉装置全体を小さくすることができるので、金型交換時における給粉装置の取扱い並びに交換作業を容易に行うことができる。
【００１０】
なお、この明細書において、第１の給粉部材については、第１の給粉部材が充填部に向かう方向の移動を前進移動とし、充填部から離間する方向の移動を後退移動という。
また、第２の給粉部材については、第２の給粉部材が充填部に向かう方向の移動を前進移動とし、充填部から離間する方向の移動を後退移動という。
また、第１の給粉部材が充填部に前進移動するときの前進移動軌跡と第２の給粉部材が充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するするとは、第１の給粉部材の前進移動軌跡と第２の給粉部材の前進移動軌跡とが、充填部の軸線方向から見た場合に充填部において交点を形成することを意味しており、直線同士に限られず円弧と直線による交点であってもよい。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動するときの前進移動軌跡が円弧状とされることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動する際に、前記第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状となるための回動機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状とされるために、第１の給粉部材の原点位置と充填部とを結ぶ円弧の原点位置と充填部における法線の交点を中心に回動、前進移動させる構成とすることが可能となり、直線移動する駆動源に比較して小さい回動機構を用いることができる。その結果、給粉装置及び粉末成形装置を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧する押圧部材を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８記載の発明は、請求項７に記載の粉末成形装置であって、前記押圧部材は、前記第２の給粉部材の前進側に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、前記第１の給粉部材が充填部に第１の金属粉末を充填した後、第２の給粉部材が充填部に第２の金属粉末を充填する前に、充填部に充填された第１の金属粉末が押圧されるので、第１の金属粉末の上面が平坦にされるとともに第１の金属粉末の上面近傍の密度が向上して、第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になることにより第１の金属粉末と第２の金属粉末の混合が抑制されて２層粉末成形品の第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界の寸法精度が向上し、その結果、２層粉末成形品の品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
また、第１の金属粉末を押圧する押圧部材を第２の給粉部材の前進側に設けることにより第２の給粉部材の動作により押圧部材を充填部に移動させるとともに第２の金属粉末を充填する前に容易に第１の金属粉末を押圧することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の２層粉末成形品の成形方法であって、前記第１の給粉部材は、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前進する方向と反対方向に後退して前記充填部から離間することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９記載の発明は、請求項５から請求項８のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後に、前記第２の給粉部材が前進移動する方向と反対方向に前記第１の給粉部材を後退移動させるための移動手段を有していることを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、第１の給粉部材が、２層粉末成形品を排出した後に、排出した２層粉末成形品と干渉することなく後退移動して、ダイから離間することができる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項５から請求項９のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、前記第１の給粉部材に第１の金属粉末を供給する第１の粉末供給路と前記第２の給粉部材に第２の金属粉末を供給する第２の粉末供給路の少なくとも一方は、ホッパーと接続される金属粉末用管路がワンタッチ接続されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明に係る粉末成形装置によれば、第１の粉末供給路、第２の粉末供給路の少なくとも一方が粉末供給管路とワンタッチ接続されているので粉末成形装置を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る２層粉末成形品の成形方法及び粉末成形装置によれば、充填部の軸線方向から見た場合に第１の給粉部材及び第２の給粉部材が互いに交差する構成とされ、第１の給粉部材及び第２の給粉部材のいずれもが金属粉末の充填に際して充填部を乗り越える必要がないため、ダイに金属粉末を充填する時間及び粉末成形のサイクルタイムが短縮され、粉末成形の生産性を向上させることができる。
また、第１の金属粉末が押圧されることにより第１の金属粉末の上面が平坦になるとともに上面近傍の密度が向上して第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になるため、第１の金属粉末と第２の金属粉末との境界面における寸法精度を向上させることができ、その結果、粉末成形品の品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１から図７は、本発明の一実施形態を示す図であり、符号１は粉末成形装置を、符号２は粉末成形金型を、符号３は給粉装置を示している。
図１は粉末成形装置１の平面図を、図２、図３、図４、図５はそれぞれ給粉装置３を構成する第１の給粉部４の平面図、側面図、構成の詳細図、作動を示す図であり、図６、図７は、（ａ）が給粉装置３を構成する第２の給粉部７の平面図を、（ｂ）が第２の給粉部７の側面図を示している。
【００２５】
粉末成形装置１は、粉末成形金型２と、給粉装置３とを備えており、給粉装置３は第１の給粉部４と第２の給粉部７とを備えている。
粉末成形金型２は、金属粉末が充填される充填部２１Ａが形成されたダイ２１と、ダイ２１の下方に配置されダイ２１に挿入される下金型２２と、ダイの上方に配置され充填部２１Ａの軸線方向にダイ２１に対して相対移動自在とされる上パンチ（図示せず）とを備えており、ダイ２１の周囲にはダイ２１の上面と面一とされるテーブルプレート２１Ｂが設けられている。
【００２６】
この実施形態において、下金型２２は、円柱状に形成されたコアロッド２３と、コアロッド２３の外周に形成された円環状の下パンチ２４とから構成されており、下パンチ２４は粉末成形プレスに対して固定されるとともにダイ２１とともに充填部２１Ａを画成している。また、ダイ２１とコアロッド２３とは互いに同期して下パンチ２４に対して上下方向に相対移動自在とされている。
【００２７】
また、粉末成形金型２によって成形される２層粉末成形品Ｗは、組成が異なる２種類の金属粉末が粉末成形品Ｗの軸線方向に２層に形成された所定の厚みを有する円環状の形態をした２層粉末成形品とされており、粉末成形品Ｗの外周面及び内周面はダイ２１の内周面とコアロッド２３の外周面によって形成され、厚み方向の形状、寸法は下パンチ２４の上面と上パンチの下面により形成されるようになっている。
【００２８】
かかる構成の２層粉末成形品Ｗを成形するために、ダイ２１は、第１の金属粉末が充填された後に、第２の金属粉末が充填される空間を形成するために、テーブルプレート２１Ｂ、コアロッド２３とともに上昇するようになっている。
【００２９】
第１の給粉部４は、第１の給粉装置本体ベース４０と、第１の金属粉末を一時的に収納する第１の粉末供給路４１と、第１の粉末供給路４１から供給された第１の金属粉末を充填部２１Ａまで運搬する第１の給粉部材４３と、第１の給粉部材４３を原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに回動移動させる回動機構５と、第１の粉末供給路４１に形成された下方開口部４３Ｂを閉塞自在とする第１のシャッター４５と、第１の給粉部材４３を直線的に移動自在とする直動シリンダ（移動手段）４７とを備えている。
第１の給粉装置本体ベース４０は、第１の給粉部材４３と、回動機構５のうち回動される部材が載置されるためのものであり、回動機構５の駆動軸５１廻りに回動自在とされている。
【００３０】
第１の粉末供給路４１は、粉末成形プレスに対して相対的に固定されており、粉末成形プレスの上部に配置されたホッパーからホース等の金属粉末用管路を介して供給された第１の金属粉末を、第１の給粉部材４３に供給するまでの間一時的に収納するためのものであり、粉末収納部４１Ａと、下方開口部４１Ｂと、上方開口部４１Ｃとを備えており、上方開口部４１Ｃは、端部にスイベルコネクタ等が設けられたホース等の金属粉末用管路によりワンタッチ接続されていて、金属粉末用管路を介して供給された第１の金属粉末は粉末収納部４１Ａに収納された後、下方開口部４１Ｂを通じて、第１の給粉部材４３に供給されるようになっている。
【００３１】
第１の給粉部材４３は、上方開口部４３Ａと、下方開口部４３Ｂを備えており、第１の粉末供給路４１とダイ２１との間を移動自在とされるとともに、上方開口部４３Ａを通じて第１の粉末供給路４１から供給された第１の金属粉末をダイ２１まで運搬して下方開口部４３Ｂを通じて充填部２１Ａに落下させ充填部２１Ａに充填するようになっている。
また、第１の給粉部材４３は、成形品排出部材４４を備えており、第１の給粉部材４３が回動機構５によりダイ２１に移動する移動動作により成形品排出部材４４がダイ２１に向って移動し、成形品排出部材４４が前のサイクルで成形された粉末成形品Ｗをダイ２１の外方に押出して排出するようになっている。
【００３２】
成形品排出部材４４は矩形に形成されるとともにテーブルプレート２１Ｂ上を摺動可能に設けられており、後述する回動機構５の回動により、成形品排出部材４４の排出部４４Ａが２層粉末成形品Ｗを第１の給粉部材４３から見てダイ２１の反対側に排出可能とされている。
【００３３】
回動機構５は、図４に示すように、回転駆動源５０と、回転駆動源５０の回転を出力する駆動歯車５０Ａと、駆動軸５１と、歯車５１Ａ、歯車５１Ｂと、伝達軸５２と、歯車５２Ａと、駆動側スプロケット５２Ｂと、アイドルスプロケット５３と、被駆動側スプロケット５５と、チェーン５７とを備えており、これらは第１の給粉装置本体ベース４０に配置されていてパンタグラフ効果によって、成形品排出部材４４を構成する矩形のそれぞれの辺が成形品排出部材４４の位置に関わらず所定の方向を向くようになっている。その結果、成形品排出部材４４の排出部４４Ａを構成している辺は平行移動されるので、回動機構５により移動される回動位置に関わりなく、その辺が向く方向が維持されるようになっている。
【００３４】
駆動歯車５０Ａは歯車５１Ａと係合されるとともに、歯車５１Ａと歯車５１Ｂとは駆動軸５１を介して連結され、歯車５１Ｂは歯車５２Ａと係合するとともに歯車５２Ａは伝達軸５２に連結されており、その結果、駆動歯車５０Ａの回転は、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂ、歯車５２Ａの順に伝達されるようになっている。また、伝達軸５２には、歯車５２Ａが取付けられた側と反対の端部側に、伝達軸５２と同軸とされた駆動側スプロケット５２Ｂが設けられており、歯車５２Ａが回転されることにより駆動側スプロケット５２Ｂが回転自在とされている。
【００３５】
駆動側スプロケット５２Ｂは、第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５とチェーン５７により接続され、駆動側スプロケット５２Ｂの回転がスプロケット５５に伝達可能とされている。また、チェーン５７は、駆動側スプロケット５２Ｂとスプロケット５５とを接続する２つの接続部分がともに略「く」の字形に形成されており、その「く」の字形を保持するためのアイドルスプロケット５３と図示しないテンション調整用部材が設けられている。
【００３６】
上記構成により、歯車５１Ａから出力された回転駆動源５０の回転が駆動側スプロケット５２Ｂを回転させチェーン５７を介してスプロケット５５に伝達されると、図５（ａ）に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として矢印Ａ方向に回動自在とされ、その結果、第１の給粉部材４３が駆動軸５１を中心として前進又は後退移動して第１の給粉部材４３の原点位置４３Ｓと充填部２１Ａ（又は、原点位置４３Ｓと充填部２１Ａに対応する位置、例えば位置４３Ｕと位置４３Ｔ）とを結ぶ円弧状の移動軌跡を描いて前進又は後退移動するようになっている。
【００３７】
第１のシャッター４５は、第１のシャッター開口部４５Ａが形成された平板状の形態をしており、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂを遮断して第１の金属粉末が落下しないようにするものであり、第１の給粉部材４３が下方開口部４１Ｂの下方に位置するときには、下方開口部４１Ｂと上方開口部４３Ａとの間に位置するようになっている。
また、第１のシャッター４５は、第１のシャッター駆動部４６により第１のシャッター開口部４５Ａが第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａの間に位置するように移動自在とされ、その結果、第１の金属粉末が第１の粉末供給路４１の粉末収納部４１Ａから第１の給粉部材４３に供給されるようになっている。
【００３８】
直動シリンダ４７は、シリンダロッド４７Ａの先端が第１の給粉装置本体ベース４０に連結されて、図５（ｂ）に示すように、給粉装置本体ベース４０が矢印Ｂ方向に前進後退方向に駆動自在とされており、シリンダロッド４７Ａが前進駆動されることにより第１の給粉装置本体ベース４０は、第１の給粉部材４３が原点位置４３Ｓ（又は充填部２１Ａ）に位置される前進端４０Ｔに前進移動し、シリンダロッド４７Ａが後退駆動されることにより第１の給粉装置本体ベース４０は後退端４０Ｒに後退移動するようになっている。
【００３９】
第２の給粉部７は、第２の粉末供給路７１と、第２の給粉部材７３と、第２のシャッター７５と、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６と、水平方向ガイド７７と、上下方向ガイド７９とを備えており、第２の粉末供給路７１、第２の給粉部材７３、第２のシャッター７５、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６、水平方向ガイド７７、上下方向ガイド７９は、第２の給粉装置本体ベース７０に配置されている。
【００４０】
第２の給粉装置本体ベース７０は、左右で一対とされるガイド部材７０Ａと７０Ｂとが連結部材７０Ａにより連結されることにより構成されており、ダイ２１側に位置する第２の給粉装置本体ベース７０の一方側はテーブルプレート２１Ｂに載置されており、ガイド部材７０Ａと７０Ｂは水平方向ガイド７７に配置された複数のガイドローラ７７Ａによって押圧、支持されており、その結果、第２の給粉装置本体ベース７０のテーブルプレート２１Ｂに対する水平を維持しつつ前後方向に移動可能とされている。
【００４１】
第２の粉末供給路７１は、テーブルプレート２１Ｂに対して相対的に固定されており、粉末成形プレスの上部に配置されたホッパーからホース等の金属粉末用管路を介して供給された第２の金属粉末を第２の給粉部材７３に供給するまでの間一時的に収納するためのものであり、粉末収納部７１Ａと、下方開口部７１Ｂと、上方開口部７１Ｃとを備えており、上方開口部７１Ｃは、端部にスイベルコネクタ等が設けられたホース等の金属粉末用管路によりワンタッチ接続されていて、金属粉末用管路を介して供給された第２の金属粉末は粉末収納部７１Ａに収納された後、下方開口部７１Ｂを通じて、第２の給粉部材７３に供給されるようになっている。
【００４２】
第２の給粉部材７３は、粉末収納部７３Ａと、下方開口部７３Ｂと、リンク支持部７３Ｃとを備えており、第２の粉末供給路７１とダイ２１との間を移動自在とされるとともに、粉末収納部７３Ａの上方開口部を通じて第２の粉末供給路７１から供給された第２の金属粉末をダイ２１まで運搬して粉末収納部７３Ａの下方開口部から充填部２１Ａに落下させ充填部２１Ａに充填するようになっている。
【００４３】
第２のシャッター７５は、粉末収納部７３Ａの上方開口部と一致させて固定される第２のシャッター開口部７５Ａが形成されるとともに、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂの面と摺動可能とされた平板状の形態をしており、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂを閉塞して第２の金属粉末が落下しないようにするものであり、粉末収納部７３Ａが第２の給粉部材７３の下方開口部７３Ｂと一致することで第２のシャッター開口部７５Ａと下方開口部７３Ｂとが一致して、第２の給粉部材７３の下方開口部７３Ｂから粉末収納部７３Ａに第２の金属粉末が供給されるようになっている。
【００４４】
また、第２のシャッター７５は、第２の給粉装置本体ベース７０、第２の給粉部材７３とともに第２の給粉装置用直動サーボモータ７６により移動自在とされており、その結果、第２の金属粉末が第２の粉末供給路７１の粉末収納部７１Ａから第２の給粉部材７３に供給されるとともに充填部２１Ａまで運搬可能とされている。
【００４５】
第２の給粉装置用直動サーボモータ７６は、直線動を出力する駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを介して第２の給粉装置本体ベース７０に連結されており、前進後退方向に駆動自在とされた駆動部材７６Ａが前進後退駆動されることにより、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の給粉装置本体ベース７０が矢印Ｃ方向に前進後退移動し、第２の給粉部材７３が充填部２１Ａと第２の給粉部材７３の原点位置との間を移動するようになっている。
【００４６】
水平方向ガイド７７は、テーブルプレート２１Ｂにガイド部材７０Ａと７０Ｂが延在する方向に沿って形成されたガイド部と、テーブルプレート２１Ｂのガイド部に沿って配置された複数のガイドローラ７７Ａを備えており、ガイド部材７０Ａと７０Ｂをガイドローラ７７Ａによりテーブルプレート２１Ｂのガイド部に押圧して第２の給粉装置本体ベース７０の浮き上りを防止して第２の給粉装置本体ベース７０の水平を維持するものであり、ダイ２１の上昇下降とともに上昇下降し、第２の給粉装置本体ベース７０の水平を維持しつつ第２の給粉装置本体ベース７０を前後方向に移動することができるようになっている。
【００４７】
上下方向ガイド７９は、連結部材７６Ｂに立設されたガイドロッド７９Ａと、ガイドロッド７９Ａの外周面に形成されガイドロッド７９Ａに対して摺動自在とされたガイドスリーブ７９Ｂと、ガイドロッド７９Ａを支持するガイド支持部材７９Ｃとを備えており、ガイドスリーブ７９Ｂは第２の給粉装置本体ベース７０の一方側と反対側に位置する他方側に設けられており、第２の給粉装置本体ベース７０がテーブルプレート２１Ｂとともに上昇又は下降しても第２の給粉装置用直動サーボモータ７６の駆動が第２の給粉装置本体ベース７０に伝達可能とされている。
【００４８】
押圧部材９０は、第２の給粉装置本体ベース７０に配置されており、押圧シリンダ９１と、連結部材９２と、連結ロッド９３と、一方端側接続部９４Ａが連結ロッド９３と回動自在に接続された回動リンク９４と、回動リンク９４の他方端側接続部９４Ｂに接続された押圧型９６とを備えている。
【００４９】
押圧シリンダ９１は、進退自在とされるシリンダロッド９１Ａを介して連結部材９２に連結され、連結部材９２はその両側にて連結ロッド９３の一方端側接続部９３Ａと回動自在に接続されるとともに連結ロッド９３の他方端側９３Ｂは回動リンク９４の一方端側接続部に回動自在に接続されており、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、押圧シリンダ９１が駆動されてシリンダロッド９１Ａが矢印Ｄ方向に進退して連結ロッド９３が矢印Ｅ方向に移動されることにより押圧型９６が矢印Ｆ方向に移動して充填部２１Ａに対して下降移動し又は上昇移動して充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧できるようになっている。
【００５０】
回動リンク９４は、略「く」の字型に形成された形状とされ略「く」の字型の屈曲部が第２の給粉部材７３のリンク支持部７３Ｃに設けられた支持軸９４Ｃにより回動自在に支持されており、屈曲部を回動中心として回動自在とされている。回動リンク９４の一方端側接続部９４Ａは、連結ロッド９３の他方端側９３Ｂに回動自在に接続され、回動リンク９４の他方端側接続部９４Ｂは、押圧型９６に回動自在に接続されており、押圧シリンダ９１から出力された矢印Ｄ方向の押圧力を矢印Ｆで示される押圧型９６の上下方向の移動に変換出来るようになっている。
【００５１】
また、連結部材７０Ａには、軸部先端が連結部材９２側に向けられた調整ボルト９７が螺着されており、調整ボルト９７を調整して連結部材９２の前進位置を調整することにより押圧型９６の下降端位置が調整可能とされている。
また、押圧型９６は、円環状に形成された押圧型形状部９６Ａを備えており、押圧型形状部９６Ａがダイ２１の充填部２１Ａに挿入されることにより、充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧可能とされている。
【００５２】
次に、粉末成形装置１の作用について説明する。
〔第１の行程〕
まず、図８に示すように、第１の給粉部材４３を第１の粉末供給路４１の下方に位置させるとともに、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａを第２の粉末供給路７１の下方に位置させる。
このとき、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａとの間を遮断していた第１のシャッター４５は、第１のシャッター駆動部４６により移動されて、第１の粉末供給路４１の下方開口部４１Ｂと第１の給粉部材４３の上方開口部４３Ａが第１のシャッター開口部４５Ａにより連通されて、第１の金属粉末が第１の粉末供給路４１の粉末収納部４１Ａから第１の給粉部材４３に供給される。
【００５３】
また、第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂを閉塞する第２のシャッター７５は、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが移動して下方開口部７１Ｂに移動することにより第２のシャッター開口部７５Ａが下方開口部７１Ｂと一致するとともに第２の粉末供給路７１の下方開口部７１Ｂと第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが接続され、第２の粉末供給路７１の粉末収納部７１Ａから第２の金属粉末が第２の給粉部材７３内に供給される。
【００５４】
次いで、回転駆動源５０が回転駆動して駆動歯車５０Ａが回転し、駆動歯車５０Ａの回転が、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂを介して歯車５２Ａに伝達され、歯車５２Ａが回転されることによって伝達軸５２及び駆動側スプロケット５２Ｂが回転する。駆動側スプロケット５２Ｂの回転は、チェーン５７に伝達されて第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５に伝達される。
【００５５】
〔第２の行程〕
回転駆動源５０の回転がスプロケット５５に伝達されると、図９に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として回動され、第１の給粉部材４３が駆動軸５１を中心とした円弧状の前進移動軌跡を描きながら原点位置４３Ｓから充填部２１Ａに向ってテーブルプレート２１Ｂの上面を摺動して前進移動する。
【００５６】
第１の給粉部材４３が前進移動することにより、成形品排出部材４４が前回のサイクルで成形された粉末成形品Ｗをダイ２１の外方に押出して排出する。ダイ２１の外方に排出された粉末成形品Ｗは、順次排出される粉末成形品Ｗにより押されて搬出シュート１０１へと移動、搬出される。
第１の給粉部材４３が充填部２１Ａに到達したら第１の給粉部材４３の下方開口部４３Ｂから第１の金属粉末が充填部２１Ａ内に落下して充填される。
第１の金属粉末が充填部２１Ａ内に落下して充填されると、ダイ２１は第２の金属粉末が充填される空間を形成するために、テーブルプレート２１Ｂ、コアロッド２３とともに上昇する。
このとき、第２の給粉装置本体ベース７０は、水平方向ガイド７７とともに上昇する。
【００５７】
〔第３の行程〕
次に、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が駆動されて、図１０に示すように、駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３とともに押圧部材９０が充填部２１Ａに向ってテーブルプレート２１Ｂの上面を摺動して前進移動する。
第２の給粉部材７３の前進移動にあわせて第１の給粉部材４３は第２の給粉部材７３の前進移動と反対方向に後退端４０Ｒまで後退移動してダイ２１から離間する。
【００５８】
第２の給粉部材７３の前進移動に際して、押圧部材９０の押圧型９６がダイ２１に接近して充填部２１Ａに到達すると、第２の給粉部材７３とともに押圧型９６が停止する。
押圧型９６が充填部２１Ａで停止したら、押圧シリンダ９１のシリンダロッド９１Ａが前進し、シリンダロッド９１Ａの変位が連結部材９２、連結ロッド９３を介して回動リンク９４を図１０（ｂ）における反時計回りに回動する。
【００５９】
その結果、押圧型９６が充填部２１Ａ方向に移動されるとともに充填部２１Ａ内の第１の金属粉末を押圧する。
第１の金属粉末が押圧されることによって、第１の金属粉末の上面は圧粉されて平坦化されるとともに密度が高くなり、第２の金属粉末との境界における第１の金属粉末と第２の金属粉末との混合が抑制されるようになる。
【００６０】
押圧型９６による充填部２１Ａ内の第１の金属粉末の押圧が完了すると、押圧シリンダ９１のシリンダロッド９１Ａが後退し、シリンダロッド９１Ａの変位が連結部材９２、連結ロッド９３を介して回動リンク９４が図１０（ｂ）における時計回りに回動されるとともに押圧型９６が充填部２１Ａの上方に移動する。
【００６１】
押圧型９６が充填部２１Ａからダイ２１の外方に移動したら、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が再び駆動されて駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３を充填部２１Ａの方向に前進移動して、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａが充填部２１Ａに到達したところで第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が停止され、第２の給粉部材７３の粉末収納部７３Ａから充填部２１Ａに第２の金属粉末が落下して充填される。
【００６２】
第２の給粉部材７３から充填部２１Ａに第２の金属粉末が充填されると、第２の給粉装置用直動サーボモータ７６が前進のときとは反対方向に駆動されて駆動部材７６Ａが連結部材７６Ｂを移動させて、第２の給粉部材７３を、第２の給粉部材７３の原点位置に相当する第２の粉末供給路７１の位置まで後退移動させる。
【００６３】
その後、図示しない上パンチが下降して、充填部２１Ａ内の金属粉末を圧粉、成形する。
充填部２１Ａ内の金属粉末が成形されると、ダイ２１及びコアロッド２３が下降して、２層粉末成形品Ｗがダイ２１の上面に押し出される。
【００６４】
上記の押圧型９６が充填部２１Ａに接近してから第２の給粉部材７３が後退移動して第２の粉末供給路７１の位置に到達するまでの間における第１の給粉部４の動作について、以下に説明する。
第２の給粉部材７３と押圧部材９０が充填部２１Ａに向って前進移動するのにあわせて第１の給粉部４の直動シリンダ４７が駆動され、図１０に示すように、第１の給粉部材４３が配置された第１の給粉装置本体ベース４０が第２の給粉部材７３の前進移動と同じ方向に後退移動する。
この直動シリンダ４７による第１の給粉装置本体ベース４０の後退移動は、第２の給粉部材７３の前進移動と干渉しないタイミング及び空間を確保しつつ行われる。
【００６５】
直動シリンダ４７による第１の給粉装置本体ベース４０の後退移動が終了すると、回転駆動源５０及び駆動歯車５０Ａが第１の給粉部材４３の前進移動とは反対方向に回転駆動され、駆動歯車５０Ａの回転が、歯車５１Ａ、駆動軸５１、歯車５１Ｂを介して歯車５２Ａに伝達され、歯車５２Ａが回転されることによって伝達軸５２及び駆動側スプロケット５２Ｂが後退方向に回転する。
【００６６】
〔第４の行程〕
駆動側スプロケット５２Ｂの回転がチェーン５７を介して第１の給粉部材４３に形成されたスプロケット５５に伝達されて、図１１に示すように、第１の給粉装置本体ベース４０が駆動軸５１を中心として図１１（ｂ）における反時計回りに回動され、第１の給粉部材４３は、駆動軸５１を中心とした円弧状の後退移動軌跡を描きながら第１の給粉装置本体ベース４０の後退端４０Ｒにおける充填部２１Ａ側の位置４３Ｔから後退端４０Ｒにおける原点位置４３Ｓ側の位置４３Ｕに後退移動する。
【００６７】
第１の給粉装置本体ベース４０の後退端４０Ｒにおいて第１の給粉部材４３が位置４３Ｕまで後退移動したら、１の給粉装置本体ベース４０は、直動シリンダ４７によって前進させられて第１の給粉部材４３は原点位置４３Ｓまで前進移動する。
【００６８】
上記実施形態に係る粉末成形装置１によれば、充填部２１Ａに第１の金属粉末と第２の金属粉末を２層に充填して２層粉末成形品Ｗを成形するとともに第１の給粉部材４３の動作によって、成形された２層粉末成形品Ｗダイ２１の外方に排出する場合に、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３のいずれも充填部２１Ａを乗り越える必要がないため、給粉装置３全体を小さくすることができる。
【００６９】
また、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３のいずれもが充填部２１Ａを乗り越える必要がないために、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３それぞれの移動距離を短縮することが可能とされるので、金属粉末充填時のタイムロスを縮小して金属粉末の充填に要する時間を短縮して生産性を向上させることができる。
【００７０】
また、第１の給粉部４を構成する第１の給粉部材４３と、第２の給粉部７を構成する第２の給粉部材７３とが互いに独立して移動自在とされているので、第１の金属粉末を押圧部材９０の押圧型９６により押圧する場合に、押圧部材９０による押圧動作に並行して第１の給粉部材４３が充填部から離間することが可能とされ、その結果、第１の給粉部材４３が効率的に移動することができる。
また、給粉装置３全体を小さくすることができるので、金型交換時における給粉装置３の取扱い並びに交換作業を容易に行うことができる。
【００７１】
また、上記実施形態に係る粉末成形装置１によれば、第１の金属粉末を充填した後、第２の金属粉末を充填する前に、押圧部材９０の押圧型９６により充填部２１Ａに充填された第１の金属粉末が押圧されるので、第１の金属粉末の上面が平坦にされるとともに上面近傍の密度が向上し、第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界が明確になることにより第１の金属粉末と第２の金属粉末の混合が抑制されて２層粉末成形品Ｗの第１の金属粉末と第２の金属粉末の境界近傍の寸法精度が向上し、その結果、２層粉末成形品Ｗの品質を向上させるとともに材料歩留まりを向上させることができる。
【００７２】
また、第１の金属粉末を押圧する押圧部材９０の押圧型９６を第２の給粉部材７３の前進側に設けることにより、押圧型９６を第２の給粉部材７３の動作により充填部２１Ａに移動させるとともに第２の給粉部材７３により第２の金属粉末を充填する前に第１の金属粉末を容易に押圧することができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態においては、第１の給粉部材４３が原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動する場合に回動するとともに第２の給粉部材７３が直線移動する場合について説明したが、第１の給粉部材４３が回動動作に代えて充填部２１Ａに向って直線移動するとともに第１の給粉装置本体ベース４０に配置されることで第２の給粉部材７３の反対側に向って後退自在とされ、かつ第２の給粉部材７３が直線移動に代えて第１の給粉部材４３の移動軌跡と交差する回動軌跡を描いて街道移動する第２の給粉部材７３が第２の金属粉末を充填する前に一旦停止して押圧型９６が充填部２１Ａに充填された第１の金属粉末を押圧し、その後、第２の給粉部材７３が第２の金属粉末を充填する構成としてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態においては、第１の給粉部材４３が原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動する場合に回動する場合について説明したが、第１の給粉部材４３と第２の給粉部材７３の双方の移動軌跡が充填部２１Ａにおいて交差するようにそれぞれの原点位置からダイ２１の充填部２１Ａに移動するように構成してもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態においては、下金型２２がコアロッド２３と下パンチ２４により構成されるとともにダイ２１とコアロッド２３とが上昇下降して形状が円環状の２層粉末成形品Ｗを成形する場合について説明したが、下金型２２の構成、２層粉末成形品Ｗの形状についてはこの発明の趣旨に沿って任意に変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の作動を示す図であり、（ａ）は第１の給粉部の回動方向の作動を、（ｂ）は直動方向の作動を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の給粉部の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の回動機構の側面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の押圧部材が充填部に位置する場合の第２の給粉部及び押圧部材を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第２の給粉部が充填部に位置する場合の第２の給粉部及び押圧部材を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第１の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第２の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第３の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る粉末成形装置の第４の工程を示す図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 粉末成形装置
３ 給粉装置
４ 第１の給粉部
５ 回動機構
７ 第２の給粉部
２１ ダイ
２１Ａ 充填部
２２ 下金型
２３ コアロッド
２４ 下パンチ
４１ 第１の粉末供給路
４３ 第１の給粉部材
７１ 第２の粉末供給路
７３ 第２の給粉部材
９０ 押圧部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチとを備えた粉末成形装置による２層粉末成形品の成形方法であって、
第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動して前記充填部の上方に到達したときに第１の金属粉末を充填部に充填し、
前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされるとともに前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材の前記充填部における前進移動軌跡と前記充填部において交差する方向に前進移動する第２の給粉部材が前記充填部に移動して充填部に第２の金属粉末を充填し、
前記上パンチが前記ダイに対して相対移動して充填部内の前記金属粉末を圧粉して２層粉末成形品の成形し、
前記２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動するときの前進移動軌跡が円弧状とされることを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材は、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前進する方向と反対方向に後退して前記充填部から離間することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項５】
金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、
前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、
前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチと、
第１の金属粉末を前記充填部に充填する第１の給粉部材と、
前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材とを備えた粉末成形装置であって、
前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前記充填部における前進移動軌跡と前記第２の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するとともに、成形された２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出する排出手段を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項６】
請求項５記載の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動する際に、前記第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状となるための回動機構を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧する押圧部材を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の粉末成形装置であって、
前記押圧部材は、前記第２の給粉部材の前進側に設けられていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、
前記充填部に第１の金属粉末を充填した後に、前記第２の給粉部材が前進移動する方向と反対方向に前記第１の給粉部材を後退移動させるための移動手段を有していることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項９のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材に第１の金属粉末を供給する第１の粉末供給路と前記第２の給粉部材に第２の金属粉末を供給する第２の粉末供給路の少なくとも一方は、ホッパーと接続される金属粉末用管路がワンタッチ接続されていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項１】
金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチとを備えた粉末成形装置による２層粉末成形品の成形方法であって、
第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動して前記充填部の上方に到達したときに第１の金属粉末を充填部に充填し、
前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされるとともに前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材の前記充填部における前進移動軌跡と前記充填部において交差する方向に前進移動する第２の給粉部材が前記充填部に移動して充填部に第２の金属粉末を充填し、
前記上パンチが前記ダイに対して相対移動して充填部内の前記金属粉末を圧粉して２層粉末成形品の成形し、
前記２層粉末成形品を第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動するときの前進移動軌跡が円弧状とされることを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の２層粉末成形品の成形方法であって、
前記第１の給粉部材は、前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前進する方向と反対方向に後退して前記充填部から離間することを特徴とする２層粉末成形品の成形方法。
【請求項５】
金属粉末が充填される充填部が形成されたダイと、
前記ダイの上方に配置され前記ダイに対して相対移動自在とされた上パンチと、
前記ダイの下方に配置され前記ダイとともに前記充填部を画成する下パンチと、
第１の金属粉末を前記充填部に充填する第１の給粉部材と、
前記第１の給粉部材と独立して移動自在とされ第２の金属粉末を前記充填部に充填する第２の給粉部材とを備えた粉末成形装置であって、
前記充填部の軸線方向から見た前記第１の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前記充填部における前進移動軌跡と前記第２の給粉部材が前記充填部に前進移動するときの前進移動軌跡とが交差するとともに、成形された２層粉末成形品を前記第１の給粉部材の動作により前記ダイの外方に排出する排出手段を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項６】
請求項５記載の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に向って前進移動する際に、前記第１の給粉部材の前進移動軌跡が円弧状となるための回動機構を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材が前記充填部に第１の金属粉末を充填した後、前記第２の給粉部材が前記充填部に第２の金属粉末を充填する前に、前記充填部に充填された前記第１の金属粉末を押圧する押圧部材を備えていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の粉末成形装置であって、
前記押圧部材は、前記第２の給粉部材の前進側に設けられていることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項９】
請求項５から請求項８のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、
前記充填部に第１の金属粉末を充填した後に、前記第２の給粉部材が前進移動する方向と反対方向に前記第１の給粉部材を後退移動させるための移動手段を有していることを特徴とする粉末成形装置。
【請求項１０】
請求項５から請求項９のいずれかに記載の２層粉末成形品の粉末成形装置であって、
前記第１の給粉部材に第１の金属粉末を供給する第１の粉末供給路と前記第２の給粉部材に第２の金属粉末を供給する第２の粉末供給路の少なくとも一方は、ホッパーと接続される金属粉末用管路がワンタッチ接続されてい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１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−６９３８７（Ｐ２００８−６９３８７Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４７２９０（Ｐ２００６−２４７２９０）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【出願人】（３９０００４８７９）三菱マテリアルテクノ株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]