JP2005118786A - 圧縮成形機の材料供給装置と材料供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末状の材料を金型のキャビティ凹部全面に均一に供給できる装置と方法を提供することを目的とする。
【解決手段】下面に複数の供給穴２４を有するホッパ１７に材料２１を供給し、前記供給穴２４と係合して連通と非連通を選択出現させる貫通穴２５を有するシャッタ２０を移動させて前記供給穴２４と前記貫通穴２５を非連通にし、前記シャッタ２０を圧縮成形機１の固定金型６に当接させた状態で前記シャッタ２０を移動させ前記供給穴２４と前記貫通穴２５を連通させて粉末材料２１をキャビティ凹部２２へ落下させた後、前記シャッタ２０を再度移動させて前記供給穴２４と前記貫通穴２５を非連通にするとともに前記シャッタ２０内の粉末材料２１をキャビティ凹部２２へ落下させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮成形機の金型へ粉末状の材料を供給する材料供給装置と材料供給方法に関するものである。

特許文献１には、プレス機の下金型へ粉末状原料を投入する方法として次の記載がある。粉末状原料を投入部の各投入口に投入し、擦り切り棒を矢印方向に移動してすり切り、所定の容積の原料を各投入口に充填した。この粉末状原料が充填された投入装置を、プレス機の下金型にセットした。下金型には係合部が嵌合する被係合部が形成されているので、位置決めが容易に、かつ正確に行える。つぎに、セパレータを引いて、セパレータがベースの端部に当接して停止するまで移動する。これによって、全ての投入口の底が開放されるので、投入口に充填されていた粉末状原料は下金型のパターンの上に落下する。多数の投入口がマトリックス状に規則正しく配置され、各投入口には同じ量の粉末状原料が充填されているので、下金型の上に供給された原料は、一定の厚さに分布し、原料の厚さムラはほとんど無い状態となった。

しかしながら、特許文献１によれば、粉末状原料はマトリックス状に配置された投入口の形状に応じた形態をもって下金型上に落下・堆積するので、その堆積した表面には波状の凹凸が残る。したがって、このような状態の粉末状原料をプレスしたときには、流動性の悪い原料であればあるほど、成形品である燃料電池セパレータの厚み精度が低下するのである。

特開２００１−６２８５８号公報（段落００２５〜００２７、図１〜４）

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、粉末状の材料を金型のキャビティ凹部全面に均一に供給できる装置と方法を提供することを目的とする。

本発明は、下面に複数の供給穴を有するホッパに粉末状の材料を供給し、前記供給穴と係合して連通と非連通を選択出現させる貫通穴を有するシャッタを移動させて前記供給穴と前記貫通穴を非連通にし、前記シャッタを圧縮成形機の金型に当接させた状態で前記シャッタを移動させ前記供給穴と前記貫通穴を連通させて材料をキャビティ凹部へ落下させた後、前記シャッタを再度移動させて前記供給穴と前記貫通穴を非連通にするとともに前記シャッタ内の材料をキャビティ凹部へ落下させるようにした。

本発明は、上記のようにしたので、粉末状の材料を金型のキャビティ凹部全面に、より均一に供給できる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の材料供給装置を圧縮成形機とともに示す正面図である。図２ないし図５は、本発明の材料供給方法を固定金型とともに工程順に示す縦断面図である。図６は、金型へ供給した材料を圧縮成形する状況を示す金型の縦断面図である。

図１に示すように、圧縮成形機１は、ラム３を往復動可能に嵌挿し可動盤４を上下駆動する油圧シリンダ２と、可動金型５を取付ける可動盤４と、摺動盤８と案内板９を介して固定金型６を取付ける固定盤１０と、固定盤１０と油圧シリンダ２の鍔部との間に張設され可動盤４を案内するタイバ７とからなる。可動金型５と固定金型６とで金型が構成される。固定盤１０は架台１１の上面に固着され、固定盤１０の上面に固定された案内板９は、固定盤１０の上面と同一高さになるよう圧縮成形機１の外方まで設けられた架台１１の上面に延設されている。固定金型６を取付けた摺動盤８は、固定金型６を可動金型５と型合わせされる位置と、圧縮成形機１の外方に設けた材料供給装置１２の所定位置との間を、固定金型６がタイバ７の間を抜けて往復移動するように、案内板９上を案内されて移動する。なお、圧縮成形機１の油圧シリンダ２とラム３は、他の駆動手段例えばトグル機構やサーボモータとボールネジ等からなる公知のものに置換えてもよい。

材料供給装置１２は、架台１１の上面に固着した支持枠１４と、支持枠１４の上部辺に垂設した複数の案内棒１５と、案内棒１５に案内されて上下する上板１６と、案内棒１５に案内されて上下しホッパ１７の下面を形成する下板１８と、上板１６と下板１８に挟持され下板１８とともにホッパ１７を形成する筒状体２８と、下板１８の下面を横駆動手段１９により摺動するように設けられたシャッタ２０と、上板１６の上面に固着されホッパ１７とシャッタ２０を一体にして上下に移動させる縦駆動手段１３とからなる。縦駆動手段１３は、エアシリンダ等からなる。

圧縮成形機１は、図６に示すような圧縮成形を行い、成形品２９が取出された後、可動金型５は固定金型６から上方に離隔し、図１に示す状態となる。その後、固定金型６は摺動盤８により材料供給装置１２の下部の所定位置に移動する。この所定位置とは、固定金型６の上面に設けられたキャビティ凹部２２がホッパ１７の下面に全面で対向するときであり、摺動盤８の端面が案内板９の端部上面に設けた位置決部材３０に当接して得られる。また、位置決部材３０は案内板９の他の端部上面にも設けられ、固定金型６が可動金型５と型合わせ可能な位置が求められる。

ホッパ１７は、その横断面形状がキャビティ凹部２２の形状と略同一かまたはわずかに小さい形状の筒状容器である。ホッパ１７の下面を形成する下板１８には複数の供給穴２４が設けられている。供給穴２４は、下方に向けて横断面積が漸次減少するように形成されている。供給穴２４の配置は、供給穴２４の下面開口部のシャッタ２０の移動方向に隣り合う間隙が、供給穴２４の下面開口部におけるシャッタ２０の移動方向の長さより大きくなるように形成される。供給穴２４の横断面形状は、丸、楕円、長円または多角形であり、その分布はキャビティ凹部２２の内部に収まるように、シャッタ２０の移動方向において等間隔に均一に形成される。なお、供給穴２４の分布を、キャビティ凹部２２の外周部において疎となるか外周縁部には分布しないようにすることにより、材料２１のキャビティ凹部２２への供給がキャビティ凹部２２の外周部で減少させることができ、材料２１の圧縮工程においてばりを減少させる等の効果を生む。

シャッタ２０は、下板１８の下面をエアシリンダ等からなる横駆動手段１９によって摺動して移動する。シャッタ２０は、下板１８に設けた供給穴２４と同位置に、供給穴２４の下板１８下面の開口部と同一形状の貫通穴２５を有する。すなわちシャッタ２０は、その全ての貫通穴２５が下板１８の全ての供給穴２４と係合して貫通穴２５と供給穴２４が連通する位置と、その全ての貫通穴２５が下板１８の全ての供給穴２４と係合せず非連通となる位置との間を往復移動する。

次に、図２ないし図５に基づいて材料供給装置１２の作動と圧縮成形について説明する。圧縮成形に先立ち、ホッパ１７内へ材料２１を投入する。材料２１は、粉末状であって、成形品２９が燃料電池用セパレータであれば、黒鉛等の導電性フィラとフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂との混合物である。なお、熱硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いることもある。材料２１はホッパ１７の中に数回の成形サイクルに要する分が貯留され、不足すれば別途の手段で適宜供給される。

まず、貫通穴２５が供給穴２４と非連通となるようにシャッタ２０を位置決めし、摺動盤８を圧縮成形機１から外方へ搬送して材料供給装置１２の下方に位置決めした後、縦駆動手段１３を駆動してシャッタ２０を固定金型６の上面に当接させる（図２）。

貫通穴２５が供給穴２４と連通となるようにシャッタ２０を位置決めし、供給穴２４と貫通穴２５を通じてホッパ１７の材料２１をキャビティ凹部２２へ供給する。この材料は第１供給材料２６であり、材料２１の特性に応じた斜面の山状にキャビティ凹部２２の表面に堆積される（図３）。

次に、貫通穴２５が供給穴２４と非連通となるようにシャッタ２０を再度位置決めし、貫通穴２５内に残留していた材料２１を第１供給材料２６の間に第２供給材料２７として落下させる（図４）。なお、第２供給材料２７の量は、材料２１の特性や成形品２９の板厚に応じて調整する必要があり、そのためにシャッタ２０は種々の板厚のものに容易に交換可能となっている。

供給穴２４と貫通穴２５の間隔は、シャッタ２０の移動方向とそれに直交する方向それぞれで等間隔になっているが、シャッタ２０の移動方向に直交する方向の間隔を、シャッタ２０の移動方向の間隔より狭くする。また、供給穴２４と貫通穴２５を、それらの長手方向がシャッタ２０の移動方向に直交する長円や長方形である一の長孔とすれば、シャッタ２０の移動方向に筋状に第２供給材料が供給されない部分が減少または生じないので、より均一な材料供給が行われる。このように、キャビティ凹部２２の外周部を除く部分には、第１供給材料２６と第２供給材料２７がそれぞれの山の高さを略同一にして均一に堆積される。

縦駆動手段１３を上に駆動して、シャッタ２０を固定金型６の上面から離隔させる。この距離は約５ｍｍであり、固定金型６が障害なく移動可能な最小の距離に設定される。そして、摺動盤８により固定金型６は圧縮成形機１の内部へ搬送される（図５）。なお、上記のように、材料供給装置１２の下方に固定金型６が存在しなくなったとき、材料供給装置１２から材料２１の微粉等が案内板９上に落下し、摺動盤８の摺動の障害となることがある。そのような状況を回避するため、摺動盤８の移動方向端面には、摺動盤８の移動により前記微粉等を除去するスクレーパ２３が設けられている。

圧縮成形機１に搬送された固定金型６は、可動金型５と型合わせ可能な位置に位置決めされる。可動盤４が下降し、可動金型５の凸部が固定金型６のキャビティ凹部２２に嵌挿され、キャビティ凹部２２の第１供給材料２６と第２供給材料２７は圧縮されて成形品２９が成形される（図６）。

なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。例えば、材料供給装置を圧縮成形機の外方に配置せず、材料供給装置を圧縮成形機の開いた金型の間に進入させるように構成してもよい。

本発明の材料供給装置を圧縮成形機とともに示す正面図である。 本発明の材料供給方法のうちホッパからの材料供給がシャッタで停止された工程を示す縦断面図である。 本発明の材料供給方法のうちシャッタを材料供給状態に移動させた工程を示す縦断面図である。 本発明の材料供給方法のうちホッパからの材料供給がシャッタで再度停止されシャッタ内の材料が落下した工程を示す縦断面図である。 本発明の材料供給方法のうちキャビティ凹部への材料供給が終了し、ホッパとシャッタが金型から離隔した工程を示す縦断面図である。 金型へ供給した粉末材料を圧縮成形する状況を示す金型の縦断面図である。

符号の説明

１ 圧縮成形機
２ 油圧シリンダ
３ ラム
４ 可動盤
５ 可動金型
６ 固定金型
７ タイバ
８ 摺動盤
９ 案内板
１０ 固定盤
１１ 架台
１２ 材料供給装置
１３ 縦駆動手段
１４ 支持枠
１５ 案内棒
１６ 上板
１７ ホッパ
１８ 下板
１９ 横駆動手段
２０ シャッタ
２１ 材料
２２ キャビティ凹部
２３ スクレーパ
２４ 供給穴
２５ 貫通穴
２６ 第１供給材料
２７ 第２供給材料
２８ 筒状体
２９ 成形品
３０ 位置決部材

Claims (3)

1. 圧縮成形機の金型に粉末状の材料を供給する材料供給装置であって、
   下面に複数の供給穴を有するホッパと、前記供給穴と係合して連通と非連通を選択出現させる貫通穴を有し前記ホッパの下面を横駆動手段により摺動して移動するシャッタと、前記ホッパおよび前記シャッタを一体にして上下に移動させる縦駆動手段とを備えたことを特徴とする材料供給装置。
2. 前記供給穴と前記貫通穴は、互いの係合面は同一形状であり、その形状は長手方向が前記シャッタの移動方向に直交する長孔である請求項１に記載の材料供給装置。
3. 下面に複数の供給穴を有するホッパに粉末状の材料を投入し、前記供給穴と係合して連通と非連通を選択出現させる貫通穴を有するシャッタを移動させて前記供給穴と前記貫通穴を非連通にし、前記シャッタを圧縮成形機の金型に当接させた状態で前記シャッタを移動させ前記供給穴と前記貫通穴を連通させて材料をキャビティ凹部へ落下させた後、前記シャッタを再度移動させて前記供給穴と前記貫通穴を非連通にするとともに前記シャッタ内の材料をキャビティ凹部へ落下させることを特徴とする材料供給方法。

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