一種填充方法

專利名稱：一種填充方法
技術領域：
本發明涉及一種填充方法，利用此方法可以將粉末、粒狀材料、片狀粉末、碟狀粉末等注入容器或接受器，例如罐子，袋，橡膠模具，模具等，上述容器具有一供料開口和一填充上述粉末的空腔。
一種填充方法已經公知，即是通過一開口向一空腔注入材料，然后利用一壓力裝置如推料機向材料加壓，這樣使填充入空腔內的材料更緊密。
另一種填充方法也已公知，即是利用機械振動和搖振注入材料，使充入的材料更緊密。在上述已有方法中，由于用壓力裝置，如推料機或機械振動和搖振向材料加壓，材料對于機械沖擊很脆弱，容易破損。
已有方法的另一問題是把機械振動和搖振供給模具或容器，供給包容材料的裝置或供給設備，或供給輸送模具和容器的輸送臺會導致設備損壞，減少其壽命。
此外，向填充在空腔內的材料加壓會導致靠近加壓裝置的區域和遠離加壓裝置的區域的填充密度不同，因為遠離加壓裝置區域的材料受到的壓力要小于靠近加壓裝置的。這樣就不能保證均勻的填充密度。當把材料填充入狹長空腔時，這一問題更為明顯。假如橡膠模具以非均勻密度填充了粉末材料，并利用沖壓或流體靜壓向其加壓，這種擠壓會使模具變形或破裂。另外，非均勻填充不能充分充滿容器，只能填充少量材料，這就意味著容器不能充分地被利用。盡管工業上有很多均勻和高密度填充的要求，以有的填充方法很難滿足這些要求。
本發明的目的是解決上述問題，提供一種填充方法，使材料能夠有效和快速地填充入空腔。


圖1是一立體圖，示出了通過壓制工藝如燒結后得到的一工件；
圖2示出了一分開模和一導向件的剖視圖，該裝置適用于利用本發明的填充方法制造壓塊；圖3示出了一模具和導向件的剖視圖，該裝置適用于利用本發明的填充方法制造圓筒形壓塊；圖4示出了一干式流體靜壓設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖5示出了一粒化設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖6示出了一用于片狀粉末材料填充設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖7示出了一用于把材料填充入袋中的填充設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖8示出了一用于把粉末填充入一橡膠分開模內的填充設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖9示出了一具有模具裝置的填充設備的剖視圖，該設備適用于利用本發明的填充方法；圖10示出了一圖9所示填充設備的填充工序；圖11是一工作狀態曲線，示出了圖10和11所示填充設備的主要部件的相對運動。
參照圖1至11，說明了本發明的實施例，但本發明不限于這些實施例，可以在本發明的范圍內作一些修改。
首先，參照圖1至2說明本發明的實施例，其中粉末被加壓填充入分開模形成的空腔內。
圖1所示工件形成一整體，包括一形成于軸線1中部的圓柱齒輪2和一形成于軸線1末端的傘齒輪3。下面介紹利用分開模制造工件W的未燒結壓制坯料的方法。
一分開模4由兩個互相垂直接觸的部件4a，4b構成，已裝配好的分開模在其頂部設有一開口4c。一填充有粉末p的空腔4d被設計成通過燒結后的尺寸變化準備形成工件w。一導向件5置于分開模4上。導向件5的孔5a的直徑等于或略小于分開模4的開口4c直徑。為了易于把粉末p供入導向件5的孔5a中，孔5a的頂端應如5b所示形成一斜面。
如圖2A所示，在導向件5置于分開模4上后，已基本上稱重的粉末p被供入分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a中，達到確定的深度。
下面，如圖2B所示，頂蓋6置于導向件5上用于封閉導向件5。頂蓋6設有與連接管6b相連的適當數量的孔6a。連接管6b與泵裝置如抽吸式真空發動機(圖中未示出)相連。在導向件5蓋上頂蓋6后，泵裝置啟動使得空氣從分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a排出，導致包括分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a的空間處于低氣壓狀態。通過把空腔4d和孔5a置于低氣壓狀態使粉末內的空氣被排出。
因此，在確定的通風時間之后，流入泵裝置如抽吸式真空發動機的氣流被切斷，空氣通過頂蓋6的孔6a導入使得包括導向件5的孔5a和分開模4的空腔4d的空間的氣壓升高。使得填充入包括分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a的空間的粉末的填充密度提高。
如上述討論，通過控制包括分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a的空間的氣壓從低氣壓狀態到高氣壓狀態的合適的時間，粉末p內的空氣被排出直到導向件5的孔5a內的大部分粉末被填充入分開模4的空腔4d內。下面把反復控制從低氣壓狀態到高氣壓狀態簡稱為“空氣壓夯工藝”或“空氣壓夯”。這種空氣壓夯工藝能保證把粉末p高密度地填充入分開模的空腔4d內。
對于上述空氣壓夯工藝，不僅是空氣也可使用多種氣體。例如，當使用的粉末易于氧化或爆炸時，可以使用氮氣或氬氣等氣體。
上面提到的低氣壓狀態和高氣壓狀態是指兩者之間的氣壓比較而言。當從低氣壓狀態變到高氣壓狀態時，粉末p的填充密度提高。典型的，低氣壓在0.1至0.5范圍內而高氣壓在0.6至1.0范圍內。
空氣壓夯工藝周期被定義為從上次高氣壓狀態結束到這次高氣壓狀態結束所花費的時間，一般的周期在0.1到1秒的范圍內，而填充可以在5到10個周期內完成。利用上述的抽吸式真空發動機使得在這么短的時間內完成空氣壓夯變得容易。也就是說，把空氣供入抽吸式真空發動機內產生低氣壓狀態，而立即切斷空氣供給會產生高氣壓狀態，當空氣供給被切斷時，被抽出的空氣又流回空腔。通過間歇地供給氣壓(通過閥操作)可以在上述周期時間內進行空氣壓夯。周期時間當然可以根據空腔的尺寸和形狀及材料的流動性可長可短，也可以任意次反復。
通過迅速進行從低氣壓狀態到高氣壓狀態的重復，可以以高的填充密度把更大量的粉末p有效地填充入分開模4的空腔4d內。把空氣導入包括分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a的空間的空氣流速要比所述空腔變成低氣壓狀態降低壓力時的流速高，使得高密度地填充粉末p更加有效地進行。
如圖2C所示，上述空氣壓夯結束后，一作為推料器的沖頭7插入導向件5的孔5a，使粉末更加緊密。
通過移去導向件5，頂蓋6和沖頭7，把分開模4分成兩部分4a，4b把通過上述工藝制造的壓制坯料C從分開模4中取出。然后壓制坯料C經過燒結等工藝可獲得工件W。
在已有方法中，如圖2A所示一定數量的粉末p注入分開模4的空腔4d和導向件5的孔5a達到確定深度，為了使粉末p填充入分開模4的空腔4d，沖頭7被插入孔5a。在這種情況下，沖頭7的壓力不能達到粉末p的底部而集中在沖頭7的附近，只局部地提高了沖頭7附近的填充密度。這樣得到的壓制坯料由于填充密度不均勻而不均勻。在本發明中，由于整個或近似整個在導向件5的孔5a內的粉末p被填充入分開模4的空腔4d內，沖頭7只需要下降一小段距離，并且靠近沖頭7的粉末和底部區域的粉末的填充密度幾乎沒有差別，這就導致了壓制坯料具有均勻的填充密度。
如果僅使用沖頭7向粉末加壓，粉末不能填充入形如圖1所示的圓柱齒輪2和傘齒輪3的空間，因為粉末只被向下而不有被向側面擠壓。在這種非均勻的填充條件下，粉末的填充密度不能足夠高以達到壓制坯料所需的強度。因此，用粉末冶金方法制造形如圖1所示壓制坯料的工件十分困難。
本發明可以通過空氣壓夯把粉末p填充入分開模4的空腔4d甚至包括其角落，并能防止產生次品。本發明的方法對于填充如圖2所示的向側面伸出的空間十分有效。
現在參照圖3介紹用于制造圓筒形壓制坯料的本發明的實施例。
8是具有一柱形孔的模具，9是置于其柱形孔中心的一柱形芯，其頂端略微伸出模具8的頂面。下壓頭10插入形成于模具8的內表面和柱形芯9的外表面之間的環柱形空間11的底部。模具8的內表面，柱形芯9的外表面和插入環柱形空間11的下壓頭10構成了具有一環形開口的空腔12。導向件13的孔13a的直徑設計成與模具8柱形孔的直徑近似相同。導向件13的孔13a最好具有一擴展的斜面部分13b，易于注入粉末p。
頂蓋14蓋住并封閉導向件13，孔14a置于頂蓋14的中心，一環柱形上壓頭15插入上述環柱形空間11并通過一封閉裝置如一O形環(圖中未示出)以垂直滑動方式與其配合。頂蓋14設有適當數量的孔14b和連接管14c相連。連接管14c與泵裝置如抽吸式真空發動機(圖中未示出)相連。
如圖3A所示，在導向件13置于模具8的頂面之后，粉末從粉末供給裝置(圖中未示出)注入空腔12和導向件13的孔13a達到確定的深度。
因此，導向件13被頂蓋14蓋住并封閉。然后，泵裝置啟動控制包括空腔12和導向件13的孔13a的空間從低氣壓變成高氣壓狀態。通過進行空氣壓夯，大多數注入導向件13的孔13a的粉末被填充入空腔12。在空氣壓夯過程中上壓頭15沒有運動。
為了防止空氣從空腔中逸出，上壓頭15的頂端被密封。同樣的，模具8和下壓頭10以及柱形芯9和下壓頭10之間的間隙也被橡膠密封物所密封。盡管存在空腔泄漏，為不影響形成所需的低氣壓和高氣壓狀態，使這些間隙盡量小是必要的。
如圖3C所示，在結束空氣壓夯后，作為推料器的上壓頭15插入導向件13的孔13a中，并且上壓頭15進一步插入形成于模具8的內表面和柱形芯9的外表面之間的環柱形空腔12，這樣把所有貯存于導向件13的孔13a內的粉末P填充入空腔12，下壓頭10和上壓頭15同時擠壓形成粉末壓制坯料。
擠壓后，上壓頭15和頂蓋14移走，必要時，導向件13從模具8頂端移走，然后下壓頭10向上運動使壓制坯料制成品從模具中脫離。
用已有模壓方式制造細長環柱形壓制坯料時，粉末p被填充入形成于類似的芯9和模具8之間的深的，環柱形空腔12中，然后用上壓頭15和下壓頭10擠壓。很難把大多數粉末填充入這么細長空腔而容易形成架橋現象，因此空腔12的深度一般是壓制坯料長度的3倍。把粉末注入這么深的空腔12是困難的。此外，移動上壓頭15和下壓頭10這么長的距離會導致粉末進入間隙，這會降低壓制坯料的生產率并損壞模具。
如圖3所示本發明，粉末p以高填充密度填充比用上、下壓頭擠壓要優越，因此上、下壓頭15，10只需移動很小的距離。這就不會導致粉末p′進入間隙，能提高壓制坯料的生產率及其壽命。
此外，在已有的模壓方式中，上下壓頭15，10的壓力不能傳遞到遠離壓頭的區域，而集中在壓頭附近，這就僅僅局部提高壓頭附近區域的粉末p的填充密度，導致壓制坯料的非均勻的填充密度。
本發明允許所有或近似所有的注入導向件13的孔13a的粉末填充入空腔12，只需要上、下壓頭15，10移動很小的距離。因此上下壓頭附近區域和遠離上下壓頭附近區域的填充密度的差別很小，使壓制坯料制成品具有均勻的填充密度。
本發明填充方式的最佳優點是已精確稱重并注入模具的粉末能充分利用而不剩余地制造粉末壓制坯料。壓制坯料制成品沒有不均勻的質量。
現在參照圖4介紹適用于干式流體靜壓設備的本發明的實施例。
壓力容器16包括側壁16a、頂壁16b和底壁16c，在頂壁16b和底壁16c的各自中心分別設置一孔16b′、16c′。為了連接孔16b′、16c′并封閉成壓力容器16的空腔采用了一由橡膠材料制成的筒狀壓力介質元件16d(下面稱作壓力介質元件)。由側壁16a、頂壁16b、底壁16c和壓力介質元件16d構成一壓力容器16的空腔16e。側壁16a設有流體導入管16f，通過它流體注入空腔16e。一圓柱形橡膠模具17裝入作為壓力介質的壓力介質元件16d。一芯18置于橡膠模具17的中心。芯18的外表面和橡膠模具17的內表面構成一環柱形空腔。在所述環柱形空腔的底部插入一環柱形下壓頭19。芯18的外表面、橡膠模具17的內表面和環柱形下壓頭19構成一空腔20。在圓柱形橡膠模具17裝入作為壓力介質的壓力介質元件16d之后，頂壁16b上的環形元件16″置于橡膠模具17的頂端。具有一孔21a的導向件21安裝在壓力容器16的頂壁16b。
如圖4A所示，一粉末供給器(圖中未示出)把已基本稱重、合適數量的粉末p供入空腔20和導向件21的孔21a達到確定的深度。壓力容器16充有流體諸如油。
下面如圖4B所示，為了封閉包括空腔20和導向件21的孔21a的空間，用一頂蓋22蓋住導向件21。頂蓋22設有合適數量的孔22a與連接管22b相連。連接管22b與泵裝置(圖中未示出)相連。為了封閉空間用頂蓋22蓋住導向件21后，包括空腔20和導向件21的孔21a的被封閉空間輪流被置于低氣壓狀態和高氣壓狀態。通過空氣壓夯操作，注入導向件21的孔21a內的粉末p可被填充入空腔20。
下面如圖4C所示，移走頂蓋22。為了壓平填充入空腔20內的粉末表面，一柱形上壓頭23插入導向件21的孔21a。為了和芯18頂端相配合，在上壓頭23的底端設有一沉頭孔23a。
從流體導入管16f注入壓力容器16的流體是用來把壓力從外面傳遞給橡膠模具，從而壓制空腔20內的粉末p。在粉末壓制操作完成之后，停止流體導入，撤銷作用于橡膠模具的壓力，移走上壓頭23和導向件21。利用上述工藝獲得的環柱形壓制坯料通過向上移動下壓頭19被推出。
由于用具有非均勻填充密度的粉末填充細長環柱形空間是極其困難的，粉末必須進行粒化。但是即使使用了粒化粉末，長時間的填充操作會使壓制坯料的生產率很低。此外，由于碳污染有時粒化也不好。假如用非均勻粉末填充來進行本實施例的干式流體靜壓環柱形壓制坯料的厚度因不同區域而不同，導致變形。如采用本發明的合適方法，用非粒化粉末可完成均勻、迅速填充且利用干式流體靜壓可有效地獲得無變形的壓制坯料。
本申請提出了在先申請(日本未審查的公開專利申請，KOKAI H6-142487)在這個申請中，粒化操作是這樣完成的把粉末置于設有很多空穴的橡膠模具上，然后用刮刀把表面弄平使得粉末充滿橡膠模具的空穴內。但是利用刮平的填充方式存在一些問題，即，不是所有的空穴能被粉末均勻地充滿。
現在參照圖5介紹利用上述橡膠模具粒化的本發明填充方法的實施例。
下壓頭25插入圓筒狀模具24中。安裝于由模具24和插入其中的下壓頭25構成的空腔27中的橡膠模具26頂面上上設有許多空穴26a。導向件28置于模具24的頂面上。在本實施例中，帶有開口的空穴26a各自形成填充粉末p的空腔。支撐環29置于下壓頭25的頂端。
如圖5A所示，一定量的粉末p供入導向件28，置于模具24的頂面上。接著，如圖5B所示，導向件28罩有如上述圖2或圖4所示相同的頂蓋30，為了在供入導向件28內的粉末P上方形成一封閉的空間。封閉空間與孔30a相連，而孔30a又與連接管30b相連。通過與泵裝置相連的連接管30b進行空氣壓夯操作使得粉末p被填充入空穴26a。
如圖5C所示，在空氣壓夯被重復幾次后，移走導向件28和頂蓋30，然后用刮刀31刮平。接著，把上壓頭(圖中未示出)置于模具24上，橡膠模具26被擠壓于下壓頭25和上壓頭之間，這樣就使粉末p粒化。在本實施例中，由于通過空氣壓夯將粉末p填充入空穴26a，所有空穴26a被粉末p均勻，以相同的填充密度充滿，這可避免迅速粒化帶來的顆粒尺寸不均勻。
下面參照圖6介紹本發明的另一實施例，適用于把干燥食品如干燥紫菜、干燥的餅干、玉米片和其他片狀材料填充入包裝罐。
包裝罐32在其上部具有一開口32a和一填充片狀材料f的空腔32b，導向件33置于其頂端。
如圖6A所示，一適當數量的片狀材料從供給設備(圖中未示出)供入包裝罐32達到導向件33一定深度。然后如圖6B所示，一末端與泵裝置相連的圓錐管34置于導向件33的頂面上，便于密封導向件33和包裝罐32的空腔32b。接著進行上述的空氣壓夯，把所有的片狀材料填充入包裝罐32。
在這一實施例中，由于片狀材料f填充入包裝罐32時沒有用裝置如推料器直接擠壓，不會發生破損。此外，本實施例所用填充方法不需要大量驅動力來向安裝有導向件33的包裝罐32供給振動，因此具有防止噪聲和節省能源的效果。
下面參照圖7介紹本發明的另一實施例，用于把粉末或粒狀材料填充入包裝袋如軟塑料袋或紙袋或其他袋。本實施例也適用于用其他材料包括上述實施例提到的片狀材料填充包裝袋。
包裝袋支撐容器35設有一開口頂部和一些適當數量的與吸管35相連的孔35a，其中吸管與吸氣源(圖中未示出)相連。包裝袋37置于包裝袋支撐容器35中。包裝袋37開口的翻邊37a置于包裝袋支撐容器35的頂面上。一導向件置于包裝袋支撐容器35的頂面上。在這一實施例中，包裝袋37的開口對應于說明書上述的開口，包裝袋37的內部形成被填充的空腔。
如圖7A所示，當從粉末供應器(圖中未示出)供給粉末p到置于包裝袋支撐容器35內的包裝袋37時，吸氣源啟動，通過吸管使包裝袋37吸附于包裝袋支撐容器35的內壁。通過使包裝袋37吸附于包裝袋支撐容器35的內壁使包裝袋充分擴展且在進行下述空氣壓夯時限制包裝袋的運動。然后適當數量的粉末p供入包裝袋37和置于其上的導向件38。
如圖7B所示，導向件38的頂部罩有一錐形管39，其端部與泵裝置相連用來封閉包括包裝袋37和導向件38的空間。接著進行空氣壓夯操作來用粉末p填充包裝袋37。
在本實施例中，由于與吸管36相連的包裝袋支撐容器35不承受振動和搖振，不需要大的能量并提高了包裝袋支撐容器的耐用度。另外，這種方法有效地防止了架橋現象，允許粉末p以高的、均勻的密度填充。因此可以避免封閉包裝袋開口37a后因為低的填充密度造成的局部變形。
在這些實施例中，都是在把材料供入所填充的空腔和導向件后進行空氣壓夯操作，使得導向件中的材料被填充入空腔中。但是也可以把材料只供入所需填充的空腔內，然后進行空氣壓夯操作，使材料以更致密和更高的密度填充入空腔。在這種情況下，空腔可以直接覆蓋以如圖2、4和5所示的頂蓋，或覆蓋以如圖6和7所示的錐形管，然后進行空氣壓夯操作。
下面參照圖8介紹本發明的另一實施例，該方法適用于用p以高的填充密度填充橡膠分開模。在本實施例中，橡膠分開模被分成兩個上下對置的模具元件40a、40b，一注入粉末p的開口40c位于側面。用橡膠分開模40制成的壓制坯料在其末端具有一圓臺部分，其側面有一粗軸，接著連接一細軸。粉末供給箱41在其上端具有一粉末入口41a。粉末供給箱41設有一與橡膠分開模40開口40c相連的管道41b，還設有一把粉末供給箱41和泵裝置42如抽吸式真空發動機連接起來的管道41c。
如圖8A所示，粉末供給箱41從粉末入口41a被供入粉末p。接著如圖8B所示，粉末供給箱41被一位于粉末入口41a下面的開閉控制板43封閉。這樣，與所需制造的壓制坯料形狀相應的橡膠模具40的空腔40d和被開閉控制板43封閉的粉末供給箱41的內部空間形成一封閉空間。接著，泵裝置42如抽吸式真空發動機啟動使得所述的橡膠模具40的空腔40d和被開閉控制板43封閉的粉末供給箱41的內部空間形成的封閉空間輪流處于低氣壓狀態和高氣壓狀態，這一過程被重復適當次數。因而粉末p被填充入橡膠分開模40的空腔40d。
圖8示出了一橡膠分開模40通過一管道41b和粉末供給箱41相連的實施例。但是，也可以同時把一些橡膠分開模40通過一些管道41b和粉末供給箱41相連，以高的填充密度把粉末填充入多個分開模。
在通過空氣壓夯以高的填充密度把粉末p填充入橡膠分開模40的空腔40d中后，充滿粉末p的橡膠分開模40從粉末供給箱41的管道41b上移走，充滿粉末p的橡膠分開模的整體包覆以橡膠板并經受真空封閉。接著把真空封閉的橡膠分開模40置于濕式流體靜壓設備的壓力容器內，然后把液壓作用于壓力容器，再把壓力從外面作用于橡膠分開模40，壓制填充入其內的粉末p形成粉末壓制坯料。在把橡膠分開模40從壓力容器內取出后，移走橡膠板，分開橡膠模，取出壓制坯料。經過上述步驟獲得的壓制坯料再經過燒結或其他操作就成為剛度和強度都很高的粉末冶金制品。
如圖8所示的本發明的空氣壓夯，甚至在開口40c位于分開模40的側面或開口40c很細時也能保證粉末p以高的填充密度填充入分開模40的空腔40d。
在上述實施例中，橡膠分開模40充滿粉末p。不用橡膠分開模40，其他容器如瓶子和罐子也能通過本發明的方法充滿粉末。此外，也可以利用本發明的方法同時填充多個容器，其中這些容器置于粉末供給箱41周圍。這樣可進行更有效的填充。
下面結合圖9至11討論適用于粉末填充設備的本發明填充方法的另一實施例。
一橡膠模具g置于一圓筒狀模件4形成的空腔46內而一下壓頭45插入所述模具44。橡膠模具g設有一與所需生產的壓制坯料形狀相似的槽g1。設備的支架或轉臺t利用螺栓或其他合適的緊固方式通過一支撐板與下壓頭45固連在一起。在模具44的下表面和支撐板47的上表面之間圍繞下壓頭45設有適當數量的膨脹彈簧48。下壓頭45最好設計成具有大直徑的頂端部件45a，模具44的底端形成翻邊44a使得具有大直徑的頂端部件45a被翻邊44a的上表面包住，因而控制了模具44的向上運動。
由硬質合成橡膠制成的支撐環49與下壓頭45頂端的環形槽45b相配合。支撐環49的作用是防止橡膠模具g由于模具44和下壓頭45之間的間隙而泄漏。密封元件50與位于下壓頭45的環形槽45b下面的環形槽45c相配合。密封元件50由比支撐環49軟的橡膠制成，效果與O形環類似，廣泛用于真空設備，是為了防止模具44和下壓頭45之間的空氣流動。
模具裝置m包括上述模具44、插入其中的下壓頭45、支撐板47和膨脹彈簧48等。
導向件s具有一豎直孔s1。為了易于供給粉末，孔s1的上部最好作成向外擴展直到頂端的錐面s1′。s2代表一空腔腔室，其開口于導向件s的底部并環繞孔s1。空氣腔室s2沿著橡膠模具g和模具44的接觸線51形成，s2覆蓋了接觸線。內連接孔s3與空氣腔室相連并開口于填充導向件s的側面。內連接孔s3通過一合適的連接管與吸管s4相連，其中吸管s4和空氣源(圖中未示出)相連。
密封元件52與導向件s底部的槽s5相配合并置于空氣腔室s2的外側，與模具44的頂面接觸。
頂蓋h蓋住導向件s，其中心部位開有一孔h1。頂蓋上設有一孔h2，其與一連接管h3相連，該連接管與泵裝置如抽吸式真空發動機(圖中未示出)相連。推料器r在其推桿r1末端設有一壓頭r2。壓頭r2設計成與導向件s孔s1的柱形空腔s1″相配合。推桿r1插入位于頂蓋h中心部位的孔h1，沿著孔h1形成槽h4，密封元件54和頂蓋h及推桿r1密封接觸。另外，下面將提到，填充入橡膠模具g和達到導向件s一定深度的粉末p可以通過空氣壓夯工藝以高的填充密度全部被填充入橡膠模具g的槽g1中，上述的推料器r可以省去。
現在參照圖10至11說明填充粉末進入橡膠模具g的槽g1的過程。
在填充粉末之前，處于模具m上方的導向件s下降并置于模具44的頂面上，使得橡膠模具g裝入空腔46，空氣腔室s2覆蓋住橡膠模具g和模具44的接觸線51。在這一階段，由于密封元件52壓在模具44的頂面上，模具44的頂面和導向件s的底面密封接觸。帶有插入孔h1的推料器p的頂蓋h處于模具m和導向件s之上。此時，已稱重的粉末供入橡膠模具g的槽g1和導向件s并達到其柱狀空間s1″一定深度。
在粉末p供入橡膠模具g和導向件s之前或之后，空氣抽吸源(圖中未示出)啟動，通過吸管s4和內連接管s3使空氣腔室s4內壓力降低為負壓，這樣，使橡膠模具g和模具44接觸區域的間隙承受負壓。這種負壓使橡膠模具g緊密配合并固定在模具44的內側，防止當導向件s和橡膠模具g內部處于低氣壓狀態或高氣壓狀態，也就是承受空氣壓夯時，橡膠模具g的變形或振動。
當橡膠模具g的厚度很薄或橡膠材料很軟時，導向件s和橡膠模具g內的氣壓反復從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，也就是反復進行空氣壓夯，會造成充滿均勻粉末的橡膠模具g的變形或振動。因此如上上述，抽空橡膠模具g和模具44之間的空氣是很重要的，這樣會使橡膠模具g承受外界的負壓而緊固。當然，當橡膠模具很厚或橡膠材料很硬時，即使導向件s和橡膠模具g內的氣壓反復從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，橡膠模具g也不會變形或振動，這時橡膠模具g就不必承受外界的負壓了。
由于密封元件50和位于下壓頭45環形槽45b下面的環形槽45c相配和，切斷了從模具44和下壓頭45的接觸面到空腔46的空氣流動。
接著如圖10B所示，位于導向件s上面的頂蓋h下降，帶著推料器r插入孔h1，使頂蓋蓋住導向件。如上所述，由于密封元件53和位于導向件s頂面上的槽s相配和，利用頂蓋h可以使導向件內部密封。
當插入頂蓋h上孔h1的推料器r的壓頭r2位于導向件的上部(推料器這一位置稱作“半下降位置”)時，泵裝置(圖中未示出)啟動，通過連接管h3，導向件s和橡膠模具g內的壓力下降至低氣壓狀態。這種導向件s和橡膠模具g內的低氣壓狀態使粉末中的氣體排出。
接著，停止抽吸空氣和導入空氣，導向件s和橡膠模具g的內部迅速變成高氣壓狀態，使被填充粉末p的密度提高。再過一段時間之后，泵裝置再次啟動，把導向件s和橡膠模具g內部氣壓降低至低氣壓狀態。通過反復這種從低氣壓狀態到高氣壓狀態的空氣壓夯，粉末p中的空氣被排出，同時由于架橋現象造成的粉末p內空隙和處于粉末p和橡膠模具g之間的空隙也消失了，這樣就提高了橡膠模具g內粉末p的密度。通過反復進行空氣壓夯，可以快速和有效地，以高的填充密度把粉末p填充入橡膠模具g的槽g1內。
在空氣壓夯過程中，最好使向導向件s和橡膠模具g內導入氣體比從其中排出空氣要迅速。正是依靠導入空氣相對于排出空氣的較高流速，獲得了高密度和高效率的粉末填充。
假如填充入橡膠模具g并達到導向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡膠模具g的槽g1內時，推料器r帶著壓頭r2如圖10下降，導向件s空腔s1″內的粉末p以高的填充密度完全被壓入橡膠模具g的槽g1內。
當橡膠模具g的槽g1很深時，最好在降下推料器r之前再次降低導向件s內的壓力至低氣壓狀態。橡膠模具g的槽g1很淺時，可在導向件s內部處于一定氣壓時降下推料器r。因此，壓頭r2底端與填充入橡膠模具g槽g1內高密度粉末p相接觸時，推料器r旋轉一定角度或繞其軸線旋轉幾周。推料器r底端與粉末p接觸時旋轉是為了防止粉末p粘在壓頭r2端部。當粉末具有低的粘結性時，可省略這一旋轉步驟。
如上所述，通過反復進行空氣壓夯，供入橡膠模具g和導向件s的粉末以高的填充密度被填充入橡膠模具g的槽g1內。當利用這種粉末p或當橡膠模具g的槽g1很淺時，僅僅通過空氣壓夯過程就可使填充入橡膠模具g并達到導向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡膠模具g的槽g1內。這種情況下，利用推料器r的加壓過程就可省略了。
此外，由于反復進行空氣壓夯就可使填充入橡膠模具g并達到導向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡膠模具g的槽g1內，為了把粉末p壓入橡膠模具g的槽g1中的推料器r的下降的距離就縮短了。依靠推料器r這種短的下降距離就可獲得高的和均勻的填充密度，因為密度不因距離推料器r遠近而不同。
當利用壓塊r以高的填充密度把粉末p填充入橡膠模具g完成后，以及在推料器r旋轉時與連接管h3相連的泵裝置停止后，導向件s和橡膠模具g內部恢復到大氣壓狀態。直到這時，空氣腔室s2仍保持負壓狀態。
在上述過程之后，通過在移走頂蓋h之前提起推料器r使推料器r的壓頭r2離開具有高密度的填充粉末p，或同時提起推料器r和頂蓋h。
因此如圖10D所示，導向件s被提起與模具m分離。但是，在提起導向件s之前，與吸管s4相連的空氣抽吸源停止工作，為了使空氣腔室s2恢復到大氣壓狀態。把粉末p填充入橡膠模具g內的一系列高密度填充就完成了。當導向件s提起時空氣腔室s2仍然處于負壓狀態，橡膠模具g就會與導向件s一起被提起。
如上所示，在被供入橡膠模具g和導向件s的粉末p以高的填充密度填充入橡膠模具g之后，導向件s內部恢復到大氣壓狀態，空氣腔室s2內也恢復到大氣壓狀態。這一順序的理由是如果空氣腔室s2首先恢復到大氣壓狀態，然后導向件s再恢復到大氣壓狀態，高密度填充的粉末p就會由于所述橡膠模具g的收縮從其中流出。
當壓頭r2位于被填充粉末p上面時，可以把導向件s和頂蓋h同時提起或先提起導向件s。此時，推料器r作為導向件s的導向裝置，這是為了防止導向件s側向搖擺而碰到橡膠模具g或被高密度填充的粉末p。
在制造稀有的地磁產品時，為了防止氧化，壓制操作最好在氮氣中進行。此時，上述字樣如空氣排空、低氣壓、高氣壓、空氣的導入都是指氮氣，也就是說，導入的氣體及其氣壓從低氣壓狀態變到高氣壓狀態都是指氮氣。也可以使用氬氣或其它惰性氣體。
在把粉末p高密度地填充入橡膠模具g之后，頂蓋h和導向件s抬高離開模具m，恢復到起始狀態。然后，對模具m進行下面的操作，即，用壓頭擠壓或通過磁性操作使粉末定位。
本發明具有下面的效果。
由于利用空氣壓夯把材料填充入空腔，可以獲得均勻的填充密度。
由于利用空氣壓夯，材料不會破損且很容易地進行高密度地填充。
在防止材料破損的同時，有效地避免了架橋現象。
材料可以迅速而充分地以均勻的填充密度填充入空腔直至角落，甚至于空腔可以具有復雜、三維的形狀，或具有突出的側向部分，或具有深和淺的形狀。
基本上精確稱重的材料可以完全填充入所需填充的空腔，使得材料的數量保持恒定，防止產品在重量、數量和尺寸上產生波動。
通過利用空氣壓夯，導向件和芯等部件尺寸可以很小，這就獲得了具有高的操作或工作性能的結構緊湊的裝置。
不需要向裝置如壓力容器、模具、導向件等供給振動或搖振。因此，本發明還能提高設備的耐用度、防噪聲性能和節能性能。
通過利用空氣壓夯，供入橡膠模具和導向件的粉末可以均勻的，高密度的全部填充入橡膠模具。
通過利用空氣壓夯，粉末內的氣體可以被有效地排出。
由于空氣壓夯允許被供入橡膠模具和導向件直到導向件的一定深度的大部分粉末被填充入橡膠模具，用于把粉末壓入橡膠模具的推料器的下降距離可以很短。依靠推料器這么短的下降距離就可獲得高的和均勻的填充密度，這是由于密度不因區域靠近和遠離推料器而不同。
由于橡膠模具的外界形成負壓，橡膠模具可以緊固在模具上，因此避免了因空氣壓夯造成的變形或振動，同時也避免了由于橡膠模具變形所帶來的粉末的非均勻的填充密度。
由于導向件內部氣壓恢復到大氣壓狀態繼而橡膠模具外界也恢復到大氣壓狀態，所以橡膠模具不會收縮，避免粉末從橡膠模具流出。
權利要求
1.一種填充方法包括下列步驟把材料供入一空間，所述空間包括一需要填充材料的空腔和一與其相連的空間；和把材料注入所述空間至少需要一次空氣壓夯操作，也就是把空間內部壓力交替地從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，然后以高的填充密度把材料填充入所述空腔。
2.根據權利要求1的填充方法，其特征在于與需要填充材料的空腔相連的空間包括一導向件。
3.根據權利要求1或2的填充方法，其特征在于使空間內部氣壓處于高氣壓狀態時的空氣流速比使空間內部氣壓處于低氣壓狀態時的空氣流速要高。
4.根據權利要求1至3之一的填充方法，其特征在于被材料填充的空腔由模具形成。
5.根據權利要求1至3之一的填充方法，其特征在于被材料填充的空腔由橡膠模具形成。
6.根據權利要求1至3之一的填充方法，其特征在于被材料填充的空腔是一容器。
7.一種填充方法包括下列步驟把導向件置于裝有橡膠模具的模具裝置上面；向導向件和橡膠模具內供入粉末；和至少進行一次空氣壓夯操作，也就是把導向件和橡膠模具內部壓力交替地從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，然后，以高的填充密度把供入導向件和橡膠模具內的粉末填充入橡膠模具。
8.一種根據權利要求7的填充方法，在空氣壓夯之后還包括利用推料器擠壓的步驟。
9.一種根據權利要求7或8的填充方法，其特征在于橡膠模具的外界承受負壓。
10.一種根據權利要求9的填充方法，其特征在于在粉末以高的填充密度填充入橡膠模具之后，導向件內部的氣壓恢復到大氣壓狀態，繼而作用于橡膠模具外界的氣壓也恢復到大氣壓狀態。
11.一種填充方法包括下列步驟把導向件置于裝有橡膠模具的模具裝置上面；向導向件和橡膠模具內供入粉末；排空模具和橡膠模具接觸面之間的空氣；用頂蓋蓋住導向件；和至少進行一次空氣壓夯操作，也就是把導向件和橡膠模具內部壓力交替地從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，然后，把所述粉末以高的填充密度填充入橡膠模具。
12.一種填充方法包括下列步驟把導向件置于裝有橡膠模具的模具裝置上面；向導向件和橡膠模具內供入粉末；排空模具和橡膠模具接觸面之間的空氣；用頂蓋蓋住導向件；和至少進行一次空氣壓夯操作，也就是把導向件和橡膠模具內部壓力交替地從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，和用推料器擠壓粉末，然后，把所述粉末以高的填充密度填充入橡膠模具。
13.根據權利要求7至12之一的填充方法，其特征在于使導向件和橡膠模具內部氣壓處于高氣壓狀態時的空氣流速比使它們內部氣壓處于低氣壓狀態時的空氣流速要高。
全文摘要
本發明涉及一種填充方法，其中材料被供入一空間，所述空間包括一用于供入材料的開口4c和一填充所述材料的空腔4d，所述空間承受空氣壓夯操作，也就是說，把導向件和橡膠模具內部壓力交替地從低氣壓狀態變到高氣壓狀態，然后以高的填充密度把材料填充入空腔4d。利用空氣壓夯操作填充材料可以獲得材料均勻的填充密度。
文檔編號B22F3/00GK1153733SQ96113338
公開日1997年7月9日 申請日期1996年9月10日 優先權日1995年9月11日
發明者佐川真人, 永田浩, 渡邊俊宏, 三吉照政, 笠原瑞穗 申請人:因太金屬株式會社