一种填充方法

专利名称：一种填充方法
技术领域：
本发明涉及一种填充方法，利用此方法可以将粉末、粒状材料、片状粉末、碟状粉末等注入容器或接受器，例如罐子，袋，橡胶模具，模具等，上述容器具有一供料开口和一填充上述粉末的空腔。
一种填充方法已经公知，即是通过一开口向一空腔注入材料，然后利用一压力装置如推料机向材料加压，这样使填充入空腔内的材料更紧密。
另一种填充方法也已公知，即是利用机械振动和摇振注入材料，使充入的材料更紧密。在上述已有方法中，由于用压力装置，如推料机或机械振动和摇振向材料加压，材料对于机械冲击很脆弱，容易破损。
已有方法的另一问题是把机械振动和摇振供给模具或容器，供给包容材料的装置或供给设备，或供给输送模具和容器的输送台会导致设备损坏，减少其寿命。
此外，向填充在空腔内的材料加压会导致靠近加压装置的区域和远离加压装置的区域的填充密度不同，因为远离加压装置区域的材料受到的压力要小于靠近加压装置的。这样就不能保证均匀的填充密度。当把材料填充入狭长空腔时，这一问题更为明显。假如橡胶模具以非均匀密度填充了粉末材料，并利用冲压或流体静压向其加压，这种挤压会使模具变形或破裂。另外，非均匀填充不能充分充满容器，只能填充少量材料，这就意味着容器不能充分地被利用。尽管工业上有很多均匀和高密度填充的要求，以有的填充方法很难满足这些要求。
本发明的目的是解决上述问题，提供一种填充方法，使材料能够有效和快速地填充入空腔。


图1是一立体图，示出了通过压制工艺如烧结后得到的一工件；
图2示出了一分开模和一导向件的剖视图，该装置适用于利用本发明的填充方法制造压块；图3示出了一模具和导向件的剖视图，该装置适用于利用本发明的填充方法制造圆筒形压块；图4示出了一干式流体静压设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图5示出了一粒化设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图6示出了一用于片状粉末材料填充设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图7示出了一用于把材料填充入袋中的填充设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图8示出了一用于把粉末填充入一橡胶分开模内的填充设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图9示出了一具有模具装置的填充设备的剖视图，该设备适用于利用本发明的填充方法；图10示出了一图9所示填充设备的填充工序；图11是一工作状态曲线，示出了图10和11所示填充设备的主要部件的相对运动。
参照图1至11，说明了本发明的实施例，但本发明不限于这些实施例，可以在本发明的范围内作一些修改。
首先，参照图1至2说明本发明的实施例，其中粉末被加压填充入分开模形成的空腔内。
图1所示工件形成一整体，包括一形成于轴线1中部的圆柱齿轮2和一形成于轴线1末端的伞齿轮3。下面介绍利用分开模制造工件W的未烧结压制坯料的方法。
一分开模4由两个互相垂直接触的部件4a，4b构成，已装配好的分开模在其顶部设有一开口4c。一填充有粉末p的空腔4d被设计成通过烧结后的尺寸变化准备形成工件w。一导向件5置于分开模4上。导向件5的孔5a的直径等于或略小于分开模4的开口4c直径。为了易于把粉末p供入导向件5的孔5a中，孔5a的顶端应如5b所示形成一斜面。
如图2A所示，在导向件5置于分开模4上后，已基本上称重的粉末p被供入分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a中，达到确定的深度。
下面，如图2B所示，顶盖6置于导向件5上用于封闭导向件5。顶盖6设有与连接管6b相连的适当数量的孔6a。连接管6b与泵装置如抽吸式真空发动机(图中未示出)相连。在导向件5盖上顶盖6后，泵装置启动使得空气从分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a排出，导致包括分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a的空间处于低气压状态。通过把空腔4d和孔5a置于低气压状态使粉末内的空气被排出。
因此，在确定的通风时间之后，流入泵装置如抽吸式真空发动机的气流被切断，空气通过顶盖6的孔6a导入使得包括导向件5的孔5a和分开模4的空腔4d的空间的气压升高。使得填充入包括分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a的空间的粉末的填充密度提高。
如上述讨论，通过控制包括分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a的空间的气压从低气压状态到高气压状态的合适的时间，粉末p内的空气被排出直到导向件5的孔5a内的大部分粉末被填充入分开模4的空腔4d内。下面把反复控制从低气压状态到高气压状态简称为“空气压夯工艺”或“空气压夯”。这种空气压夯工艺能保证把粉末p高密度地填充入分开模的空腔4d内。
对于上述空气压夯工艺，不仅是空气也可使用多种气体。例如，当使用的粉末易于氧化或爆炸时，可以使用氮气或氩气等气体。
上面提到的低气压状态和高气压状态是指两者之间的气压比较而言。当从低气压状态变到高气压状态时，粉末p的填充密度提高。典型的，低气压在0.1至0.5范围内而高气压在0.6至1.0范围内。
空气压夯工艺周期被定义为从上次高气压状态结束到这次高气压状态结束所花费的时间，一般的周期在0.1到1秒的范围内，而填充可以在5到10个周期内完成。利用上述的抽吸式真空发动机使得在这么短的时间内完成空气压夯变得容易。也就是说，把空气供入抽吸式真空发动机内产生低气压状态，而立即切断空气供给会产生高气压状态，当空气供给被切断时，被抽出的空气又流回空腔。通过间歇地供给气压(通过阀操作)可以在上述周期时间内进行空气压夯。周期时间当然可以根据空腔的尺寸和形状及材料的流动性可长可短，也可以任意次反复。
通过迅速进行从低气压状态到高气压状态的重复，可以以高的填充密度把更大量的粉末p有效地填充入分开模4的空腔4d内。把空气导入包括分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a的空间的空气流速要比所述空腔变成低气压状态降低压力时的流速高，使得高密度地填充粉末p更加有效地进行。
如图2C所示，上述空气压夯结束后，一作为推料器的冲头7插入导向件5的孔5a，使粉末更加紧密。
通过移去导向件5，顶盖6和冲头7，把分开模4分成两部分4a，4b把通过上述工艺制造的压制坯料C从分开模4中取出。然后压制坯料C经过烧结等工艺可获得工件W。
在已有方法中，如图2A所示一定数量的粉末p注入分开模4的空腔4d和导向件5的孔5a达到确定深度，为了使粉末p填充入分开模4的空腔4d，冲头7被插入孔5a。在这种情况下，冲头7的压力不能达到粉末p的底部而集中在冲头7的附近，只局部地提高了冲头7附近的填充密度。这样得到的压制坯料由于填充密度不均匀而不均匀。在本发明中，由于整个或近似整个在导向件5的孔5a内的粉末p被填充入分开模4的空腔4d内，冲头7只需要下降一小段距离，并且靠近冲头7的粉末和底部区域的粉末的填充密度几乎没有差别，这就导致了压制坯料具有均匀的填充密度。
如果仅使用冲头7向粉末加压，粉末不能填充入形如图1所示的圆柱齿轮2和伞齿轮3的空间，因为粉末只被向下而不有被向侧面挤压。在这种非均匀的填充条件下，粉末的填充密度不能足够高以达到压制坯料所需的强度。因此，用粉末冶金方法制造形如图1所示压制坯料的工件十分困难。
本发明可以通过空气压夯把粉末p填充入分开模4的空腔4d甚至包括其角落，并能防止产生次品。本发明的方法对于填充如图2所示的向侧面伸出的空间十分有效。
现在参照图3介绍用于制造圆筒形压制坯料的本发明的实施例。
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，其顶端略微伸出模具8的顶面。下压头10插入形成于模具8的内表面和柱形芯9的外表面之间的环柱形空间11的底部。模具8的内表面，柱形芯9的外表面和插入环柱形空间11的下压头10构成了具有一环形开口的空腔12。导向件13的孔13a的直径设计成与模具8柱形孔的直径近似相同。导向件13的孔13a最好具有一扩展的斜面部分13b，易于注入粉末p。
顶盖14盖住并封闭导向件13，孔14a置于顶盖14的中心，一环柱形上压头15插入上述环柱形空间11并通过一封闭装置如一O形环(图中未示出)以垂直滑动方式与其配合。顶盖14设有适当数量的孔14b和连接管14c相连。连接管14c与泵装置如抽吸式真空发动机(图中未示出)相连。
如图3A所示，在导向件13置于模具8的顶面之后，粉末从粉末供给装置(图中未示出)注入空腔12和导向件13的孔13a达到确定的深度。
因此，导向件13被顶盖14盖住并封闭。然后，泵装置启动控制包括空腔12和导向件13的孔13a的空间从低气压变成高气压状态。通过进行空气压夯，大多数注入导向件13的孔13a的粉末被填充入空腔12。在空气压夯过程中上压头15没有运动。
为了防止空气从空腔中逸出，上压头15的顶端被密封。同样的，模具8和下压头10以及柱形芯9和下压头10之间的间隙也被橡胶密封物所密封。尽管存在空腔泄漏，为不影响形成所需的低气压和高气压状态，使这些间隙尽量小是必要的。
如图3C所示，在结束空气压夯后，作为推料器的上压头15插入导向件13的孔13a中，并且上压头15进一步插入形成于模具8的内表面和柱形芯9的外表面之间的环柱形空腔12，这样把所有贮存于导向件13的孔13a内的粉末P填充入空腔12，下压头10和上压头15同时挤压形成粉末压制坯料。
挤压后，上压头15和顶盖14移走，必要时，导向件13从模具8顶端移走，然后下压头10向上运动使压制坯料制成品从模具中脱离。
用已有模压方式制造细长环柱形压制坯料时，粉末p被填充入形成于类似的芯9和模具8之间的深的，环柱形空腔12中，然后用上压头15和下压头10挤压。很难把大多数粉末填充入这么细长空腔而容易形成架桥现象，因此空腔12的深度一般是压制坯料长度的3倍。把粉末注入这么深的空腔12是困难的。此外，移动上压头15和下压头10这么长的距离会导致粉末进入间隙，这会降低压制坯料的生产率并损坏模具。
如图3所示本发明，粉末p以高填充密度填充比用上、下压头挤压要优越，因此上、下压头15，10只需移动很小的距离。这就不会导致粉末p′进入间隙，能提高压制坯料的生产率及其寿命。
此外，在已有的模压方式中，上下压头15，10的压力不能传递到远离压头的区域，而集中在压头附近，这就仅仅局部提高压头附近区域的粉末p的填充密度，导致压制坯料的非均匀的填充密度。
本发明允许所有或近似所有的注入导向件13的孔13a的粉末填充入空腔12，只需要上、下压头15，10移动很小的距离。因此上下压头附近区域和远离上下压头附近区域的填充密度的差别很小，使压制坯料制成品具有均匀的填充密度。
本发明填充方式的最佳优点是已精确称重并注入模具的粉末能充分利用而不剩余地制造粉末压制坯料。压制坯料制成品没有不均匀的质量。
现在参照图4介绍适用于干式流体静压设备的本发明的实施例。
压力容器16包括侧壁16a、顶壁16b和底壁16c，在顶壁16b和底壁16c的各自中心分别设置一孔16b′、16c′。为了连接孔16b′、16c′并封闭成压力容器16的空腔采用了一由橡胶材料制成的筒状压力介质元件16d(下面称作压力介质元件)。由侧壁16a、顶壁16b、底壁16c和压力介质元件16d构成一压力容器16的空腔16e。侧壁16a设有流体导入管16f，通过它流体注入空腔16e。一圆柱形橡胶模具17装入作为压力介质的压力介质元件16d。一芯18置于橡胶模具17的中心。芯18的外表面和橡胶模具17的内表面构成一环柱形空腔。在所述环柱形空腔的底部插入一环柱形下压头19。芯18的外表面、橡胶模具17的内表面和环柱形下压头19构成一空腔20。在圆柱形橡胶模具17装入作为压力介质的压力介质元件16d之后，顶壁16b上的环形元件16″置于橡胶模具17的顶端。具有一孔21a的导向件21安装在压力容器16的顶壁16b。
如图4A所示，一粉末供给器(图中未示出)把已基本称重、合适数量的粉末p供入空腔20和导向件21的孔21a达到确定的深度。压力容器16充有流体诸如油。
下面如图4B所示，为了封闭包括空腔20和导向件21的孔21a的空间，用一顶盖22盖住导向件21。顶盖22设有合适数量的孔22a与连接管22b相连。连接管22b与泵装置(图中未示出)相连。为了封闭空间用顶盖22盖住导向件21后，包括空腔20和导向件21的孔21a的被封闭空间轮流被置于低气压状态和高气压状态。通过空气压夯操作，注入导向件21的孔21a内的粉末p可被填充入空腔20。
下面如图4C所示，移走顶盖22。为了压平填充入空腔20内的粉末表面，一柱形上压头23插入导向件21的孔21a。为了和芯18顶端相配合，在上压头23的底端设有一沉头孔23a。
从流体导入管16f注入压力容器16的流体是用来把压力从外面传递给橡胶模具，从而压制空腔20内的粉末p。在粉末压制操作完成之后，停止流体导入，撤销作用于橡胶模具的压力，移走上压头23和导向件21。利用上述工艺获得的环柱形压制坯料通过向上移动下压头19被推出。
由于用具有非均匀填充密度的粉末填充细长环柱形空间是极其困难的，粉末必须进行粒化。但是即使使用了粒化粉末，长时间的填充操作会使压制坯料的生产率很低。此外，由于碳污染有时粒化也不好。假如用非均匀粉末填充来进行本实施例的干式流体静压环柱形压制坯料的厚度因不同区域而不同，导致变形。如采用本发明的合适方法，用非粒化粉末可完成均匀、迅速填充且利用干式流体静压可有效地获得无变形的压制坯料。
本申请提出了在先申请(日本未审查的公开专利申请，KOKAI H6-142487)在这个申请中，粒化操作是这样完成的把粉末置于设有很多空穴的橡胶模具上，然后用刮刀把表面弄平使得粉末充满橡胶模具的空穴内。但是利用刮平的填充方式存在一些问题，即，不是所有的空穴能被粉末均匀地充满。
现在参照图5介绍利用上述橡胶模具粒化的本发明填充方法的实施例。
下压头25插入圆筒状模具24中。安装于由模具24和插入其中的下压头25构成的空腔27中的橡胶模具26顶面上上设有许多空穴26a。导向件28置于模具24的顶面上。在本实施例中，带有开口的空穴26a各自形成填充粉末p的空腔。支撑环29置于下压头25的顶端。
如图5A所示，一定量的粉末p供入导向件28，置于模具24的顶面上。接着，如图5B所示，导向件28罩有如上述图2或图4所示相同的顶盖30，为了在供入导向件28内的粉末P上方形成一封闭的空间。封闭空间与孔30a相连，而孔30a又与连接管30b相连。通过与泵装置相连的连接管30b进行空气压夯操作使得粉末p被填充入空穴26a。
如图5C所示，在空气压夯被重复几次后，移走导向件28和顶盖30，然后用刮刀31刮平。接着，把上压头(图中未示出)置于模具24上，橡胶模具26被挤压于下压头25和上压头之间，这样就使粉末p粒化。在本实施例中，由于通过空气压夯将粉末p填充入空穴26a，所有空穴26a被粉末p均匀，以相同的填充密度充满，这可避免迅速粒化带来的颗粒尺寸不均匀。
下面参照图6介绍本发明的另一实施例，适用于把干燥食品如干燥紫菜、干燥的饼干、玉米片和其他片状材料填充入包装罐。
包装罐32在其上部具有一开口32a和一填充片状材料f的空腔32b，导向件33置于其顶端。
如图6A所示，一适当数量的片状材料从供给设备(图中未示出)供入包装罐32达到导向件33一定深度。然后如图6B所示，一末端与泵装置相连的圆锥管34置于导向件33的顶面上，便于密封导向件33和包装罐32的空腔32b。接着进行上述的空气压夯，把所有的片状材料填充入包装罐32。
在这一实施例中，由于片状材料f填充入包装罐32时没有用装置如推料器直接挤压，不会发生破损。此外，本实施例所用填充方法不需要大量驱动力来向安装有导向件33的包装罐32供给振动，因此具有防止噪声和节省能源的效果。
下面参照图7介绍本发明的另一实施例，用于把粉末或粒状材料填充入包装袋如软塑料袋或纸袋或其他袋。本实施例也适用于用其他材料包括上述实施例提到的片状材料填充包装袋。
包装袋支撑容器35设有一开口顶部和一些适当数量的与吸管35相连的孔35a，其中吸管与吸气源(图中未示出)相连。包装袋37置于包装袋支撑容器35中。包装袋37开口的翻边37a置于包装袋支撑容器35的顶面上。一导向件置于包装袋支撑容器35的顶面上。在这一实施例中，包装袋37的开口对应于说明书上述的开口，包装袋37的内部形成被填充的空腔。
如图7A所示，当从粉末供应器(图中未示出)供给粉末p到置于包装袋支撑容器35内的包装袋37时，吸气源启动，通过吸管使包装袋37吸附于包装袋支撑容器35的内壁。通过使包装袋37吸附于包装袋支撑容器35的内壁使包装袋充分扩展且在进行下述空气压夯时限制包装袋的运动。然后适当数量的粉末p供入包装袋37和置于其上的导向件38。
如图7B所示，导向件38的顶部罩有一锥形管39，其端部与泵装置相连用来封闭包括包装袋37和导向件38的空间。接着进行空气压夯操作来用粉末p填充包装袋37。
在本实施例中，由于与吸管36相连的包装袋支撑容器35不承受振动和摇振，不需要大的能量并提高了包装袋支撑容器的耐用度。另外，这种方法有效地防止了架桥现象，允许粉末p以高的、均匀的密度填充。因此可以避免封闭包装袋开口37a后因为低的填充密度造成的局部变形。
在这些实施例中，都是在把材料供入所填充的空腔和导向件后进行空气压夯操作，使得导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内，然后进行空气压夯操作，使材料以更致密和更高的密度填充入空腔。在这种情况下，空腔可以直接覆盖以如图2、4和5所示的顶盖，或覆盖以如图6和7所示的锥形管，然后进行空气压夯操作。
下面参照图8介绍本发明的另一实施例，该方法适用于用p以高的填充密度填充橡胶分开模。在本实施例中，橡胶分开模被分成两个上下对置的模具元件40a、40b，一注入粉末p的开口40c位于侧面。用橡胶分开模40制成的压制坯料在其末端具有一圆台部分，其侧面有一粗轴，接着连接一细轴。粉末供给箱41在其上端具有一粉末入口41a。粉末供给箱41设有一与橡胶分开模40开口40c相连的管道41b，还设有一把粉末供给箱41和泵装置42如抽吸式真空发动机连接起来的管道41c。
如图8A所示，粉末供给箱41从粉末入口41a被供入粉末p。接着如图8B所示，粉末供给箱41被一位于粉末入口41a下面的开闭控制板43封闭。这样，与所需制造的压制坯料形状相应的橡胶模具40的空腔40d和被开闭控制板43封闭的粉末供给箱41的内部空间形成一封闭空间。接着，泵装置42如抽吸式真空发动机启动使得所述的橡胶模具40的空腔40d和被开闭控制板43封闭的粉末供给箱41的内部空间形成的封闭空间轮流处于低气压状态和高气压状态，这一过程被重复适当次数。因而粉末p被填充入橡胶分开模40的空腔40d。
图8示出了一橡胶分开模40通过一管道41b和粉末供给箱41相连的实施例。但是，也可以同时把一些橡胶分开模40通过一些管道41b和粉末供给箱41相连，以高的填充密度把粉末填充入多个分开模。
在通过空气压夯以高的填充密度把粉末p填充入橡胶分开模40的空腔40d中后，充满粉末p的橡胶分开模40从粉末供给箱41的管道41b上移走，充满粉末p的橡胶分开模的整体包覆以橡胶板并经受真空封闭。接着把真空封闭的橡胶分开模40置于湿式流体静压设备的压力容器内，然后把液压作用于压力容器，再把压力从外面作用于橡胶分开模40，压制填充入其内的粉末p形成粉末压制坯料。在把橡胶分开模40从压力容器内取出后，移走橡胶板，分开橡胶模，取出压制坯料。经过上述步骤获得的压制坯料再经过烧结或其他操作就成为刚度和强度都很高的粉末冶金制品。
如图8所示的本发明的空气压夯，甚至在开口40c位于分开模40的侧面或开口40c很细时也能保证粉末p以高的填充密度填充入分开模40的空腔40d。
在上述实施例中，橡胶分开模40充满粉末p。不用橡胶分开模40，其他容器如瓶子和罐子也能通过本发明的方法充满粉末。此外，也可以利用本发明的方法同时填充多个容器，其中这些容器置于粉末供给箱41周围。这样可进行更有效的填充。
下面结合图9至11讨论适用于粉末填充设备的本发明填充方法的另一实施例。
一橡胶模具g置于一圆筒状模件4形成的空腔46内而一下压头45插入所述模具44。橡胶模具g设有一与所需生产的压制坯料形状相似的槽g1。设备的支架或转台t利用螺栓或其他合适的紧固方式通过一支撑板与下压头45固连在一起。在模具44的下表面和支撑板47的上表面之间围绕下压头45设有适当数量的膨胀弹簧48。下压头45最好设计成具有大直径的顶端部件45a，模具44的底端形成翻边44a使得具有大直径的顶端部件45a被翻边44a的上表面包住，因而控制了模具44的向上运动。
由硬质合成橡胶制成的支撑环49与下压头45顶端的环形槽45b相配合。支撑环49的作用是防止橡胶模具g由于模具44和下压头45之间的间隙而泄漏。密封元件50与位于下压头45的环形槽45b下面的环形槽45c相配合。密封元件50由比支撑环49软的橡胶制成，效果与O形环类似，广泛用于真空设备，是为了防止模具44和下压头45之间的空气流动。
模具装置m包括上述模具44、插入其中的下压头45、支撑板47和膨胀弹簧48等。
导向件s具有一竖直孔s1。为了易于供给粉末，孔s1的上部最好作成向外扩展直到顶端的锥面s1′。s2代表一空腔腔室，其开口于导向件s的底部并环绕孔s1。空气腔室s2沿着橡胶模具g和模具44的接触线51形成，s2覆盖了接触线。内连接孔s3与空气腔室相连并开口于填充导向件s的侧面。内连接孔s3通过一合适的连接管与吸管s4相连，其中吸管s4和空气源(图中未示出)相连。
密封元件52与导向件s底部的槽s5相配合并置于空气腔室s2的外侧，与模具44的顶面接触。
顶盖h盖住导向件s，其中心部位开有一孔h1。顶盖上设有一孔h2，其与一连接管h3相连，该连接管与泵装置如抽吸式真空发动机(图中未示出)相连。推料器r在其推杆r1末端设有一压头r2。压头r2设计成与导向件s孔s1的柱形空腔s1″相配合。推杆r1插入位于顶盖h中心部位的孔h1，沿着孔h1形成槽h4，密封元件54和顶盖h及推杆r1密封接触。另外，下面将提到，填充入橡胶模具g和达到导向件s一定深度的粉末p可以通过空气压夯工艺以高的填充密度全部被填充入橡胶模具g的槽g1中，上述的推料器r可以省去。
现在参照图10至11说明填充粉末进入橡胶模具g的槽g1的过程。
在填充粉末之前，处于模具m上方的导向件s下降并置于模具44的顶面上，使得橡胶模具g装入空腔46，空气腔室s2覆盖住橡胶模具g和模具44的接触线51。在这一阶段，由于密封元件52压在模具44的顶面上，模具44的顶面和导向件s的底面密封接触。带有插入孔h1的推料器p的顶盖h处于模具m和导向件s之上。此时，已称重的粉末供入橡胶模具g的槽g1和导向件s并达到其柱状空间s1″一定深度。
在粉末p供入橡胶模具g和导向件s之前或之后，空气抽吸源(图中未示出)启动，通过吸管s4和内连接管s3使空气腔室s4内压力降低为负压，这样，使橡胶模具g和模具44接触区域的间隙承受负压。这种负压使橡胶模具g紧密配合并固定在模具44的内侧，防止当导向件s和橡胶模具g内部处于低气压状态或高气压状态，也就是承受空气压夯时，橡胶模具g的变形或振动。
当橡胶模具g的厚度很薄或橡胶材料很软时，导向件s和橡胶模具g内的气压反复从低气压状态变到高气压状态，也就是反复进行空气压夯，会造成充满均匀粉末的橡胶模具g的变形或振动。因此如上上述，抽空橡胶模具g和模具44之间的空气是很重要的，这样会使橡胶模具g承受外界的负压而紧固。当然，当橡胶模具很厚或橡胶材料很硬时，即使导向件s和橡胶模具g内的气压反复从低气压状态变到高气压状态，橡胶模具g也不会变形或振动，这时橡胶模具g就不必承受外界的负压了。
由于密封元件50和位于下压头45环形槽45b下面的环形槽45c相配和，切断了从模具44和下压头45的接触面到空腔46的空气流动。
接着如图10B所示，位于导向件s上面的顶盖h下降，带着推料器r插入孔h1，使顶盖盖住导向件。如上所述，由于密封元件53和位于导向件s顶面上的槽s相配和，利用顶盖h可以使导向件内部密封。
当插入顶盖h上孔h1的推料器r的压头r2位于导向件的上部(推料器这一位置称作“半下降位置”)时，泵装置(图中未示出)启动，通过连接管h3，导向件s和橡胶模具g内的压力下降至低气压状态。这种导向件s和橡胶模具g内的低气压状态使粉末中的气体排出。
接着，停止抽吸空气和导入空气，导向件s和橡胶模具g的内部迅速变成高气压状态，使被填充粉末p的密度提高。再过一段时间之后，泵装置再次启动，把导向件s和橡胶模具g内部气压降低至低气压状态。通过反复这种从低气压状态到高气压状态的空气压夯，粉末p中的空气被排出，同时由于架桥现象造成的粉末p内空隙和处于粉末p和橡胶模具g之间的空隙也消失了，这样就提高了橡胶模具g内粉末p的密度。通过反复进行空气压夯，可以快速和有效地，以高的填充密度把粉末p填充入橡胶模具g的槽g1内。
在空气压夯过程中，最好使向导向件s和橡胶模具g内导入气体比从其中排出空气要迅速。正是依靠导入空气相对于排出空气的较高流速，获得了高密度和高效率的粉末填充。
假如填充入橡胶模具g并达到导向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡胶模具g的槽g1内时，推料器r带着压头r2如图10下降，导向件s空腔s1″内的粉末p以高的填充密度完全被压入橡胶模具g的槽g1内。
当橡胶模具g的槽g1很深时，最好在降下推料器r之前再次降低导向件s内的压力至低气压状态。橡胶模具g的槽g1很浅时，可在导向件s内部处于一定气压时降下推料器r。因此，压头r2底端与填充入橡胶模具g槽g1内高密度粉末p相接触时，推料器r旋转一定角度或绕其轴线旋转几周。推料器r底端与粉末p接触时旋转是为了防止粉末p粘在压头r2端部。当粉末具有低的粘结性时，可省略这一旋转步骤。
如上所述，通过反复进行空气压夯，供入橡胶模具g和导向件s的粉末以高的填充密度被填充入橡胶模具g的槽g1内。当利用这种粉末p或当橡胶模具g的槽g1很浅时，仅仅通过空气压夯过程就可使填充入橡胶模具g并达到导向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡胶模具g的槽g1内。这种情况下，利用推料器r的加压过程就可省略了。
此外，由于反复进行空气压夯就可使填充入橡胶模具g并达到导向件s的一定深度的所有粉末p都被填充入橡胶模具g的槽g1内，为了把粉末p压入橡胶模具g的槽g1中的推料器r的下降的距离就缩短了。依靠推料器r这种短的下降距离就可获得高的和均匀的填充密度，因为密度不因距离推料器r远近而不同。
当利用压块r以高的填充密度把粉末p填充入橡胶模具g完成后，以及在推料器r旋转时与连接管h3相连的泵装置停止后，导向件s和橡胶模具g内部恢复到大气压状态。直到这时，空气腔室s2仍保持负压状态。
在上述过程之后，通过在移走顶盖h之前提起推料器r使推料器r的压头r2离开具有高密度的填充粉末p，或同时提起推料器r和顶盖h。
因此如图10D所示，导向件s被提起与模具m分离。但是，在提起导向件s之前，与吸管s4相连的空气抽吸源停止工作，为了使空气腔室s2恢复到大气压状态。把粉末p填充入橡胶模具g内的一系列高密度填充就完成了。当导向件s提起时空气腔室s2仍然处于负压状态，橡胶模具g就会与导向件s一起被提起。
如上所示，在被供入橡胶模具g和导向件s的粉末p以高的填充密度填充入橡胶模具g之后，导向件s内部恢复到大气压状态，空气腔室s2内也恢复到大气压状态。这一顺序的理由是如果空气腔室s2首先恢复到大气压状态，然后导向件s再恢复到大气压状态，高密度填充的粉末p就会由于所述橡胶模具g的收缩从其中流出。
当压头r2位于被填充粉末p上面时，可以把导向件s和顶盖h同时提起或先提起导向件s。此时，推料器r作为导向件s的导向装置，这是为了防止导向件s侧向摇摆而碰到橡胶模具g或被高密度填充的粉末p。
在制造稀有的地磁产品时，为了防止氧化，压制操作最好在氮气中进行。此时，上述字样如空气排空、低气压、高气压、空气的导入都是指氮气，也就是说，导入的气体及其气压从低气压状态变到高气压状态都是指氮气。也可以使用氩气或其它惰性气体。
在把粉末p高密度地填充入橡胶模具g之后，顶盖h和导向件s抬高离开模具m，恢复到起始状态。然后，对模具m进行下面的操作，即，用压头挤压或通过磁性操作使粉末定位。
本发明具有下面的效果。
由于利用空气压夯把材料填充入空腔，可以获得均匀的填充密度。
由于利用空气压夯，材料不会破损且很容易地进行高密度地填充。
在防止材料破损的同时，有效地避免了架桥现象。
材料可以迅速而充分地以均匀的填充密度填充入空腔直至角落，甚至于空腔可以具有复杂、三维的形状，或具有突出的侧向部分，或具有深和浅的形状。
基本上精确称重的材料可以完全填充入所需填充的空腔，使得材料的数量保持恒定，防止产品在重量、数量和尺寸上产生波动。
通过利用空气压夯，导向件和芯等部件尺寸可以很小，这就获得了具有高的操作或工作性能的结构紧凑的装置。
不需要向装置如压力容器、模具、导向件等供给振动或摇振。因此，本发明还能提高设备的耐用度、防噪声性能和节能性能。
通过利用空气压夯，供入橡胶模具和导向件的粉末可以均匀的，高密度的全部填充入橡胶模具。
通过利用空气压夯，粉末内的气体可以被有效地排出。
由于空气压夯允许被供入橡胶模具和导向件直到导向件的一定深度的大部分粉末被填充入橡胶模具，用于把粉末压入橡胶模具的推料器的下降距离可以很短。依靠推料器这么短的下降距离就可获得高的和均匀的填充密度，这是由于密度不因区域靠近和远离推料器而不同。
由于橡胶模具的外界形成负压，橡胶模具可以紧固在模具上，因此避免了因空气压夯造成的变形或振动，同时也避免了由于橡胶模具变形所带来的粉末的非均匀的填充密度。
由于导向件内部气压恢复到大气压状态继而橡胶模具外界也恢复到大气压状态，所以橡胶模具不会收缩，避免粉末从橡胶模具流出。
权利要求
1.一种填充方法包括下列步骤把材料供入一空间，所述空间包括一需要填充材料的空腔和一与其相连的空间；和把材料注入所述空间至少需要一次空气压夯操作，也就是把空间内部压力交替地从低气压状态变到高气压状态，然后以高的填充密度把材料填充入所述空腔。
2.根据权利要求1的填充方法，其特征在于与需要填充材料的空腔相连的空间包括一导向件。
3.根据权利要求1或2的填充方法，其特征在于使空间内部气压处于高气压状态时的空气流速比使空间内部气压处于低气压状态时的空气流速要高。
4.根据权利要求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.根据权利要求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胶模具形成。
6.根据权利要求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。
7.一种填充方法包括下列步骤把导向件置于装有橡胶模具的模具装置上面；向导向件和橡胶模具内供入粉末；和至少进行一次空气压夯操作，也就是把导向件和橡胶模具内部压力交替地从低气压状态变到高气压状态，然后，以高的填充密度把供入导向件和橡胶模具内的粉末填充入橡胶模具。
8.一种根据权利要求7的填充方法，在空气压夯之后还包括利用推料器挤压的步骤。
9.一种根据权利要求7或8的填充方法，其特征在于橡胶模具的外界承受负压。
10.一种根据权利要求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胶模具之后，导向件内部的气压恢复到大气压状态，继而作用于橡胶模具外界的气压也恢复到大气压状态。
11.一种填充方法包括下列步骤把导向件置于装有橡胶模具的模具装置上面；向导向件和橡胶模具内供入粉末；排空模具和橡胶模具接触面之间的空气；用顶盖盖住导向件；和至少进行一次空气压夯操作，也就是把导向件和橡胶模具内部压力交替地从低气压状态变到高气压状态，然后，把所述粉末以高的填充密度填充入橡胶模具。
12.一种填充方法包括下列步骤把导向件置于装有橡胶模具的模具装置上面；向导向件和橡胶模具内供入粉末；排空模具和橡胶模具接触面之间的空气；用顶盖盖住导向件；和至少进行一次空气压夯操作，也就是把导向件和橡胶模具内部压力交替地从低气压状态变到高气压状态，和用推料器挤压粉末，然后，把所述粉末以高的填充密度填充入橡胶模具。
13.根据权利要求7至12之一的填充方法，其特征在于使导向件和橡胶模具内部气压处于高气压状态时的空气流速比使它们内部气压处于低气压状态时的空气流速要高。
全文摘要
本发明涉及一种填充方法，其中材料被供入一空间，所述空间包括一用于供入材料的开口4c和一填充所述材料的空腔4d，所述空间承受空气压夯操作，也就是说，把导向件和橡胶模具内部压力交替地从低气压状态变到高气压状态，然后以高的填充密度把材料填充入空腔4d。利用空气压夯操作填充材料可以获得材料均匀的填充密度。
文档编号B22F3/00GK1153733SQ96113338
公开日1997年7月9日 申请日期1996年9月10日 优先权日1995年9月11日
发明者佐川真人, 永田浩, 渡边俊宏, 三吉照政, 笠原瑞穗 申请人:因太金属株式会社