今回は弊社の成型工程について、ご説明致します。

成型工程は配合工程で製造した処理黒鉛を押し固める工程になります。
処理黒鉛は粉体なので、成型して固めるには強い力を加えて圧縮する必要があります。
成型圧力が弱すぎると製品としての強度も弱くなってしまい、強すぎるとブラシのワレや設備への過負荷による故障が発生してしまいます。
そのため、製品ごとに形状やサイズに合わせた適切な成型圧力の設定と設備の選定が必要となります。
弊社では0.5t～600tの幅広い成型設備を有しているため、様々な大きさの製品が成型可能です。
数mmの小さな製品から100mm以上の大きな製品まで生産実績を有しています。
製品に合わせた成型方法を選ぶことで製品品質の向上につながります。
弊社で実際に使用している成型機と成型方法（加圧方式）の特徴について簡単にご説明します。

成型機①　単発成型機
1台の成型機に金型を1組載せて成型する成型機です。
生産能力はロータリー成型機に劣りますが、構造がシンプルなためメンテナンスや段取り替えの手間は少ないです。
また、ロータリー成型機では成型できない形状でも単発成型機なら成型できることもあります。

成型機②　ロータリー成型機
1台の成型機に複数の金型を円周上に載せて成型する設備です。
金型をロータリー式に回転させることで連続して成型を行います。
単発成型機と比較すると、載せられる金型が多いため非常に生産能力が高くなりますが、
段替えに時間がかかったり、設備や金型への初期投資費用が高額などのデメリットもあります。
そのため、生産量が多い製品向けの成型機となっています。

成型方法①　メカ式
メカ式はカムを回転しカムと連結したパンチが上下運動することで圧力をかける方法です。
カムは同じ動きで回転するため、成型厚さを安定させることができます。
但し、充填量がばらつくと製品の成型厚み・密度もばらついてしまうため、サイズが大きい製品や処理黒鉛の充填深さが深い製品には向いていません。
如何にして充填量を安定させるかが重要になってきます。
また、一般的なロータリー成型機は全てメカ式での成型になります。

成型方法②　油圧式
油圧シリンダーの駆動に合わせてパンチが上下運動することで圧力をかける方法です。
同じ圧力で成型を行うため、成型圧力を安定させることができます。
油圧シリンダーを使用してメカ式よりも高い圧力で成型できるため、集電子やブロック材の成型に向いています。
メカ式よりもメンテナンスに手間がかかり、油漏れなどのリスクもあるため、低圧力で成型できる製品はメカ式を使用しるケースが多いです。

成型機や成型方法の選定も大事ですが、成型工程で最も重要なのは使用する金型の設計です。
それは、粉体成型時の寸法のほとんどが金型の形状によって決まるためです。
成型後に製品を切削加工することでも寸法出しは行えますが、切削加工を行うとロス粉の発生や加工時間の増加に繋がるため製品単価が高騰してしまいます。
そのため、弊社では製品開発時に金型設計を綿密に行い、成型後の加工を最小限にすることで製品価格の低減に努めています。
また、カーボンブラシに電気を流すためにリード線が取り付けられています。
リード線の取付も成型後の加工で行うこともありますが、弊社では価格低減のためにできるだけ成型時にリード線の取付も行っています。
金型設計に問題があると、成型時に寸法異常はもちろんクラックやリード線の断線、金型への付着など様々な不具合の発生要因になります。

設計段階で成型工程をいかに不具合が発生しない工程に作りこめるかでカーボンブラシの品質は左右します。
弊社では今までの知見を活かし、製品に合わせた成形条件を模索することででよりよい品質の追及を今後も続けていきます。

目には見えないところで、私たちの生活を支えているカーボンブラシ。
今日はカーボンブラシの工程紹介②成型工程についてお届けしました！ ぜひ次回もお楽しみに！


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