(57)【要約】【課題】成形体全体が均一密度となって、強度的に安定する成形体、および、このような成形体を形成可能な粉末成形装置及び粉末成形方法を提供する。【解決手段】原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形装置である。金型キャビティには他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有する。原料粉末をこの複雑形状部位に他の部位よりも優先的に案内する案内部材を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形装置であって、
前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、原料粉末をこの複雑形状部位に他の部位よりも優先的に案内する案内部材を備えたこと特徴とする粉末成形装置。
【請求項２】
前記複雑形状部位が金型キャビティの外周部位に有し、前記案内部材は上方から下方に向かって拡径するコーン形状の案内面を有し、この案内面の上方から投入された原料粉末がこの案内面に沿って下降して複雑形状部位に優先的に供給されることを特徴とする請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形方法であって、
前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、この複雑形状部位に他の部位よりも優先的に原料粉末を供給していくことを特徴とする粉末成形方法。
【請求項４】
前記請求項３に記載の粉末成形方法によって成形された成形体であって、複雑形状部位と他の部位の密度差を５％未満としたことを特徴とする成形体。
【請求項５】
原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形方法であって、
原料粉末を金型キャビティ内に供給する複数回の供給工程と、金型キャビティ内の原料粉末をすり切る複数回のすり切り工程とを備え、供給工程では金型キャビティの容量を順次大きくして複数回行い、すり切り工程ではすり切り方向を順次相違させて複数回行うことを特徴とする粉末成形方法。
【請求項６】
前記請求項５に記載の粉末成形方法によって成形された成形体であって、前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、複雑形状部位と他の部位の密度差を３％未満としたことを特徴とする成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形装置、粉末成形方法、および成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料粉末（金属粉体やセラミック粉体）を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体（材料歩留まりの高い部品）を成形する粉末成形装置は、一般的には、ダイとこのダイ内に挿入されるコアと上パンチと下パンチとを有する金型を備える。そして、ダイとコアと下パンチとで形成される金型キャビティ内に、粉箱を介して原料粉末が供給される。
【０００３】
すなわち、図１７に示すように、ダイ５１の上面５１ａに粉箱５２が配置され、この粉箱２が往復動機構（図例ではシリンダ機構５３）を介してダイ５１の上面５１ａをスライドする。この粉箱２には、図示省略の粉末供給源から原料粉末Ｐが供給される。この場合、まず、図１７（ａ）に示すように、シリンダ機構５３のピストンロッド５３ｂが縮んだ状態として、粉箱２が金型キャビティ５４に対応していない状態とする。
【０００４】
その後、シリンダ機構５３のピストンロッド５３ｂを伸ばして、矢印Ａ方向に粉箱５２を押圧することによって、図１７（ｂ）に示すように、粉箱５２を金型キャビティ５４に対応する状態とする。この状態では、粉箱２内の原料粉末Ｐが金型キャビティ５４に投入（供給）される。
【０００５】
粉箱５２内の原料粉末Ｐが金型キャビティ５４に投入されれば、シリンダ機構５３のピストンロッド５３ｂを縮めて、図１７（ｃ）に示すように、金型キャビティ５４から粉箱５２を離間させる。これによって、粉箱５２の前壁５２ａの下端にて、金型キャビティ５４内の原料粉末Ｐに対してすり切りが行わられる。その後は、金型キャビティ５４に上パンチ（図示省略）を下降させて、これによって、金型キャビティ５４内に供給された粉末Ｐが圧縮成形されて、圧粉体が成形される。
【０００６】
ところで、部品強度など物性を均一にするには、金型キャビティ内に原料粉末Ｐを均一に供給（投入）することが重要となる。原料粉末（粉体）Ｐが均一に投入されていない状態で成形すると、成形体（成形部品）に密度ムラが生じる。このように密度ムラが生じれば、焼結等を施した場合であっても、密度ムラが残存し、密度ムラに起因する強度ムラ、収縮率の差による変形等が生じるおそれがある。
【０００７】
このため、従来では、粉箱５２から金型キャビティ５４に原料粉末Ｐを投入した後、金型を振動させる方法や、金型キャビティ５４への原料粉末Ｐ投入前に粉箱５２の密度ムラを解消し、その後、金型キャビティ内に原料粉末Ｐを投入することによって、金型キャビティ内での密度ムラを抑制するものがある（特許文献１）。
【０００８】
特許文献１に記載の粉末供給装置は、粉箱の収納空間に対して挿抜可能に設けられて、収納空間に収納された粉末の振動を抑制する制振板を備えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２４５５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
金型を振動させるものでは、金型キャビティ内で上下に原料粉末の粒子の偏析が起こり、成形体の厚み方向に密度ムラが生じるおそれがある。また、前記特許文献１では、粉箱内での密度ムラ、及び原料粉末の粒子の偏析を抑えることができるが、この粉箱から原料粉末が投入される金型キャビティ内においては、密度ムラを解消することができない。特に、成形体として、外周部に凹凸歯を有する平歯車等では、金型キャビティの凹凸歯成形部位は、他の部位よりも原料粉末が供給しにくい複雑形状部位を構成している。このため、この複雑形状部位と他の部位とは密度差が生じる。
【００１１】
ところで、図１７に示すように、原料粉末Ｐの金型キャビティへの１回の投入及び１回のすり切りを行った場合、すり切り方向（図１７（ｃ）の矢印Ｂ方向）下流側の密度が高くなる。このため、密度ムラが生じることになる。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、成形体全体が均一密度となって、強度的に安定する成形体、および、このような成形体を形成可能な粉末成形装置及び粉末成形方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の粉末成形装置は、原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形装置であって、前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、原料粉末をこの複雑形状部位に他の部位よりも優先的に案内する案内部材を備えたものである。
【００１４】
本発明の粉末成形装置によれば、原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位に他の部位よりも優先的に原料粉末を案内することができるので、金型キャビティ内の原料粉末の密度ムラを抑えることができる。
【００１５】
前記複雑形状部位が金型キャビティの外周部位に有し、前記案内部材は上方から下方に向かって拡径するコーン形状の案内面を有し、この案内面の上方から投入された原料粉末がこの案内面に沿って下降して複雑形状部位に優先的に供給されるものであってもよい。
【００１６】
案内面の上方から投入された原料粉末がこの案内面に沿って下降して金型キャビティの外周部位の複雑形状部位に優先的に供給されるので、金型キャビティ内の原料粉末の密度ムラを抑えることができる。
【００１７】
本発明の粉末成形方法は、原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形方法であって、前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、この複雑形状部位に他の部位よりも優先的に原料粉末を供給していくものである。
【００１８】
本発明の粉末成形方法によれば、原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位に他の部位よりも優先的に原料粉末を案内することができるので、金型キャビティ内の原料粉末の密度ムラを抑えることができる。
【００１９】
本発明の成形体は、前記粉末成形方法によって成形された成形体であって、複雑形状部位と他の部位の密度差を５％未満としたものである。このように、複雑形状部位と他の部位の密度差を５％未満とすることによって、強度の均一化を図ることができる。
【００２０】
本発明の粉末成形方法は、原料粉末を金型キャビティ内に供給して圧粉体からなる成形体を成形する粉末成形方法であって、原料粉末を金型キャビティ内に供給する複数回の供給工程と、金型キャビティ内の原料粉末をすり切る複数回のすり切り工程とを備え、供給工程では金型キャビティの容量を順次大きくして複数回行い、すり切り工程ではすり切り方向を順次相違させて複数回行うものである。
【００２１】
複数回の供給工程と複数回のすり切り工程とを行うことによって、金型キャビティ内の原料粉末の密度ムラを抑えて密度の均一化を図ることができる。
【００２２】
前記粉末成形方法によって成形された成形体であって、前記金型キャビティは他の部位よりも原料粉末の侵入性に劣る複雑形状部位を有し、複雑形状部位と他の部位の密度差を３％未満としたものである。このように、複雑形状部位と他の部位の密度差を３％未満とすることによって、強度の均一化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、形体全体が均一密度となって、強度的に安定する成形体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の粉末成形装置の要部拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の粉末成形装置にて成形された成形体である歯車を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の第１の粉末成形装置を用いた粉末成形方法を示し、（ａ）は金型の下パンチを下降させている状態の簡略図であり、（ｂ）は案内部材を配置した状態の簡略図であり、（ｃ）は粉末保持部材を配置した状態の簡略図であり、（ｄ）は原料粉末を投入した状態の簡略図であり、（ｅ）は案内部材を介して金型キャビティに原料粉末を供給している状態の簡略図である。
【図４】本発明の第１の粉末成形装置を用いた粉末成形方法を示し、（ａ）はすり切り後を示す簡略図であり、（ｂ）は粉末の圧縮状態を示す簡略図であり、（ｃ）は成形体の取り出し状態を示す簡略図である。
【図５】本発明の第１の粉末成形装置を用いた原料粉末の投入工程を示し、（ａ）は投入前の簡略図であり、（ｂ）は投入時の簡略図であり、（ｃ）は投入後の簡略図である
【図６】本発明の第２の粉末成形装置の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の粉末成形装置を用いた原料粉末の投入工程を示し、（ａ）は投入前の簡略図であり、（ｂ）は投入時の簡略図であり、（ｃ）は投入後の簡略図である。
【図８】本発明の第３の粉末成形装置を用いた圧縮工程を示し、（ａ）は金型キャビティテク内で原料粉末の上プレスと下プレスとでプレスしている状態の簡略図であり、（ｂ）は成形体の取り出し状態を示す簡略図である。
【図９】粉箱をスライドさせるための往復動機構を示し、（ａ）は前記図７（ａ）の状態の簡略平面図であり、（ｂ）は前記図７（ｂ）の状態の簡略平面図であり、（ｃ）は前記図７（ａ）の状態の簡略平面図である。
【図１０】粉箱をスライドさせるための他の往復動機構を示す簡略図である。
【図１１】粉箱をスライドさせるための別の往復動機構を示す簡略図である。
【図１２】本発明の第３の粉末成形装置を用いた原料粉末の投入工程のフローチャート図である。
【図１３】歯車の平面図である。
【図１４】歯車の刃先の観察位置を示す簡略斜視図である。
【図１５】空孔状態を示し、（ａ）は従来の粉末成形方法にて成形した場合の図１４に示す上パンチ側観察位置の拡大写真図であり、（ｂ）は本発明の粉末成形方法にて成形した場合の図１４に示す上パンチ側観察位置の拡大写真図である。
【図１６】空孔状態を示し、（ａ）は従来の粉末成形方法にて成形した場合の図１４に示す下パンチ側観察位置の拡大写真図であり、（ｂ）は本発明の粉末成形方法にて成形した場合の図１４に示す下パンチ側観察位置の拡大写真図である。
【図１７】従来の原料粉末の投入工程を示し、（ａ）はすり切り後を示す簡略図であり、（ｂ）は粉末の圧縮状態を示す簡略図であり、（ｃ）は成形体の取り出し状態を示す簡略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る第１の粉末成形装置の要部拡大図を示し、この粉末成形装置は、粉末成形用金型１０と粉末供給機構２０とを備え、原料粉末Ｐを金型キャビティ１１内に供給して圧粉体からなる成形体Ｓ（図４（ｂ）及び図４（ｃ））を成形するものである。この場合の成形体Ｓは、図２と図３とに示すように、外周面に凹凸歯１が形成されるとともに、孔部２が形成された平歯車である。そして、この孔部２の内径面３にキー溝４が形成されている。原料粉末Ｐとしては、例えば、金属粉末を主原料とし、これに成形助剤や固体潤滑剤等の各種充填剤を添加・混合したもの等を使用する。
【００２７】
粉末成形用金型１０は、図１に示すように、ダイ１５と、このダイ１５内に挿入されるコア１６と、上パンチ１７（図５（ｂ）参照）と、下パンチ１８とを備える。ダイ１５の孔部１５ａの内径面には凹凸歯形成部１９が形成されている。この場合、ダイ１５の孔部１５ａと、コア１６と、上下パンチ１７、１８とで、原料粉末Ｐが供給される金型キャビティ１１を形成する。
【００２８】
粉末供給機構２０は、粉箱２１と、この粉箱２１内に嵌入される案内部材２２と、原料粉末Ｐをこの粉箱２１内に留める粉末保持部材２３とを備える。また、この粉箱２１は、短円筒体からなり、図５に示すように、往復動機構Ｍにてダイ１５の上面１５ｂをスライドする。この場合の往復動機構Ｍとしては、例えば、シリンダ機構２６にて構成できる。すなわち、シリンダ機構２６はシリンダ本体２６ａがダイ１５の上面１５ｂに設置され、ピストンロッド２６ｂが粉箱２１に連結されている。
【００２９】
図５（ａ）（ｃ）に示す状態では、ピストンロッド２６ｂが縮んだ状態であって、金型キャビティ１１から粉箱２１が離間し、図５（ｂ）に示す状態では、ピストンロッド２６ｂで伸びた状態であって、金型キャビティ１１に粉箱２１が対応する状態である。
【００３０】
案内部材２２が、下部のコーン部２２ａと、このコーン部２２ａから上方に延びる軸部２２ｂとを有する。すなわち、コーン部２２ａは、その外面が上方から下方に向かって拡径するコーン形状の案内面Ｇを形成する。この場合の案内面Ｇの傾斜角度θとしては３０°程度としている。また、コーン部２２ａの下面２２ａ１の外径寸法Ｄとしては、凹凸歯形成部１９の内径寸法Ｄ１と同等としている。コーン部２２ａには、下方に開口する孔部２２ａ２が設けられ、この孔部２２ａ２を介してボルト部材２５が孔部２２ａ２の底に設けられたねじ孔２８に螺着されている。このボルト部材２５のヘッド部がコア１６の上面に載置されることによって、案内部材２２がコア１６にて受けられる。なお、孔部２２ａ２の開口部の内径寸法は、コア１６の外径寸法よりもわずかに大きく設定している。
【００３１】
また、粉末保持部材２３は、その内径面が上方から下方に向かって縮径する孔部２３ａを有するブロック片から構成される。孔部２３ａの傾斜角度θ１としては、３０°程度とされる。この場合、粉末保持部材２３には、ノックピン２７、２７が、粉箱２１の周壁２４に設けられた貫通孔２４ａ、２４ａを介して嵌入固定されている。この貫通孔２４ａ、２４ａは、ノックピン２７、２７よりも大きく設定されている。
【００３２】
このため、粉末保持部材２３の孔部２３ａの下方開口端部２３ａ１が案内部材２２のコーン部２２ａの案内面Ｇに接触して、粉箱２１内に保持される。この場合、ノックピン２７は、貫通孔２４ａに遊嵌状に嵌入されているので、図１に示す状態から案内部材２２を粉箱２１に対して上昇が可能となっている。案内部材２２を上昇させれば、粉末保持部材２３の孔部２３ａの下方開口端部２３ａ１と案内部材２２のコーン部２２ａの案内面Ｇとの間に隙間Ｃ（図３（ｃ）参照）が生じる。また、粉末保持部材２３の外径寸法は、粉箱２１の内径寸法と同等であって、粉末保持部材２３が粉箱２１内を上下方向にスライド可能となっている。
【００３３】
また、粉末保持部材２３の高さ寸法は、粉箱２１の高さ寸法よりも小さく設定され、図１に示すように、粉末保持部材２３の孔部２３ａの下方開口端部２３ａ１と案内部材２２のコーン部２２ａの案内面Ｇとが接触している状態で、粉末保持部材２３の下面２３ｂとダイ１５の上面１５ｂとの間に空間が形成される。
【００３４】
次に、図１に示す粉末成形装置を用いて原料粉末Ｐを成形体に成形する方法を図３を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示すように、下パンチ１８を下げた状態として、金型キャビティ１１を形成する。次に、案内部材２２をコア１６上に配置した後、粉末保持部材２３を配置する。この場合、図示省略しているが、粉箱２１もセットされる。すなわち、粉末保持部材２３を配置した後、粉箱２１を被せて、ノックピン２７を嵌入すれば、図１に示す状態となる。
【００３５】
この状態で粉末保持部材２３の孔部２３ａに、図３（ｄ）に示すように、原料粉末Ｐを投入する。その後、粉末保持部材２３を上昇させて、粉末保持部材２３の孔部２３ａの下方開口端部２３ａ１と案内部材２２のコーン部２２ａの案内面Ｇとの間に隙間Ｃを形成する。これによって、図３（ｅ）に示すように、隙間Ｃを介して、原料粉末Ｐが案内面Ｇ上に落下し、案内面Ｇに沿って金型キャビティ１１を供給される。
【００３６】
この場合、上方から下方に向かって拡径しているので、金型キャビティ１１の外周側から供給されていく。ところで、成形体Ｓとして、図２に示すような平歯車であれば、外周側に凹凸歯１が形成されるので、この凹凸歯１（ギア部）を成形する部位は、他の部位（非ギア部）を成形する部位とでは、原料粉末Ｐの侵入性が異なる。すなわち、凹凸歯１（ギア部）を成形する凹凸歯形成部３６は、他の部位（非ギア部）を成形する部位よりも侵入性に劣る複雑形状部位５０ということができる。
【００３７】
従って、この場合、原料粉末Ｐが案内面Ｇに沿って金型キャビティ１１を供給されることによって、侵入性に劣る複雑形状部位５０に優先して供給される。このため、金型キャビティ１１内において、原料粉末Ｐの密度ムラを生じるのを防止できる。
【００３８】
金型キャビティ１１内に原料粉末Ｐが供給（投入）されれば、粉箱２１を金型キャビティから離間させる。すなわち、図５（ｂ）に示す状態とする。これによって、図４（ａ）に示すように、金型キャビティ４内の原料粉末Ｐに対してすり切りが行わられる。
【００３９】
その後、上パンチ１７が下降して、図４（ｂ）に示すように、上パンチ１７と下パンチ１８とで、原料粉末Ｐをプレス（圧縮）して、成形体Ｓを成形し、次に、上パンチ１７及び下パンチ１８を上昇させて、図４（ｃ）に示すように、成形体取り出し可能状態として、成形体Ｓをこの金型装置から取り出して、この金型装置による成形作業が終了する。
【００４０】
成形体Ｓを成形した後は、融点以下の温度でガス雰囲中で焼結する。これによって、図２に示すようなキー溝付き歯車が成形される。焼結後、寸法精度を高めるための整形処理として、サイジング（再圧縮）やコイニング（鍛造）を施してもよい。
【００４１】
本発明の粉末成形装置を用いた粉末成形方法によれば、原料粉末Ｐの侵入性に劣る複雑形状部位５０に他の部位よりも優先的に原料粉末を案内することができるので、金型キャビティ１１内の原料粉末Ｐの密度ムラを抑えることができる。
【００４２】
また、成形された成形体Ｓは、複雑形状部位５０と他の部位の密度差を５％未満とすることができる。このように、複雑形状部位５０と他の部位の密度差を５％未満とすることによって、強度の均一化を図ることができる。
【００４３】
次に図６に示す粉末成形装置では、案内部材２２が、上方から下方に向かって拡径する円錐形形状板３０にて構成される。この場合、粉箱２１は、原料粉末Ｐが収納される収納部屋２１Ａと、この収納部屋２１Ａの下方に配置される原料粉末供給室２１Ｂとを備え、収納部屋２１Ａと原料粉末供給室２１Ｂが開閉自在なシャッタ部材３１にて仕切られている。シャッタ部材３１としては、公知公用のスライド式シャッタ等で構成できる。なお、円錐形形状板３０は、シャッタ部材３１に固定されるが、シャッタ部材３１の固定は、移動しない部位である。
【００４４】
このような粉末成形装置を用いて原料粉末Ｐを成形体に成形する方法を説明する。収納部屋２１Ａに原料粉末Ｐを収納した状態の粉箱２１を、図６に示すように金型キャビティ１１に対応する状態とする。この状態で、シャッタ部材３１を開状態とする。これによって、収納部屋２１Ａの原料粉末Ｐが原料粉末供給室２１Ｂに落下する。この場合、案内部材２２が、上方から下方に向かって拡径する円錐形形状板３０であるので、この円錐形形状板３０の外面が案内面Ｇとなって、原料粉末Ｐがこの案内面Ｇ上に落下し、案内面Ｇに沿って金型キャビティ１１に供給される。
【００４５】
この場合も、原料粉末Ｐが上方から下方に向かって拡径して案内面Ｇに沿って金型キャビティ１１を供給されることによって、侵入性に劣る複雑形状部位５０に優先して供給され、金型キャビティ１１内において、原料粉末Ｐの密度ムラを生じるのを防止できる。
【００４６】
その後は、図４（ａ）から図４（ｃ）に示す工程を行うことによって、成形体Ｓをこの金型装置から取り出して、この金型装置による成形作業が終了する。
【００４７】
次に、図７は、第３の粉末成形装置の簡略図を示し、この場合、粉箱２１が、短角筒体からなり、原料粉末を金型キャビティ１１内に供給する複数回の供給工程と、金型キャビティ１１内の原料粉末をすり切る複数回のすり切り工程とを行うものである。
【００４８】
第３の粉末成形装置を用いて原料粉末Ｐを成形体に成形する方法を説明する。まず、１回の供給工程と１回のすり切り工程を行う場合を説明する。図７（ａ）に示すように、下パンチ１８を下げた状態として、金型キャビティ１１を形成する。この場合、粉箱２１を金型キャビティ１１から離間させた状態とする。
【００４９】
次に、粉箱２１に原料粉末Ｐを充填して、図７（ｂ）に示すように、粉箱２１をダイ１５の上面１５ｂをスライドさせて、金型キャビティ１１に対応する状態とする。これによって、粉箱２１内の原料粉末Ｐのキャビティ１１内に投入できる。その後は、図７（ｃ）に示すように、粉箱２１をダイ１５の上面１５ｂをスライドさせてキャビティ１１から離間させる。これによって、粉箱２１の前壁２１ａに下端にて、金型キャビティ１１内の原料粉末Ｐに対してすり切りが行わられる。
【００５０】
その後、図８（ａ）に示すように、上パンチ１７が下降して、上パンチ１７と下パンチ１８とで、原料粉末Ｐをプレス（圧縮）して、成形体Ｓを成形し、次に、上パンチ１７及び下パンチ１８を上昇させて、図４（ｃ）に示すように、成形体取り出し可能状態として、成形体Ｓをこの金型装置から取り出して、この金型装置による成形作業が終了する。
【００５１】
ところで、この場合、複数回のすり切り工程を行うので、粉箱２１には、図９に示すすり切り方向変換機構４０が付設されている。すり切り方向変換機構４０は、一対のシリンダ機構４１、４２にて構成している。すなわち、第１のシリンダ機構４１は、ピストンロッド４１ｂが粉箱２１に連結され、第１のシリンダ機構４２は、第１のシリンダ機構４１のシリンダ本体４１ａに接続されている。
【００５２】
この場合、第１のシリンダ機構４１のピストンロッド４１ｂの伸縮によって、粉箱２１
が矢印Ｙ１、Ｙ２方向に往復し、第２のシリンダ機構４２のピストンロッド４２ｂの伸縮によって、第１のシリンダ機構４１及び粉箱２１が矢印Ｘ１、Ｘ２方向に沿って往復動する。なお、第２のシリンダ機構４２のシリンダ本体４２ａはダイ１５に固定されている。また、第１のシリンダ機構４１を矢印Ｘ１、Ｘ２方向の往復動可能なスライド基台上に配置し、このスライド基台を第２のシリンダ機構４２にて矢印Ｘ１、Ｘ２方向にスライドさせるものであってもよい。
【００５３】
図９（ａ）に示す状態は、第１のシリンダ機構４１のピストンロッド４１ｂが縮んだ状態であって、第２のシリンダ機構４２のピストンロッド４２ｂが伸びた状態であり、金型キャビティ１１から粉箱２１が離間している状態である。この図９（ａ）に示す状態から、図９（ｂ）に示すように、第１のシリンダ機構４１のピストンロッド４１ｂを伸ばせば、金型キャビティ１１に粉箱２１が対応する状態となる。また、この図９（ｂ）に示す状態から第２のシリンダ機構４２のピストンロッド４２ｂを縮めれば、図９（ｃ）に示すように、粉箱２１が、第１シリンダ機構４１のピストンロッド４１ｂの軸心方向と直交する方向に移動して、金型キャビティ１１から粉箱２１が離間する状態となる。
【００５４】
このため、図９に示すすり切り方向変換機構４０を用いれば、粉箱２１によるすり切り工程において、直交する２方向のすり切り工程を行うことができる。
【００５５】
図１０は、他のすり切り方向変換機構４０を示している。この場合の１機のシリンダ機構４４と、このシリンダ機構４１を金型キャビティ１１廻りに３６０°回転させる回転テーブル（図示省略）上に配置されている。すなわち、シリンダ機構４４のピストンロッド４４ｂが粉箱２１に連結され、シリンダ機構４４のシリンダ本体４４ａが図示省略の回転テーブルに載置されている。
【００５６】
このため、シリンダ機構４４を回転させることによって、例えば、実線で示す状態、イの仮想線で示す状態、ロの仮想線で示す状態、ハの仮想線で示す状態とに変位させることができる。
【００５７】
図１０のシリンダ機構４４が実線で示す状態では、Ｙ２方向のすり切り工程を行うことができ、図１０のシリンダ機構４４がイの仮想線で示す状態では、Ｘ２方向のすり切り工程を行うことができ、図１０のシリンダ機構４４がロの仮想線で示す状態では、Ｙ１方向のすり切り工程を行うことができ、図１０のシリンダ機構４４がハの仮想線で示す状態では、Ｘ１方向のすり切り工程を行うことができる。
【００５８】
図１１に示すすり切り方向変換機構４０が、図９に示すすり切り方向変換機構４０と図１０に示すすり切り方向変換機構４０とを組み合わせたものである。すなわち、第１のシリンダ機構４１と第２のシリンダ機構４２とが、図示省略の回転テーブルに配置される。
【００５９】
このため、図１１に示すすり切り方向変換機構４０では、図９に示すすり切り方向変換機構４０と図１０に示すすり切り方向変換機構４０との組み合わせによるすり切り工程を行うことができる。任意の種々の方向のすり切り工程を行うことができる。
【００６０】
次に、複数回のすり切り工程を行う動作を図１２を用いて説明する。まず１回目の供給工程を行う（ステップＳ１）。この場合、下パンチ１８の下降量を調整して、金型キャビティ１１を必要堆積よりも少なくして、原料粉末Ｐをこの金型キャビティ１１に供給する。その後、ステップＳ２へ移行して、１回目のすり切り工程を行う。その後は、下パンチ１８を所定量だけ下降させて、原料粉末Ｐをこの金型キャビティ１１に供給して１回目の供給工程を行った後（ステップＳ３）、１回目のすり切り工程のすり切り方向と相違する方向の２回目のすり切り工程を行う（ステップＳ４）。
【００６１】
次に、供給工程及びすり切り工程を終了するか否かを判断する（ステップＳ５）。すなわち、金型キャビティ１１が必要堆積ですり切り工程が行われたかを判断する。必要堆積であれば、終了し、必要堆積でなければ、ステップＳ３へ戻る。このため、このような工程を行うことによって、所定複数回の供給工程と所定複数回のすり切り工程を行うことができる。
【００６２】
すなわち、２回のすり切り工程で、必要堆積となる場合は、原料粉末Ｐの金型キャビティ１１内への供給が完了する。また、２回以上行う場合、最終回で、必要堆積となるように、順次、各回毎に下パンチ１８を所定量だけ下降させていくことになる。
【００６３】
ところで、すり切り工程として、２回以上となるが、２回の場合、図１３に示す成形体（この場合、平歯車）の０°方向と１８０°方向とし、３回の場合、図１３に示す０°方向と１２０°方向と２４０°方向となる。また、４回の場合、図１３に示す０°方向と９０°方向と１８０°方向と２７０°方向となる。
【００６４】
このように、複数回の供給工程と複数回のすり切り工程とを行うことによって、密度ムラを抑えて密度の均一化を図ることができる。従って、前記金型キャビティ１１には、他の部位よりも原料粉末Ｐの侵入性に劣る複雑形状部位５０を有する場合であっても、複数回の供給工程と複数回のすり切り工程とを行うことによって、複雑形状部位５０と他の部位の密度差を３％未満とすることができる。このように、複雑形状部位５０と他の部位の密度差を３％未満とすることによって、強度の均一化を図ることができる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、原料粉末Ｐとして、合金粉やセラミック粉等の粉体（粉末）でもよい。なお、成形体Ｓとして、歯車に限るものではなく、各種電化製品、医療機器、自動車等の部品や部材に適用することも可能である。
【００６６】
また、図１や図６にように案内部材２３を用いる場合、案内面Ｇの傾斜角度θや案内面Ｇの表面積等としては、３０°に限るものではなく、原料粉末Ｐの種類、案内面Ｇを構成する部材の摩擦係数等によって、種々変更することができる。前記実施形態では、案内面Ｇとしては円錐面形状としたが、角錐面形状であってもよい。角錐面形状とする場合、面の数としても任意に設定できる。また、案内部材２３の材質として、金属製であっても、樹脂製であってもよい。
【００６７】
複雑形状部位５０として、前記実施形態では、金型キャビティ１１の外周部位に形成されるものであったが、成形する成形体Ｓによっては、金型キャビティ１１の外周部位に形成されず、他の部位（例えば、内周部位等）に形成される場合がある。このような場合には、案内面Ｇを、優先的に内周部位の複雑形状部位５０に原料粉末Ｐが供給される形状とする必要がある。また、複雑形状部位５０として凹凸歯成形部位以外のスプライン形状部位等であってもよい。
【００６８】
すり切り工程を複数回行うものでは、４回以上であってもよく、この場合、すり切り方向として、周方向に沿って等ピッチに配設されるようにするのが好ましい。ところで、切り方向変換機構４０としては、実施形態ではシリンダ機構４１、４２、４４を用いたが、シリンダ機構４１、４２、４４に代えて、ボールナット機構やリニアガイド機構等の他の種々の往復動機構を用いることができる。図５に示すシリンダ機構２６も同様である。シリンダ機構２６、４１、４２、４４を用いる場合、エア式であっても油圧式であってもよい。
【実施例１】
【００６９】
実施例１
図１に示す粉末成形装置を用いて表１の寸法を有する図２および図３に示すような平歯車を成形し、Ｈ１で示すギア部と、Ｈ２で示す非ギア部との密度を比較し、結果を表２に示す。原料粉末Ｐとして、ＷＡＸ系滑剤０．５％を配合した純鉄粉（平均粒子径：８０μｍ）を用いた。また成形時の成形圧として、５００ＭＰａとした。また、図１に示す粉末成形装置を用いずに、図１７に示す方法で成形したものを従来方法とし、その結果を表２に示した。
【表１】
2020157336.tif 000003
【表２】
2020157336.tif 000004
【００７０】
表２から分かるように、従来方法では、Ｈ１で示すギア部の密度が、６．０〜６．４ｇ／ｃｍ3であり、Ｈ２で示す非ギア部の密度が、６．６〜６．８ｇ／ｃｍ3であり、密度差（最大）０．８ｇ／ｃｍ3であった。これに対して、本発明方法（図１に示す成形装置を用いた方法）では、ギア部の密度が、６．５〜６．６ｇ／ｃｍ3であり、非ギア部の密度が、６．６〜６．８ｇ／ｃｍ3であり、密度差（最大）０．３ｇ／ｃｍ3であった。
【００７１】
このように、従来方法では、ギア部と非ギア部とでは、密度差が大きく（最大で０．８ｇ／ｃｍ3であり、約１２％）、これに対して、本発明では、その密度差は小さく（最大で０．３ｇ／ｃｍ3であり、約４．４％）であった。
【００７２】
また、凹凸歯１の刃先の空孔を、図１４に示す、上パンチ側観察位置と、下パンチ側観察位置とで比較した。図１５は、上パンチ１７側の比較であり、図１５（ａ）が従来方法で成形した平歯車であり、図１５（ｂ）が本発明方法で成形した平歯車であり、図１６は、下パンチ１８側の比較であり、図１６（ａ）が従来方法で成形した平歯車であり、図１６（ｂ）が本発明方法で成形した平歯車である。
【００７３】
この図１５と図１６とでわかるように、従来方法で成形したものでは、上パンチ１７側と下パンチ１８側で空孔（黒色部）の面積差が大きく、かつ下パンチ１８側は大きな空孔がある。これに対して、本発明方法で成形したものでは、上パンチ１７側と下パンチ１８で空孔（黒色部）の面積差が小さく、かつ大きな空孔がない。すなわち、本発明方法で成形した場合、密度ムラが少ないことがわかる。
【００７４】
実施例２
複数回（２回と４回）のすり切り工程を行って成形した場合（本発明方法）と、図１７に示す方法で成形したものを従来方法で成形した場合（従来方法）とで、密度を比較した。この場合に原料粉末Ｐは、実施例１と同じものを用い、成形体としては、表１の寸法の平歯車とした。２回のすり切り工程を行う場合、０°方向と１８０°方向であり、４回のすりきり工程を行う場合、０°方向と９０°方向と１８０°方向と２７０°方向である。
【００７５】
また、平歯車を図１３に示すように、４分割して、各部位の密度を測定し、その結果を表３に示す。従来方法での密度は、０°側（Ａ１の範囲）と１８０°側（Ａ３の範囲）が、それぞれ、６．４ｇ／ｃｍ3、６．７ｇ／ｃｍ3であり、９０°側（Ａ２の範囲）と２７０°側（Ａ４の範囲）が、それぞれ、６．１ｇ／ｃｍ3、６．０ｇ／ｃｍ3であるのに対して、本発明での密度は、すり切り工程を２回行ったものでは、０°側（Ａ１の範囲）と１８０°側（Ａ３の範囲）が、それぞれ、６．７ｇ／ｃｍ3であり、９０°側（Ａ２の範囲）と２７０°側（Ａ３の範囲）が、それぞれ、６．３ｇ／ｃｍ3であり、すり切り工程を４回行ったものでは、０°側（Ａ１の範囲）と１８０°側（Ａ３の範囲）が、それぞれ、６．７ｇ／ｃｍ3であり、９０°側（Ａ２の範囲）と２７０°側（Ａ４の範囲）が、それぞれ、６．６ｇ／ｃｍ3、６．７ｇ／ｃｍ3である。
【表３】
2020157336.tif 000005
【００７６】
従来方法では、密度差（最大）が０．７ｇ／ｃｍ3であるのに対して、２回のすり切り工程を行った場合の密度差（最大）が０．４ｇ／ｃｍ3であり、４回のすり切り工程を行った場合の密度差（最大）が０．１ｇ／ｃｍ3であった。すなわち、本発明方法で成形した場合、密度ムラが少ないことがわかる。
【符号の説明】
【００７７】
１１   金型キャビティ
２１   粉箱
２２   案内部材
５０   複雑形状部位
Ｇ     案内面
Ｐ     原料粉末
Ｓ     成形体
【図１】
2020157336.tif 000006
【図２】
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【図３】
2020157336.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020157336.tif 000012
【図８】
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【図９】
2020157336.tif 000014
【図１０】
2020157336.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020157336.tif 000020
【図１６】
2020157336.tif 000021
【図１７】
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