(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイプレートに配設されたダイの凹所内に潤滑剤塗布口から金型潤滑剤を噴出させて当該凹所内面に金型潤滑剤を塗布する工程、
金型潤滑剤が塗布された前記凹所内に、前記ダイプレート上を摺動するフィーダーボックス内の金属粉末を供給する工程、
前記凹所の上方に配設された上パンチを下降させ、当該凹所内の金属粉末を加圧成形して粉末成形体を作製する工程、及び
粉末成形体を作製する一サイクル毎に、前記潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスの縁部に付着している金型潤滑剤を除去する工程
を含んでおり、前記金型潤滑剤の除去は、駆動手段により回転されるブラシ体を用いて行われることを特徴とする粉末成形体の製造方法。
【請求項２】
前記金型潤滑剤の除去工程において、前のサイクルで作製された粉末成形体の下面に付着している金型潤滑剤も除去する請求項１に記載の粉末成形体の製造方法。
【請求項３】
作製された粉末成形体を把持するチャック部、前記潤滑剤塗布口及び前記フィーダーボックスが一体的に構成されており、前記ダイプレート上を同時に移動する請求項１又は２に記載の粉末成形体の製造方法。
【請求項４】
凹所を有するダイが配設されたダイプレートと、
前記凹所内に上下動自在に配設された下パンチと、
前記凹所の上方に上下動自在に配設された上パンチと、
前記ダイプレートの上面に対向して開口しており、前記凹所内に金型潤滑剤を噴出する潤滑剤塗布口と、
前記ダイプレートの上面を摺動し、前記凹所内に金属粉末を供給するフィーダーボックスと、
前記ダイプレートの下流端近傍に配設されており、前記潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスの縁部に付着した金型潤滑剤を除去する潤滑剤除去手段と
を備えており、前記潤滑剤除去手段が、駆動手段により回転されるブラシ体からなることを特徴とする粉末成形体の製造装置。
【請求項５】
前記フィーダーボックスは、潤滑剤塗布口の上流側に配設されており、当該フィーダーボックスの下流側端縁から前記潤滑剤塗布口に向けて板材からなるノーズ部が延設されており、当該ノーズ部の先端縁に付着した金型潤滑剤が前記潤滑剤除去手段により除去される請求項４に記載の粉末成形体の製造装置。
【請求項６】
前記ダイプレートの下降によりダイ面上方に移動させられた粉末成形体を把持するチャック部を備えている請求項４又は５に記載の粉末成形体の製造装置。
【請求項７】
前記潤滑剤塗布口、フィーダーボックス及びチャック部が一体的に構成されており、前記ダイプレート上を同時に移動し得るように構成されている請求項６に記載の粉末成形体の製造装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末成形体の製造方法及びその製造装置に関する。さらに詳しくは、金属粉末を加圧成形して粉末成形体を製造するに際しダイの凹所内に金型潤滑剤を塗布する、粉末成形体の製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の各種部品は、通常、ダイの凹所内に充填された金属粉末を加圧成形した成形体を用いて製造されている。
【０００３】
金属粉末を加圧成形する場合、ダイの内壁と金属粉末との間で発生する摩擦を低減させ、焼き付きのない高品質の成形体を製造するために各種の潤滑剤が使用されている。
【０００４】
潤滑剤を使用する態様としては、金属粉末内に所定量の粉末状の潤滑剤を添加、混入させる混入潤滑法や、潤滑剤塗布口からエアを用いて乾燥した状態の潤滑剤を噴出してダイの内壁に付着させる乾燥噴霧法（例えば、特許文献１参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−９５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、混入潤滑法の場合、金属粉末中に潤滑剤が混入されるので、成形体の密度を上げることができないという問題がある。
【０００７】
一方、乾燥噴霧法では、金属粉末の最も外側だけに潤滑剤が存在することから、成形体の密度を上げることは可能であるが、次のような問題がある。
【０００８】
すなわち、ダイの凹所内に潤滑剤を噴出する際に、当該凹所内だけでなく、凹所の上端開口縁の周辺や潤滑剤塗布口の縁部にも潤滑剤が付着してしまう。内壁に潤滑剤が付着したダイの凹所内には、フィーダーボックスから金属粉末が供給されるが、このフィーダーボックスがダイの凹所上を摺動しつつ移動する際に前記凹所の上端開口縁の周辺に付着した潤滑剤がフィーダーボックスの縁部により剥ぎ取られるようにして当該フィーダーボックスの縁部に塊として付着する。そして、潤滑剤塗布口の縁部やフィーダーボックスの縁部に付着した潤滑剤の塊がダイの凹所内に落下すると、この潤滑剤を含んだ成形体となり、成形体の重量不良（スペックで指定された所定の重量を満たさない）となる。また、成形体段階での重量基準を満足させたものであっても、成形体の表面近傍に存在していた潤滑剤の塊が後続の加熱処理によって消失して巣となり、この巣が、加熱処理後の研磨などの加工により表面に現れるという問題がある。  
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、潤滑剤塗布口の縁部やフィーダーボックスの縁部に付着した金型潤滑剤がダイの凹所内に落下するのを防止することができる粉末成形体の製造方法及びその製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の粉末成形体の製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう）は、ダイプレートに配設されたダイの凹所内に潤滑剤塗布口から金型潤滑剤を噴出させて当該凹所内面に金型潤滑剤を塗布する工程、
金型潤滑剤が塗布された前記凹所内に、前記ダイプレート上を摺動するフィーダーボックス内の金属粉末を供給する工程、
前記凹所の上方に配設された上パンチを下降させ、当該凹所内の金属粉末を加圧成形して粉末成形体を作製する工程、及び
粉末成形体を作製する一サイクル毎に、前記潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスの縁部に付着している金型潤滑剤を除去する工程
を含んでおり、前記金型潤滑剤の除去は、駆動手段により回転されるブラシ体を用いて行われることを特徴としている。
【００１１】
本発明の製造方法では、金型潤滑剤の噴出により潤滑剤塗布口の縁部に付着した金型潤滑剤及びダイプレート上を摺動するフィーダーボックスに縁部に付着した金型潤滑剤は、粉末成形体を作製する一サイクル毎に除去されるので、次々に付着した金型潤滑剤が塊となり、ダイの凹所内に落下するのを防止することができる。これにより、粉末成形体の重量不良や、粉末成形体を加熱した後に研磨などの加工を施した加工体に金型潤滑剤の混入に起因する巣が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
（２）前記（１）の製造方法において、前記金型潤滑剤の除去工程において、前のサイクルで作製された粉末成形体の下面に付着している金型潤滑剤も除去するようにすることができる。ダイの凹所の底面、つまり下パンチの上面には、他の内壁に比べ多くの金型潤滑剤が塗布されることがあり、粉末成形体の重量不良や巣の発生の原因となるが、このような金型潤滑剤を除去することで、粉末成形体の重量不良や巣の発生を防止することができる。
【００１３】
（３）前記（１）又は（２）の製造方法において、作製された粉末成形体を把持するチャック部、前記潤滑剤塗布口及び前記フィーダーボックスが一体的に構成されており、前記ダイプレート上を同時に移動するものとすることができる。この場合、チャック部、潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスを一体的に移動させることができ、駆動機構を簡略化することができる。
【００１４】
（４）本発明の粉末成形体の製造装置（以下、単に「製造装置」ともいう）は、凹所を有するダイが配設されたダイプレートと、
前記凹所内に上下動自在に配設された下パンチと、
前記凹所の上方に上下動自在に配設された上パンチと、
前記ダイプレートの上面に対向して開口しており、前記凹所内に金型潤滑剤を噴出する潤滑剤塗布口と、
前記ダイプレートの上面を摺動し、前記凹所内に金属粉末を供給するフィーダーボックスと、
前記ダイプレートの下流端近傍に配設されており、前記潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスの縁部に付着した金型潤滑剤を除去する潤滑剤除去手段と
を備えており、前記潤滑剤除去手段が、駆動手段により回転されるブラシ体からなることを特徴としている。
【００１５】
本発明の製造装置では、金型潤滑剤の噴出により潤滑剤塗布口の縁部に付着した金型潤滑剤及びダイプレート上を摺動するフィーダーボックスの縁部に付着した金型潤滑剤は、潤滑剤除去手段によって、粉末成形体を作製する一サイクル毎に除去されるので、次々に付着した金型潤滑剤が塊となり、ダイの凹所内に落下するのを防止することができる。これにより、粉末成形体の重量不良や、粉末成形体を加熱した後に研磨などの加工を施した加工体に金型潤滑剤の混入に起因する巣が生じるのを防ぐことができる。
【００１６】
（５）前記（４）の製造装置において、前記フィーダーボックスは、潤滑剤塗布口の上流側に配設されており、当該フィーダーボックスの下流側端縁から前記潤滑剤塗布口に向けて板材からなるノーズ部が延設されており、当該ノーズ部の先端縁に付着した金型潤滑剤が前記潤滑剤除去手段により除去されるよう構成されていることが好ましい。この場合、ノーズの先端縁の金型潤滑剤を除去すればよいので、フィーダーボックスの縁部の金型潤滑剤を除去する場合に比べて、当該フィーダーボックスのダイプレート下流端側への移動距離を小さくすることができる。すなわち、フィーダーボックスの縁部をダイプレートの下流端近傍まで移動させなくてもフィーダーボックスに付着した金型潤滑剤を除去することができるので、当該フィーダーボックス内の金属粉末収容スペースの位置設計の自由度を高めることができ、また、フィーダーボックスのコンパクト化を図ることができる。
【００１７】
（６）前記（４）又は（５）の製造装置において、前記ダイプレートの下降によりダイ面上方に移動させられた粉末成形体を把持するチャック部を備えることができる。
【００１８】
（７）前記（６）の製造装置において、前記潤滑剤塗布口、フィーダーボックス及びチャック部が一体的に構成されており、前記ダイプレート上を同時に移動し得るように構成されていることが好ましい。この場合、チャック部、潤滑剤塗布口及びフィーダーボックスを一体的に移動させることができ、駆動機構を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の粉末成形体の製造方法及びその製造装置によれば、潤滑剤塗布口の縁部やフィーダーボックスの縁部に付着した金型潤滑剤がダイの凹所内に落下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の製造装置の一実施の形態の平面説明図である。
【図２】図１に示される製造装置の正面説明図である。
【図３】図１に示される製造装置の側面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の粉末成形体の製造方法及びその製造装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る製造装置１の平面説明図であり、図２及び図３は、それぞれ当該製造装置１の正面説明図及び側面説明図である。なお、図１〜３において、分かり易くするために一の図面で描かれている部材ないし要素を他の図面で省略していることがある。また、製造装置１により製造される粉末成形体は、製造過程において図１〜２で右側から左側へ移動するので、図１〜２の右側を上流側、左側を下流側とする。
【００２３】
本実施の形態に係る製造装置１は、ダイプレート１０と、下パンチ２０と、上パンチ３０と、潤滑剤塗布口４０と、フィーダーボックス５０と、潤滑剤除去手段であるブラシ体６０とを備えている。
【００２４】
ダイプレート１０には、下パンチ２０及び上パンチ３０とともに金型機構を構成する略円筒形状のダイ１１が配設されており、このダイ１１の凹所１１ａ内に前記下パンチ２０が配設されている。ダイ１１は図示しない油圧手段によって上下に移動され、上昇時に、当該凹所１１ａと下パンチ２０の上面２０ａとで画定される円柱形状のスペースにフィーダーボックス５０から鉄粉を主成分とする粉末が供給され、供給された粉末は上パンチ３０と下パンチ２０とにより加圧成形され短円柱形状の粉体成形体Ｗとなる。粉末成形体Ｗは、ダイプレート１０の下降によりダイ面上よりも上方に移動され、後述するチャック部７０により把持され、ダイプレート１０の下流側に移動される。
【００２５】
上パンチ３０は、前記下パンチ２０に対向して配置され、図示しない油圧手段によって上下に移動される。
【００２６】
潤滑剤塗布口４０は、脂肪酸アマイドなどからなる金型潤滑剤をダイ１１の凹所１１ａ内に噴出するためのものであり、フィーダーボックス５０の下流側に配設されている。潤滑剤塗布口４０の下面は、前記ダイプレート１０の上面１０ａに対向するように配設されており、潤滑剤塗布口４０の上端に設けられたノズル部４１から当該潤滑剤塗布口４０内に粉末状の金型潤滑剤が噴出される。ノズル４１部から噴出された金型潤滑剤は、ダイ１１の凹所１１ａの内壁面及び当該凹所１１ａ内に配設されている下パンチ２０の上面２０ａに静電塗布される。また、潤滑剤塗布口４０は、ブラケット４４を介してフィーダーボックス５０の前面５０ａに固定されている。これにより、潤滑剤塗布口４０は、フィーダーボックス５０と一体となって前後（図１〜２において左右方向）に移動可能である。
【００２７】
フィーダーボックス５０は、ダイ１１の凹所１１ａ内に粉末成形体の原料となる前記粉末を供給するためのものであり、前記潤滑剤塗布口４０の上流側に配設されている。フィーダーボックス５０は、ダイプレート１０の上面１０ａに摺動自在に配設された箱体からなっている。フィーダーボックス５０の上面に形成された接続口５１には、当該フィーダーボックス５０内に形成された粉末収容部５２に粉末を適時供給するホース５３が接続されている。本実施の形態では、粉末収容部５２に充填された粉末は、当該粉末収容部５２の下面開口を経由して自重によりダイ１１の凹所１１ａ内に供給される。
【００２８】
フィーダーボックス５０の対向する側面（図１において上下の側面）５０ｂ、５０ｃには、係合突起５４が突設されており、各係合突起５４には、油圧により駆動されるピストン（図示せず）の先端に連結されたアーム５５が係止されている。ピストンを駆動させて前記アームを移動させることにより、フィーダーボックス５０は、ダイプレート１０の上面１０ａを図１〜２において左右方向に摺動する。
【００２９】
フィーダーボックス５０の側面のうち下流側の側面である前面５０ａの下端から前記潤滑剤塗布口４０に向けて板材からなるノーズ部５６が延設されている。このノーズ部５６の下面は、ダイプレート１０の上面１０ａを摺動する。潤滑剤塗布口４０からダイ１１の凹所１１ａ内に向けて金型潤滑剤を噴出させると、その一部が、当該潤滑剤塗布口４０、及びダイ１１の凹所１１ａの上端開口縁の周辺に付着する。このうち、凹所１１ａの上端開口縁の周辺に付着した金型潤滑剤は、ダイプレート１０の上面１０ａを摺動するノーズ部５６によって剥ぎ取られて当該ノーズ部５６の先端面５６ａに付着する。この先端面５６ａに付着した金型潤滑剤及び潤滑剤塗布口４０に付着した金型潤滑剤は、後述するブラシ体６０によって、粉末成形体Ｗを製造する一サイクル毎に除去される。
【００３０】
ダイプレート１０の下流側端部近傍には、前記潤滑剤塗布口４０及びノーズ部５６の先端面５６ａに付着した金型潤滑剤を除去する潤滑剤除去手段であるブラシ体６０が配設されている。ブラシ体６０は、軸６０ａと、この軸６０ａの周面に植毛された、ナイロンなどの合成樹脂からなるブラシ６０ｂとで構成されている。ブラシ体６０は、当該ブラシ体６０の側方に配設されたモータ６１により回転させられる。ブラシ体６０の下方には、当該ブラシ体６０により除去された金型潤滑剤を収集する収集ボックス６３が配設されている。この収集ボックス６３は、上部が開放されており、開放された開口内に前記ブラシ体６０が配置されている。また、収集ボックス６３の下部は先細にされており、先端部に形成された排出口６４は、一端が図示しない吸引手段に接続された吸引管６５の他端が接続されている。収集ボックス６３内に落下し、吸引手段により吸引された金型潤滑剤は、吸引手段の手前に配設された回収ケース（図示せず）内に回収され、適宜再利用される。
【００３１】
ダイ１１の凹所１１ａを中心としてダイプレート１０の両側部（図１において上下の側部）には、下パンチ２０と上パンチ３０とで加圧成形され、下パンチ２０により相対的にダイ１１から押し上げられた短円柱形状の粉末成形体Ｗを把持するチャック部７０が配設されている。各チャック部７０は、粉末成形体の周面と当接し得るワークチャック７１と、このワークチャック７１を粉末成形体に向かう方向及び当該粉末成形体から離間する方向に移動させる駆動部７２とを備えている。各チャック部７０は、サポート部材７３を介してフィーダーボックス５０の前面５０ａに固定されている。これにより、チャック部７０及びフィーダーボックス５０は一体となって前後に移動可能である。また、前述したように、潤滑剤塗布口４０はフィーダーボックス５０と一体となっている。したがって、チャック部７０、潤滑剤塗布口４０及びフィーダーボックス５０は、一体的に構成されており、同時に移動可能である。
【００３２】
次に前述した製造装置１により粉末成形体Ｗを製造する方法について説明する。
（１）図１〜２は、フィーダーボックス５０が最も上流側に位置する基準状態を示している。この状態では、前のサイクルで製造され、下パンチ２０により相対的にダイ１１から押し上げられた粉末成形体Ｗがチャック部７０により把持されている。まず、ピストンを駆動させてアーム５５を前方へ押し出し、潤滑剤塗布口４０をダイ１１の凹所１１ａの上方まで移動させる。
【００３３】
（２）ついで、潤滑剤塗布口４０から金型潤滑剤をダイ１１の凹所１１ａ内に噴出させる。噴出された金型潤滑剤は、そのほとんどがダイ１１の凹所１１ａの内壁及び下パンチ２０の上面２０ａに静電塗布されるが、一部は、潤滑剤塗布口４０、及びダイ１１の凹所１１ａの上端開口縁の周辺に付着する。
【００３４】
（３）ついで、さらにピストンを駆動させてアーム５５を前方へ押し出し、フィーダーボックス５０の粉末収容部５２をダイ１１の凹所１１ａの上方まで移動させる。これにより、粉末収容部５２内の粉末は、当該粉末収容部５２の下面開口より自重によって前記ダイ１１の凹所１１ａ内に落下し、当該凹所１１ａ内が粉末により充填される。フィーダーボックス５０の粉末収容部５２をダイ１１の凹所１１ａの上方まで移動する際、フィーダーボックス５０のノーズ部５６は、ダイ１１の凹所１１ａの上端開口縁の周辺に付着している金型潤滑剤を剥ぎ取り、剥ぎ取られた金型潤滑剤はノーズ部５６の先端面５６ａに付着する。また、チャック部７０により把持されていた粉末成形体Ｗ（前のサイクルで製造された粉末成形体）は、ブラシ体６０の上方を通過し、その際、ブラシ体６０のブラシ６０ｂによって粉末成形体Ｗの下面に付着している金型潤滑剤が除去される。ダイ１１の凹所１１ａの底面、つまり下パンチ２０の上面２０ａには、他の内壁に比べ多くの金型潤滑剤が塗布されることがあり、粉末成形体Ｗの重量不良や巣の発生の原因となるが、このような金型潤滑剤を除去することで、粉末成形体Ｗの重量不良や巣の発生を防止することができる。
【００３５】
（４）ついで、さらにピストンを駆動させてアーム５５を前方へ押し出し、ノーズ部５６の先端面５６ａがブラシ体６０の上方に位置するまでフィーダーボックス５０を移動させる。これにより、潤滑剤塗布口４０に付着した金型潤滑剤、及びノーズ部５６の先端面５６ａに付着した金型潤滑剤は、回転するブラシ６０ｂにより除去されて、収集ボックス６３内に落下する。また、ノーズ部５６の先端面５６ａがブラシ体６０の上方に位置したときに、装置は一旦動きを停止し、その際、チャック部７０による粉末成形体Ｗの把持が解放され、当該粉末成形体Ｗは図示しないコンベア上に載置され、焼きなまし、焼結などの次工程に送られる。
【００３６】
（５）ついで、ピストンを後退させてフィーダーボックス５０などを前記基準状態まで戻す。ダイ１１の凹所１１ａ内には前記工程（３）において粉末が充填されている。潤滑剤塗布口４０が当該凹所１１ａよりも上流側に移動した時点で上パンチ３０が下降し、凹所１１ａ内の粉末を加圧成形する。この上パンチ３０による加圧成形は、フィーダーボックス５０などの基準状態への復帰動作とは並行して行われる。加圧成形後、上パンチ３０は上方へ退避し、ついでダイプレート１０の下降により粉末成形体Ｗがダイ面上よりも上方に移動され、この粉末成形体Ｗを基準状態に復帰したチャック部７０が把持する。
以上の（１）〜（５）の工程により粉末成形体Ｗを製造する一サイクルが終了する。
【００３７】
〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【００３８】
例えば、前述した実施の形態では、粉末成形体の原料となる粉体を自重によりダイの凹所内に供給しているが、粉末吸い込み給粉などの公知の供給機構を用いて粉末を凹所内に供給することができる。
【００３９】
また、前述した実施の形態では、潤滑剤塗布口として略円筒形状の部材を採用しているが、ダイの凹所内に金型潤滑剤を供給することができるかぎり、当該凹所の形状に応じて種々の形状のものを用いることができる。
【００４０】
また、前述した実施の形態では、板状のノーズ部を用いてダイの凹所の上端開口縁の周辺に付着した金型潤滑剤を剥ぎ取っているが、これに限らず、例えばダイプレートの上面を摺動する棒状の部材を潤滑剤塗布口の上流側に配設することもできる。
【００４１】
また、前述した実施の形態では、潤滑剤塗布口の縁部などに付着した金型潤滑剤を除去する手段として、円柱形状のブラシ体を用いているが、例えば面内方向に移動可能にされた平面ブラシを用いることもできる。さらに、機械的な接触による除去以外に、エアの吹き付けにより金型潤滑剤を除去することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１      製造装置
１０      ダイプレート
１０ａ    上面
１１      ダイ
１１ａ    凹所
２０      下パンチ
２０ａ    上面
３０      上パンチ
４０      潤滑剤塗布口
５０      フィーダーボックス
５０ａ    前面
５１      粉末収容部
５５      アーム
６０      ブラシ体（潤滑剤除去手段）
６０ａ    軸
６０ｂ    ブラシ
６３      収集ボックス
７０      チャック部
【図１】
0005403468.tif 000002
【図２】
0005403468.tif 000003
【図３】
0005403468.tif 000004