(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯を有する歯車部に軸部が一体に設けられた微小歯車の粉末成形体を成形する方法であって、
前記歯車部を形成する歯車部孔を有する歯車部ダイスと、
前記軸部を形成する軸部孔を形成し、該軸部孔を中心に径方向外側に移動して分割可能とされた複数の可動分割ダイスからなる軸部ダイスと、
を備えた押し型を用い、
前記歯車部ダイスと、前記複数の可動分割ダイスを合体させた前記軸部ダイスとを軸方向に積層して組み合わせることにより、前記歯車部孔と前記軸部孔とを連通させて前記微小歯車の形状に応じたキャビティを形成し、
次いで、該キャビティに、金属粉末に熱可塑性樹脂とワックスからなるバインダを４０〜６０体積％の比率で添加し混練した可塑性を有する原料を充填し、
次いで、前記キャビティに充填された前記原料をパンチで加圧して、前記歯車部に前記軸部が一体に設けられた前記微小歯車の粉末成形体を成形し、
次いで、前記軸部ダイスを前記複数の可動分割ダイスに分割して、これら可動分割ダイスを前記粉末成形体の前記軸部から離間させ、
次いで、前記粉末成形体の前記歯車部を、該歯車部の端面に当接させた抜き出し部材により前記歯車部ダイスの前記歯車部孔から軸方向に抜き出す
ことを特徴とする微小歯車の粉末成形体成形方法。
【請求項２】
前記微小歯車は、前記軸部が前記歯車部の両端面に設けられており、
これに応じて、前記押し型の前記軸部ダイスは、前記歯車部ダイスを挟んで該歯車部ダイスの両側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の微小歯車の粉末成形体成形方法。
【請求項３】
前記微小歯車は、前記軸部が前記歯車部の一端面のみに設けられており、
これに応じて、前記押し型の前記軸部ダイスは、前記歯車部ダイスの片側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の微小歯車の粉末成形体成形方法。
【請求項４】
前記微小歯車の前記軸部は、径の異なる段付き軸部であり、
これに応じて、前記軸部ダイスを、異なる径に対応して複数有し、かつ、これら複数の軸部ダイスが軸方向に積層されて配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微小歯車の粉末成形体成形方法。
【請求項５】
前記微小歯車における前記歯車部の外径が０．３〜１ｍｍ、該歯車部のモジュール（ピッチ円直径／外歯の歯数）が０．０１〜０．１であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微小歯車の粉末成形体成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金法により、金属粉末にバインダを添加した可塑性原料から、軸部を一体に有する微小歯車を製造するプロセスにおいて、原料を微小歯車に近似する形状に押し型成形する粉末成形体成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル家電製品や先端医療機器、あるいはＩＴ機器等の生産分野においては、デバイスの小型化・高機能化に伴い、構成部品に対する小型化・薄肉化の要求が益々高まってきており、元来が小型・薄肉のいわゆる微小部品にあっても、さらなる小型化・薄肉化が要求されてきている。この種の微小部品を製造するには、従来の一般部品の製造方法である機械加工や放電加工の他に、半導体デバイスの製造プロセスなどの利用も検討されているが、上記粉末冶金法は、高精度で、かつ、大量に製造することができる点で大いに有効とされている。
【０００３】
粉末冶金法は、原料粉末を製品に近似した形状に加圧成形して粉末成形体を成形し、次いでこの粉末成形体を焼結して所望形状の製品を得る方法である。ここで、粉末成形体を成形する方法としては、押し型内に形成したキャビティに原料粉末を充填し、この原料粉末をパンチで一軸方向に加圧して圧縮成形する押し型成形法と、原料粉末に多量のバインダ（樹脂とワックスなど）を混練した可塑性原料を金型内のキャビティに射出して充填する射出成形法に大別される。押し型成形法で得られた粉末成形体は、ほぼそのままの状態で焼結工程に移されるが、射出成形法で得られた粉末成形体は、加熱によりバインダが除去されてから焼結工程に移される。
【０００４】
上記押し型成形法は、粉末成形体をほぼ直接焼結工程に移すことができるため、製造時間が比較的短いといった利点があるものの、きわめて薄肉な部分（例えば０．１〜０．３ｍｍ程度の肉厚）を成形する場合、その薄肉部を形成する押し型側の狭小な空間への原料粉末の充填が困難とされている。この問題は、原料粉末の粒径を小さいものとすることで解決されると考えられるが、この方策では、原料粉末の流動性が低下して充填性が低下するといった新たな問題を招く。
【０００５】
一方、上記射出成形法は、単純な押し型構造では造形が困難なアンダーカット部分を有する形状のものでも成形可能であるという利点を有する。しかしながら、射出充填時の加圧力のみで原料をキャビティに充填するため、金型側の狭小な空間に原料が充填されにくい場合がある。また、原料を金型の外部から内部に導入しながら射出充填するため、原料の導入経路での圧力損失が生じ、これによっても原料の充填が不十分になる可能性がある。そこで、射出充填時の高圧化やバインダの増量による流動性の向上が検討されるが、射出充填時の高圧化は、バインダと原料粉末の分離を引き起こして流動しやすいバインダのみが先に金型の狭小な空間に充填されて良好な原料粉末の充填ができなくなる他、型の締め付け圧力も射出充填の高圧化にしたがい増加させなければならないため装置の大型化を招き、また、バインダの増量は焼結後の寸法収縮率を増大させて変形の問題を惹起する。
【０００６】
そこで、上記の押し型成形法と射出成形法が抱える欠点を補い、薄肉な部分を有する微小部品を高精度に成形することができる方法が提案された（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４４５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載される粉末成形体の成形方法は、上記射出成形法における可塑性原料を、製品形状を形成し得る押し型内に充填し、この原料をパンチで加圧するといった方法である。すなわち、押し型成形法と射出成形法とを組み合わせた方法であり、きわめて薄い肉部を製造することができるものである。
【０００９】
ところで、上記可塑性原料が加圧されてなる粉末成形体は、バインダが多量に混入されているため、原料粉末を加圧して得た通常の押し型成形法での粉末成形体よりも強度が低いといった特性を有する。このため、上記特許文献１に記載されるコップ状といったような比較的単純な形状のものの場合は、粉末成形体を損傷させることなく押し型から抜き出すことができるが、複数の歯部を有する微小歯車の粉末成形体を成形した場合には、押し型から抜き出す際に歯部が崩れるなどの損傷が生じやすく、健全な粉末成形体を得にくいといった問題が生じる。粉末成形体を抜き出しやすくするためには、抜きテーパを設けるといった手法があるが、微小部品では抜きテーパを確実に設けることは困難である。また、微小歯車の場合、微小であるが故に軸部を精度良く取り付けることが難しく、したがって軸部を一体に有する軸付き歯車として成形することが有効である。ところが、軸部を一体に有する歯車を成形する場合、微小な歯部が形成されたダイスに摺動自在に嵌合するパンチを作製することが難しく、ダイスと摺動自在に嵌合する多段パンチを用いる通常の押し型成形法とは異なる成形方法が求められる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、歯車部の外歯を損傷させることなく粉末成形体を型から円滑に抜き出すことができるとともに、軸部が一体に設けられた微小歯車の粉末成形体を上記可塑性原料から押し型成形法によって所望形状に高精度で成形することができる粉末成形体成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の微小歯車の粉末成形体成形方法は、外歯を有する歯車部に軸部が一体に設けられた微小歯車の粉末成形体を成形する方法であって、前記歯車部を形成する歯車部孔を有する歯車部ダイスと、前記軸部を形成する軸部孔を形成し、該軸部孔を中心に径方向外側に移動して分割可能とされた複数の可動分割ダイスからなる軸部ダイスとを備えた押し型を用い、前記歯車部ダイスと、前記複数の可動分割ダイスを合体させた前記軸部ダイスとを軸方向に積層して組み合わせることにより、前記歯車部孔と前記軸部孔とを連通させて前記微小歯車の形状に応じたキャビティを形成し、次いで、該キャビティに、金属粉末に熱可塑性樹脂とワックスからなるバインダを４０〜６０体積％の比率で添加し混練した可塑性を有する原料を充填し、次いで、前記キャビティに充填された前記原料をパンチで加圧して、前記歯車部に前記軸部が一体に設けられた前記微小歯車の粉末成形体を成形し、次いで、前記軸部ダイスを前記複数の可動分割ダイスに分割して、これら可動分割ダイスを前記粉末成形体の前記軸部から離間させ、次いで、前記粉末成形体の前記歯車部を、該歯車部の端面に当接させた抜き出し部材により前記歯車部ダイスの前記歯車部孔から軸方向に抜き出すことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る微小歯車は、外歯を有する歯車部の軸心に軸部が一体に設けられたものであり、外歯の１つ１つの歯部はきわめて薄肉であるとともに、歯部間の間隔もきわめて狭小である。本発明の成形方法は、可塑性原料を押し型成形法で加圧して粉末成形体を成形するものであって、原料の変形能が高く、微細な隙間に原料を入り込ませることができるため、上記のような微小歯車の粉末成形体を、押し型内において所望形状に高精度で成形することができる。
【００１３】
また、本発明では、成形した粉末成形体を押し型から抜き出す際には、まず、微小歯車の軸部を形成する軸部ダイスを、複数の可動分割ダイスに分割し、成形された軸部から離間させる。これにより、歯車部のみを型（歯車部ダイス）に接触している状態とすることができ、したがって型（歯車部ダイス）に摺動自在に嵌合するパンチを不要とすることができる。この後、歯車部を歯車部ダイスの歯車部孔から抜き出すことにより粉末成形体を抜き出すことができるが、この際には、歯車部の端面に当接させた抜き出し部材により歯車部を軸方向に抜き出す。すなわち、抜き出し部材により歯車部を直接支持しながら歯車部を歯車部孔から抜き出すため、外歯を損傷させることなく粉末成形体を押し型から円滑に抜き出すことができる。
【００１４】
本発明に係る微小歯車は、前記軸部が前記歯車部の両端面に設けられた形状であり、これに応じて、前記押し型の前記軸部ダイスは、前記歯車部ダイスを挟んで該歯車部ダイスの両側に配設されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る微小歯車は、前記軸部が前記歯車部の一端面のみに設けられた形状であり、これに応じて、前記押し型の前記軸部ダイスは、前記歯車部ダイスの片側に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る微小歯車の前記軸部は、径の異なる段付き軸部であり、これに応じて、前記軸部ダイスを、異なる径に対応して複数有し、かつ、これら複数の軸部ダイスが軸方向に積層されて配設されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る微小歯車においては、前記歯車部の外径が０．３〜１ｍｍ、該歯車部のモジュール（ピッチ円直径／外歯の歯数）が０．０１〜０．１であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、軸部が一体に設けられた微小歯車の粉末成形体を可塑性原料から押し型成形法によって所望形状に高精度で成形することができる。また、押し型から粉末成形体を抜き出す際に、歯車部の外歯を損傷させることなく円滑に抜き出すことができる。これらの結果、健全な微小歯車の粉末成形体を好適に成形することができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態で成形する粉末成形体から得られる軸付き微小歯車を示す（ａ）側面図、（ｂ）平面図である。
【図２】一実施形態の成形方法の、型締めから原料の加圧成形までの過程を示す断面図である。
【図３】一実施形態の成形方法の、型開きから粉末成形体の取り出しまでの過程を示す断面図である。
【図４】一実施形態の成形方法で用いる金型の下型を示す分解斜視図である。
【図５】下型のイジェクトピンおよび下パンチを示す平面図である。
【図６】微小歯車の他の形状例を示す側面図であって、（ａ）段付き軸部を有する微小歯車、（ｂ）歯車の片側のみに軸部を有する微小歯車である。
【図７】段付き軸部を有する微小歯車の成形過程を示す断面図である。
【図８】片側軸部の微小歯車の成形過程を示す断面図であって、軸部を下方に成形する場合を示す。
【図９】片側軸部の微小歯車の成形過程を示す断面図であって、軸部を上方に成形する場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）微小歯車
図１は、一実施形態の成形方法によって成形した粉末成形体を焼結して得られる微小歯車（以下、歯車）の形状を示している。この歯車１は、複数の歯部１４からなる外歯１５が外周面に形成された歯車部１３と、この歯車部１３の両端面に、歯車部１３の軸心と同心状、かつ、一体に形成された２つの円柱状の軸部１１，１２とを有している。軸部１１，１２の長さおよび外径は同一であり、以下、一方（図１（ａ）で上側）を第１軸部１１、他方を第２軸部１２とする。第１軸部１１、第２軸部１２とも、先端には山形状の凸部１１ａ，１２ａをそれぞれ有している。
【００２１】
歯車１の寸法は、例えば歯車部１３の外径が０．３〜１ｍｍ、各軸部１１，１２の外径が０．１〜０．９ｍｍ、歯車部１３のモジュール（ピッチ円直径／歯部１４の数）が０．０１〜０．１といった寸法が挙げられる。
【００２２】
（２）金型の構成
図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）は、一実施形態に係る金型によって歯車１の粉末成形体を成形するプロセスを示している。金型は、上型５と下型（押し型）６に分けられる。
【００２３】
（２−１）上型
上型５は、図２に示すように、上ラム５１と、上ラム５１の下面に配設されて鉛直下方に延びる円柱状の上パンチ５２とを備えている。上パンチ５２は上パンチ押さえ５３によって上ラム５１の下面に固定されている。上パンチ５２は、歯車１の第１軸部１１の外径に対応した外径を有している。上パンチ５２の下端面には、歯車１の第１軸部１１の凸部１１ａを形成するための凹部５２ａが形成されている。
【００２４】
（２−２）下型
下型６は、図２に示すように、第１軸部ダイス６１と第２軸部ダイス６２との間に歯車部ダイス６３が挟まれ、第２軸部ダイス６２の下方に下ダイス６４が配設され、下ダイス６４に、イジェクトピン６５と下パンチ６６が設けられた構成である。各ダイス６１〜６４は、水平な状態で積層されている。下型６においては、歯車部ダイス６３内で歯車１の歯車部１３が形成され、第１軸部ダイス６１内で歯車１の第１軸部１１が形成され、第２軸部ダイス６２内で歯車１の第２軸部１２が形成される。
【００２５】
図４は、下型６を分割した状態を示している。同図に示すように、歯車部ダイス６３には、上下方向に貫通する歯車部孔６３１が形成されている。この歯車部孔６３１の断面形状および寸法は歯車部１３の外歯１５の外形に対応しており、すなわち歯車部孔６３１の内周面には、外歯１５に対応した内歯６３５が形成されている。歯車部ダイス６３の厚さは、歯車１の歯車部１３に対応する厚さを有しており、すなわち歯車部孔６３１は歯車部１３の高さに対応する深さを有している。歯車部ダイス６３は、図示せぬダイスプレートなどに固定されており、歯車部孔６３１は上型５の上パンチ５２と同心状に配置されている。
【００２６】
第１軸部ダイス６１は、左右方向に２分割する左右一対の第１可動分割ダイス６１２によって構成される。各第１可動分割ダイス６１２は、粉末成形体の成形時に、互いに対向する合わせ面６１３が当接されて合体状態とされるもので、各合わせ面６１３には、当接した状態で、第１軸部１１の外径に対応する内径の第１軸部孔６１１（図２参照）を形成する断面半円弧状の切欠き６１４がそれぞれ形成されている。
【００２７】
左右の第１可動分割ダイス６１２は、左右方向に移動可能に設置されており、合わせ面６１３が当接されて合体し第１軸部ダイス６１が構成された状態で、２つの切欠き６１４が同心状に合わせられ、上下方向に貫通する１つの第１軸部孔６１１が形成される。この第１軸部孔６１１には、上記上型５の上パンチ５２が摺動自在に挿入される。左右の第１可動分割ダイス６１２は、合体状態から、第１軸部孔６１１を中心に左右方向（径方向外側）にそれぞれ移動して分割が可能となっている。左右の第１可動分割ダイス６１２の厚さ、すなわち各切欠き６１４の深さ（第１軸部孔６１１の長さとなる）は、歯車１の第１軸部１１の長さよりもある程度長く設定されている。
【００２８】
また、第２軸部ダイス６２は、第１軸部ダイス６１と同様の構成を有しており、合わせ面６２３に断面半円弧状の切欠き６２４が形成された左右一対の第２可動分割ダイス６２２によって構成される。左右の第２可動分割ダイス６２２の合わせ面６２３が当接されて合体すると、両者の切欠き６２４が同心状に合わせられ、上下方向に貫通する１つの第２軸部孔６２１が形成される（図２参照）。この第２軸部孔６２１の内径は、歯車１の第２軸部１２の外径に対応している。左右の第２可動分割ダイス６２２は、合体状態から、第２軸部孔６２１を中心に左右方向（径方向外側）にそれぞれ移動し、分割が可能となっている。左右の第２可動分割ダイス６２２の厚さ、すなわち各切欠き６２４の深さ（第２軸部孔６２１の長さとなる）は、歯車１の第２軸部１２の長さと同等に設定されている。
【００２９】
下ダイス６４には、円筒状の内周面を有するイジェクトピンガイド孔６４１が上下方向に貫通して形成されている。下ダイス６４は、上記ダイスプレートなどに固定されており、イジェクトピンガイド孔６４１は、歯車部ダイス６３の歯車部孔６３１と同心状に配置されている。
【００３０】
イジェクトピンガイド孔６４１には、中空状のイジェクトピン６５が摺動自在に挿入される。イジェクトピン６５は、図５に示すように、断面の外縁が、歯車部１３の外歯１５の外縁と概略的に近似する形状であり、かつ、寸法が外歯１５よりも僅かに小さく形成されている。イジェクトピン６５は、外歯１５の歯部１４に対応する歯部６５１が、歯車部孔６３１の内歯６３５と位相が揃うようにセットされ、歯部６５１の歯先がイジェクトピンガイド孔６４１の内周面に摺動して該イジェクトピンガイド孔６４１に挿入される。なお、イジェクトピンガイド孔６４１はイジェクトピン６５を上下方向に沿って真っ直ぐガイドできる孔であればよく、図示例のように単なる円筒状の他には、例えば断面形状がイジェクトピン６５に対応した歯車状であってもよい。
【００３１】
イジェクトピン６５の軸心には円筒状の下パンチ挿入孔６５２が形成されており、この下パンチ挿入孔６５２に、円柱状の下パンチ６６が摺動自在に挿入される。下パンチ６６の上端面には、歯車１の第２軸部１２の凸部１２ａを形成するための凹部６６ａが形成されている（図２（ａ）参照）。
【００３２】
なお、図示は省略しているが、上記下型６には、内部に充填された可塑性原料を加熱して流動性を高めるための加熱手段と、その原料が加圧されて成形された粉末成形体を冷却する冷却手段を備えている。
【００３３】
（３）成形
次に、上記金型を用いて歯車１の粉末成形体を成形する手順を説明する。
（３−１）型締めによるキャビティ形成
はじめに、図２（ａ）に示すように、下型６の型締めを行う。すなわち、左右の第１可動分割ダイス６１２を合体させて第１軸部ダイス６１を構成し、左右の第２可動分割ダイス６２２を合体させて第２軸部ダイス６２を構成する。各軸部ダイス６１，６２の各軸部孔６１１，６２１は、歯車部ダイス６３の歯車部孔６３１および下ダイス６４のイジェクトピンガイド孔６４１と同心状に配置され、かつ、歯車部孔６３１と各軸部孔６１１，６２１とが連通した状態となる。
【００３４】
また、イジェクトピン６５を、下ダイス６４のイジェクトピンガイド孔６４１に上端面が第２軸部ダイス６２の下面に当接するまで挿入し、さらに下パンチ６６を、イジェクトピン６５の内部に上端面が第２軸部ダイス６２の下面に当接するまで挿入する。この型締めにより、下型６内には、歯車部孔６３１と各軸部孔６１１，６２１が連通した空間であって、下パンチ６６により下方が閉塞されたキャビティ１０が形成される。このキャビティ１０は、歯車１の外形に対応した形状に形成される。
【００３５】
（３−２）原料投入
下型６は予め上記加熱手段により適宜な保温温度に保温されている。そして、図２（ｂ）に示すように、第１軸部ダイス６１の第１軸部孔６１１の上部開口から、キャビティ１０に原料Ｐを適量投入する。原料Ｐは、鉄粉等の金属粉末に、熱可塑性樹脂とワックスからなるバインダを例えば４０〜６０体積％の比率で添加し混練した可塑性を有するものが用いられる。原料Ｐの形態は特に限定はされず、粉末状やペレット状のものが用いられる。下型６の保温温度は、バインダに添加されるワックスの軟化点よりも高く、かつ、バインダに添加される熱可塑性樹脂の軟化点よりも低い温度に設定される。なお、熱可塑性樹脂は、軟化点が例えば１６０〜１７０℃程度のものが用いられ、また、ワックスは、軟化点が例えば６０℃程度のものが用いられる。この場合、上記保温温度は１２０℃程度とされる。
【００３６】
（３−３）加圧成形
次に、原料Ｐの加圧成形に移るが、そのためには上記加熱手段により下型６を加熱してキャビティ１０内の原料を成形温度に加熱する。成形温度は、原料Ｐの熱可塑性樹脂の軟化点以上である。そして、図２（ｃ）に示すように、上型５を下降させ、上パンチ５２の下端部を第１軸部孔６１１に挿入し、これによってキャビティ１０内の原料Ｐを所定荷重で軸方向に加圧する。キャビティ１０内の原料Ｐは、下降する上パンチ５２によって圧縮されることにより塑性変形しながらキャビティ１０の形状、すなわち歯車１の形状に造形され、歯車１に近似した形状を有する所定密度の粉末成形体１Ａに成形される。
【００３７】
（３−４）型開き
次に、下型６を型開きするが、その前に、上記加熱手段による加熱を停止するとともに、上記冷却手段により下型６を冷却して、キャビティ１０内の粉末成形体１Ａの温度を上記保温温度程度まで下げる。したがって粉末成形体１Ａにあっては、バインダのワックスは軟化しているものの、可塑性樹脂は硬化した状態となる。
【００３８】
続いて上型５を上昇させて上パンチ５２を第１軸部孔６１１から抜き出し、上型５を上方に退避させる。続いて、図３（ａ）に示すように、第１軸部ダイス６１と第２軸部ダイス６２を型開きする。すなわち、左右の第１可動分割ダイス６１２と左右の第２可動分割ダイス６２２をそれぞれ分割する。各可動分割ダイス６１２，６２２は、歯車部孔６３１が開放して粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａの両端面が露出するまで分割する。粉末成形体１Ａは、歯車部１３Ａが歯車部ダイス６３に拘束された状態で保持され、かつ、第２軸部１２Ａの下端部が下パンチ６６に支持された状態となっている。
【００３９】
（３−５）粉末成形体の抜き出し
各軸部ダイス６１，６２を分割したら、図３（ｂ）に示すように、イジェクトピン６５を上昇させ、粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａを歯車部ダイス６３の歯車部孔６３１から上方に抜き出す。イジェクトピン６５が上昇すると、その上端面が、図５に示すように、粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａの下端面に当接する。この状態からイジェクトピン６５がさらに上昇することにより、イジェクトピン６５は粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａを押し上げ、これによって歯車部１３Ａが歯車部孔６３１から軸方向に抜き出される。歯車部１３Ａが歯車部孔６３１から抜き出されたら、粉末成形体１Ａは下型６による拘束から解放され、図３（ｃ）に示すように外部に取り出すことができる。粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａが歯車部孔６３１から抜き出される時には、歯車部１３Ａの外歯が歯車部孔６３１の内歯６３５に摺動するが、軟化しているワックスの作用で円滑に抜き出される。
【００４０】
（４）作用効果
上記一実施形態の成形方法は、バインダを多量に含む可塑性原料Ｐを、下型６内のキャビティ１０に充填し、上パンチ５２で加圧して圧縮するといった押し型成形法であるため、原料Ｐの変形能が高く、微細な隙間に原料Ｐを入り込ませることができる。したがって、きわめて小型の部品であって、外歯１５の各歯部１４の肉厚および歯部１４間の間隔がきわめて狭小である歯車１の粉末成形体１Ａを、所望形状に高精度で成形することが可能である。
【００４１】
また、成形した粉末成形体１Ａを下型６から抜き出す際には、まず、上下の軸部ダイス６１，６２を左右に分割し、成形された各軸部１１Ａ，１２Ａから離間させることにより、歯車部１３Ａのみが歯車部ダイス６３に接触している状態となる。したがって型（歯車部ダイス６３）に摺動自在に嵌合するパンチを不要とすることができる。この後、粉末成形体１Ａの歯車部１３Ａの下端面に当接させたイジェクトピン６５により、歯車部１３Ａを軸方向に抜き出すことにより粉末成形体１Ａを下型６から取り出すことができるが、この際には、図５に示すように歯車部１３Ａの特に歯部の根元がイジェクトピン６５で直接支持されながら抜き出されるため、歯車部１３Ａの外歯を損傷させることなく円滑に抜き出すことができる。これらの結果、健全な歯車１の粉末成形体１Ａを好適に成形することができるといった効果を奏する。
【００４２】
（５）歯車の他の形状
上記歯車１の形状は本発明に係る成形方法で得られる一例であり、この他には、図６に示す形状の歯車を本発明は好適に成形することができる。
【００４３】
（５−１）段付き軸部を有する歯車
上記歯車１の各軸部１１，１２は径が均一であったが、軸部の径が異なる段付き軸部を有する歯車の粉末成形体を成形する場合を説明する。図６（ａ）の歯車２は、上記第１軸部１１が、歯車部１３側が太く、先端側が細い段付き軸部となっている。すなわち、第１軸部１１は、大径軸部１１７と小径軸部１１８とを有している。
【００４４】
この歯車２の粉末成形体を成形する下型６の第１軸部ダイス６１は、図７に示すように上下に分割されたものとし、大径軸部１１７に対応した大径側ダイス６７と、小径軸部１１８に対応した小径側ダイス６８とで構成する。これら各ダイス６７，６８は、第１軸部ダイス６１と同様に、左右に分割される可動分割ダイス６７２，６８２で構成され、これら可動分割ダイス６７２，６８２をそれぞれ合体した状態で、大径軸部１１７を形成する大径軸部孔６７１、および小径軸部１１８を形成する小径軸部孔６８１がそれぞれ形成される。各可動分割ダイス６７２，６８２の合わせ面には、大径軸部孔６７１および小径軸部孔６８１を形成する断面半円弧状の切欠き６７４，６８４がそれぞれ形成されている。一方、上型５の上パンチ５４は、小径軸部孔６８１に摺動自在に挿入されるように先端部が小径となっている。
【００４５】
歯車２の粉末成形体を成形するには、図７（ａ）に示すように、上記第２軸部ダイス６２とともに、大径側ダイス６７および小径側ダイス６８を合体させ、下型６内に歯車２に応じた形状のキャビティ２０を形成する。次いで、上記と同様にキャビティ２０内に原料を投入して、図７（ｂ）に示すように上型５を下降させて上パンチ５４により原料を加圧・圧縮して粉末成形体２Ａを成形する。この後、図７（ｃ）に示すように第２軸部ダイス６２、大径側ダイス６７および小径側ダイス６８を分割して型開きした後、イジェクトピン６５により粉末成形体２Ａの歯車部１３Ａを歯車部ダイス６３から抜き出して、粉末成形体２Ａを取り出す。
【００４６】
（５−２）歯車部の片側に軸部を有する歯車
上記歯車１，２は歯車部１３の両側に軸部（第１軸部１１と第２軸部１２）が一体に設けられているが、図６（ｂ）の歯車３のように、軸部（ここでは上記第２軸部１２とする）が歯車部１３の一端面のみに設けられた形状のものであっても、本発明を適用して粉末成形体を成形することができる。この場合には、図８（ａ）に示すように、下型６は上記第１軸部ダイス６１が省略され、歯車部ダイス６３の歯車部孔６３１は歯車部１３の高さよりもやや深く形成されている。一方、上型５の上パンチ５５の外周面は、歯車部１３の外歯１５に対応した寸法および形状の外歯状に形成されており、歯車部孔６３１に摺動自在に挿入される。
【００４７】
歯車３の粉末成形体を成形するには、図８（ａ）に示すように、第２軸部ダイス６２を合体させ、下型６内に歯車３に応じた形状のキャビティ３０を形成する。この後は、上記方法と同様にキャビティ３０内に原料を投入して、図８（ｂ）に示すように上型５を下降させて上パンチ５５により原料を加圧・圧縮して粉末成形体３Ａを成形し、図８（ｃ）に示すように第２軸部ダイス６２を分割して型開きした後、イジェクトピン６５により粉末成形体３Ａの歯車部１３Ａを歯車部ダイス６３から抜き出して、粉末成形体３Ａを取り出す。
【００４８】
（５−３）軸部を上側に成形する下型
図８の下型６は、第２軸部１２を歯車部１３の下側に成形する形態であったが、図９（ａ）に示すように、上記第２軸部ダイス６２を省略し、上型５は上記上パンチ５２をそのまま用いることにより、第２軸部１２Ａを歯車部１３Ａの上側に成形して同じ形状の歯車３の粉末成形体１Ａを成形することができる。
【００４９】
この場合には、図９（ａ）に示すように第１軸部ダイス６１を合体させ、下型６内に歯車３に応じた形状のキャビティ３０を形成する。次いで、上記と同様にキャビティ３０内に原料を投入し、図８（ｂ）に示すように上型５を下降させて上パンチ５２により原料を加圧・圧縮して粉末成形体３Ａを成形し、図８（ｃ）に示すように第１軸部ダイス６１を分割して型開きした後、イジェクトピン６５により粉末成形体３Ａの歯車部１３Ａを歯車部ダイス６３から抜き出して、粉末成形体３Ａを取り出す。
【符号の説明】
【００５０】
１，２，３…微小歯車、１Ａ，２Ａ，３Ａ…粉末成形体、１０，２０，３０…キャビティ、１１…第１軸部、１２…第２軸部、１３…歯車部、１５…外歯、５…上型、５２，５４，５５…上パンチ、６…下型（押し型）、６１…第１軸部ダイス、６１１…第１軸部孔、６１２…第１可動分割ダイス、６２…第２軸部ダイス、６２１…第２軸部孔、６２２…第２可動分割ダイス、６３…歯車部ダイス、６３１…歯車部孔、６５…イジェクトピン（抜き出し部材）、６６…下パンチ、６７２…可動分割ダイス、６８２…可動分割ダイス、Ｐ…可塑性原料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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