(57)【要約】【課題】粉末を圧縮成形する圧粉成形方法において、寸法精度が優れた圧縮成形体を得る。【解決手段】枠体４４に導入された鉄系合金粉末ＰＷは、該枠体４４が、ダイ３４、下側パンチ３８及びコアロッド８２によって形成されるキャビティ３６上に変位された際、該枠体４４の開口した下面からキャビティ３６に移送される。この際の粉末移送量を、例えば、枠体４４の前進端位置（変位終了点）を設定することによって調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面が開口した枠体に粉末を供給した後、前記枠体を変位させて開口した前記下面からキャビティに前記粉末を移送し、前記キャビティに充填された粉末を圧縮して圧縮成形体を作製する圧粉成形方法であって、
予備圧縮成形体を作製して、該予備圧縮成形体における前記枠体の変位方向に沿う方向に、寸法が公差の範囲外である許容範囲外部位が存在するか否かを判定し、
前記許容範囲外部位が存在するとき、本圧縮成形体を作製する際、前記許容範囲外部位が形成された箇所への粉末移送量を、前記枠体の変位終了点を設定することによって、前記予備圧縮成形体を作製した際の粉末移送量よりも多く又は少なく設定することを特徴とする圧粉成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧粉成形方法において、前記予備圧縮成形体での前記変位終了点から離間する側の端部に、前記許容範囲外部位として、公差を超えて大寸法となる部位が形成されるとき、前記本圧縮成形体を作製する際、前記変位終了点までの距離を延長することを特徴とする圧粉成形方法。
【請求項３】
請求項１記載の圧粉成形方法において、前記予備圧縮成形体での前記変位終了点に近接する側の端部に、前記許容範囲外部位として、公差を超えて大寸法となる部位が形成されるとき、前記本圧縮成形体を作製する際、前記変位終了点までの距離を短縮することを特徴とする圧粉成形方法。
【請求項４】
下面が開口した枠体に粉末を供給した後、前記枠体を変位させて開口した前記下面からキャビティに前記粉末を移送し、前記キャビティに充填された粉末を圧縮して圧縮成形体を作製する圧粉成形方法であって、
予備圧縮成形体を作製して、該予備圧縮成形体における前記枠体の変位方向に沿う方向に、寸法が公差の範囲外である許容範囲外部位が存在するか否かを判定し、
前記許容範囲外部位が存在するとき、本圧縮成形体を作製する際、前記許容範囲外部位が形成された箇所への粉末移送量を、前記枠体の変位速度を設定することによって、前記予備圧縮成形体を作製した際の粉末移送量よりも多く又は少なく設定することを特徴とする圧粉成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末を圧縮成形して圧縮成形体を作製する圧粉成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型を用いて金属粉末等を圧縮する圧粉成形方法の１種として、ホッパから枠体へ粉末を供給し、前記枠体を前記金型のキャビティ上で振動させ、これにより該枠体における開口した下面から前記キャビティへと粉末を移送させる手法が挙げられる。このようにしてキャビティに移送された粉末は、例えば、上側パンチが該キャビティに挿入されることに伴って圧縮成形される。
【０００３】
ところで、キャビティの部位によって粉末供給量が相違すると、圧縮成形体の寸法精度が低下する。例えば、粉末供給量が多い部位では寸法が公差を超えて大きくなる一方、粉末供給量が少ない部位では寸法が公差を超えて小さくなる。これに伴い、圧縮成形体として歯車を設ける場合、貫通孔の中心と外周壁の中心との位置ずれが生じることもある。換言すれば、貫通孔が偏心して設けられることがある。
【０００４】
このような不具合が生じることを回避するべく、特許文献１〜３には、枠体に仕切板を設けてキャビティへの粉末移送量を調整することが提案されている。しかしながら、この場合、仕切板の形状や設ける位置等を、圧縮成形体の試作を繰り返して設定する必要がある。換言すれば、寸法精度が良好な圧縮成形体を作製可能とするための条件設定に長時間を要する。しかも、作製した仕切板では所望の寸法精度の圧縮成形体が得られないこともあり、この場合、新たな仕切板を作製しなければならない。
【０００５】
また、特許文献４には、枠体へ粉末を供給する供給管の位置を、枠体の変位方向に対して垂直方向に移動可能とすることが提案されている。しかしながら、この場合、前記供給管を変位させることによって、枠体の変位方向に対して垂直方向の粉末供給量を調整することで該方向の寸法精度を向上させることは可能となるものの、枠体の変位方向に沿う方向では粉末供給量を制御することができないため、該方向の寸法精度を向上させることはできない。
【０００６】
【特許文献１】実公平６−３０８１３号公報
【特許文献２】特許第３０８５５２３号公報
【特許文献３】特開平１０−３１４９９５号公報
【特許文献４】特開平６−７３０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、枠体の変位方向に沿う方向の寸法精度を簡便に向上させることが可能な圧粉成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、下面が開口した枠体に粉末を供給した後、前記枠体を変位させて開口した前記下面からキャビティに前記粉末を移送し、前記キャビティに充填された粉末を圧縮して圧縮成形体を作製する圧粉成形方法であって、
予備圧縮成形体を作製して、該予備圧縮成形体における前記枠体の変位方向に沿う方向に、寸法が公差の範囲外である許容範囲外部位が存在するか否かを判定し、
前記許容範囲外部位が存在するとき、本圧縮成形体を作製する際、前記許容範囲外部位が形成された箇所への粉末移送量を、枠体の変位終了点を設定することによって、前記予備圧縮成形体を作製した際の粉末移送量よりも多く又は少なく設定することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明においては、所定の寸法よりも公差を超えて大寸法となった部位が形成された箇所に対しては、本圧縮成形体を作製する際、予備圧縮成形体を作製した際に比して粉末移送量が少なく設定され、一方、所定の寸法よりも公差を超えて小寸法となった部位が形成された箇所に対しては、予備圧縮成形体を作製した際に比して粉末移送量が多く設定される。このように、粉末移送量を調整することにより、枠体の変位方向に沿った方向の寸法精度が優れた圧縮成形体を得ることができる。
【００１０】
粉末移送量は、例えば、予備圧縮成形体において、変位終了点から離間する側の端部に、公差を超えて大寸法となる部位が許容範囲外部位として形成されたとき、前記本圧縮成形体を作製する際、変位終了点までの距離を延長することによって調整すればよい。この場合、前記端部に移送される粉末の量が少なくなり、その結果、本圧縮成形体では、該端部で形成される部位の寸法を公差の範囲内とすることができる。
【００１１】
一方、予備圧縮成形体において、変位終了点に近接する側の端部に、公差を超えて大寸法となる部位が許容範囲外部位として形成されたときには、変位終了点までの距離を短縮すればよい。これにより、前記端部に移送される粉末の量が少なくなるので、本圧縮成形体では、該端部で形成される部位の寸法を公差の範囲内とすることができる。
【００１２】
又は、枠体の変位速度を設定することによって粉末移送量を調整するようにしてもよい。この場合、予備圧縮成形体において公差を超える大寸法部位が形成された箇所では変位速度を大きくする一方、公差を超える小寸法部位が形成された箇所では変位速度を小さくすればよい。金属粉末の移送量は、枠体の変位速度が大きい領域では少なくなり、変位速度が小さい領域では多くなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、枠体からキャビティに粉末を移送して予備圧縮成形体を先ず作製し、この予備圧縮成形体における枠体の変位方向に沿う方向に、公差を超えて所定の寸法よりも大きな大寸法部位が形成された場合、枠体の変位終了点や変位速度を調整することによって、本圧縮成形体を作製する際に粉末移送量を少なくする一方、公差を超えて所定の寸法よりも小さな小寸法部位が形成された箇所には、本圧縮成形体を作製する際に粉末移送量を多くするようにしている。このため、簡便な操作で、枠体の変位方向に沿う方向の寸法精度が良好な圧縮成形体を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る圧粉成形方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、鉄系合金粉末から図１に示す歯車１０を圧縮成形する場合を例として説明する。
【００１５】
圧縮成形体である歯車１０につき、先ず説明する。この歯車１０の中心部には貫通孔１２が設けられており、該貫通孔１２の内周壁には、内歯１４が設けられている。また、歯車１０の各端面において、貫通孔１２の近傍には、強度を確保するための下リブ１６、上リブ１８が突出形成されている。
【００１６】
さらに、歯車１０には、３箇所のボス部２０ａ〜２０ｃが側周壁から突出形成するように設けられており、各ボス部２０ａ〜２０ｃには、外歯２２ａ〜２２ｃが形成されている。すなわち、歯車１０は、内歯１４及び外歯２２ａ〜２２ｃを有する。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る圧粉成形方法を実施してこの歯車１０を作製するための圧粉成形装置につき、その全体概略正面図である図２と、要部拡大一部断面図である図３を参照して説明する。この圧粉成形装置３０は、架台３２と、該架台３２に取り付けられたダイ３４（図３参照）と、該ダイ３４とともにキャビティ３６を形成する下側パンチ３８と、架台３２の上端面に設置された枠体変位用シリンダ４０（図２参照）と、該枠体変位用シリンダ４０を構成するロッド４２の先端に連結された枠体４４と、該枠体４４に対して供給される鉄系合金粉末ＰＷを貯留するためのホッパ４６と、前記下側パンチ３８に対向する位置に配設された上側パンチ４８とを有する。
【００１８】
図２に示すように、架台３２は、台座５０と、該台座５０を構成する天井盤５２に平行に配設された第１支持盤５４、第２支持盤５６及び第３支持盤５８と、前記ダイ３４が嵌合された成形盤６０とを有する。このうち、第１支持盤５４、第２支持盤５６及び成形盤６０は、各々の各端部に挿通された連結部材６２を介して、前記天井盤５２の下方に配置された位置調整盤６４に連結されている。すなわち、該成形盤６０の位置は、位置調整盤６４を図２における上下方向に変位させることによって調整可能であり、この調整に伴って図３に示すキャビティ３６の深さが変更される。なお、第１支持盤５４と第２支持盤５６との間、第２支持盤５６と第３支持盤５８との間、及び第３支持盤５８と成形盤６０との間には、それぞれ、スペーサ６６、６８、６９（図２参照）が介在され、第１支持盤５４と第２支持盤５６との間隔、第２支持盤５６と第３支持盤５８との間隔、第３支持盤５８と成形盤６０との間隔は、これらスペーサ６６、６８、６９によってそれぞれ設定される。
【００１９】
また、第３支持盤５８には、下側パンチ３８を図２における上下方向に変位させるためのパンチ変位用シリンダ７０が支持されている。下側パンチ３８は、第３支持盤５８に設けられた貫通孔内で、パンチ変位用シリンダ７０のシリンダチューブ７２に連結されている。該パンチ変位用シリンダ７０のロッド７４の先端面は、位置決めされた第１支持盤５４に当接する。
【００２０】
図３に示すように、成形盤６０には孔部７６が設けられ、該孔部７６には前記ダイ３４が嵌合されている。ダイ３４には貫通孔７８が設けられており、この貫通孔７８内に前記下側パンチ３８の先端部が変位自在に挿入されている。そして、下側パンチ３８の中心に設けられた孔部８０には、位置決め固定されたコアロッド８２が挿入されており、コアロッド８２の側周部、ダイ３４の内周部、及び下側パンチ３８の上端面によってキャビティ３６が形成される。
【００２１】
上記したように、成形盤６０の上端面には枠体変位用シリンダ４０（図２参照）が位置決め固定されており、この枠体変位用シリンダ４０を構成するロッド４２の先端に、枠体４４が連結されている。
【００２２】
枠体４４は、下面及び上面がともに開口しており、後述するように、上面の開口から鉄系合金粉末ＰＷが導入され、下面の開口からこの鉄系合金粉末ＰＷが前記キャビティ３６に移送される。
【００２３】
枠体変位用シリンダ４０の上方には、歯車１０の原材料となる鉄系合金粉末ＰＷを収容したホッパ４６が配設されている。このホッパ４６からは、最後端に位置する枠体４４に指向して供給管８４が延在しており、該供給管８４の先端には、方向転換可能な継手８６を介してノズル８８が連結されている。
【００２４】
また、下側パンチ３８に対向する位置には、図示しない変位機構によって図２における上下方向に変位可能な上側パンチ４８が配設されている。
【００２５】
本実施の形態に係る圧粉成形方法は、以上のように構成された圧粉成形装置３０において、次のようにして実施される。
【００２６】
最初に、予備圧縮成形体としての歯車１０が作製される。すなわち、最後端に位置した枠体４４に対し、ホッパ４６から鉄系合金粉末ＰＷが供給管８４を介して導入される。所定量の鉄系合金粉末ＰＷが枠体４４に導入されると、継手８６の方向転換作用下にノズル８８が上方を向く。
【００２７】
その後、枠体変位用シリンダ４０が付勢され、ロッド４２が図２における左方、換言すれば、キャビティ３６に指向して前進動作する。枠体４４がキャビティ３６の図２における右端部上方に到達して振動すると、枠体４４の下端面が開口しているため、鉄系合金粉末ＰＷがキャビティ３６に降下し始める。すなわち、鉄系合金粉末ＰＷがキャビティ３６に移送され始める。
【００２８】
ロッド４２は、最終的に、枠体４４におけるロッド４２との連結部がキャビティ３６の図２における左端部上方を通過し、予め設定された前進端位置、換言すれば、ロッド４２の変位終了点に到達するまで変位される。これにより、キャビティ３６の全体にわたって鉄系合金粉末ＰＷが移送される。
【００２９】
ロッド４２は、変位終了点に到達した後、初期位置まで後退動作する。これにより、図３に示すように、キャビティ３６に充填された鉄系合金粉末ＰＷが露呈される。
【００３０】
そして、前記変位機構の作用下に上側パンチ４８が図２における下方へ変位してキャビティ３６に挿入され、これより、鉄系合金粉末ＰＷが下側パンチ３８及び上側パンチ４８によって押圧される。
【００３１】
前記変位機構は、上側パンチ４８をさらに下方へと変位させるように作用し、このために鉄系合金粉末ＰＷが圧縮され、その結果、図１に示す歯車１０が成形される。なお、以下においては、最初に作製されたこの歯車１０を「予備歯車」と表記する。
【００３２】
所定時間が経過した後、上側パンチ４８は、前記変位機構の作用下に、キャビティ３６から離脱する方向（図２における上方）に変位する。その後、パンチ変位用シリンダ７０が付勢され、ロッド７４の先端面が第１支持盤５４に当接しているために、該パンチ変位用シリンダ７０を構成するシリンダチューブ７２が図２における上方へ変位する。これにより下側パンチ３８が上方へ変位し、これに同伴されて予備歯車が上方へ変位する。最終的に、予備歯車がキャビティ３６から露呈する。
【００３３】
このようにして露呈した予備歯車につき、寸法を測定する。そして、予備歯車において、例えば、枠体４４の最後端（初期位置）に最も近接する側の端部で形成されたボス部２０ｂ、２０ｃ及び外歯２２ｂ、２２ｃにおける枠体４４の前進端から最も離間する箇所で形成された部位の厚みが公差を超える大寸法であり、一方、ボス部２０ａ及び外歯２２ａにおける枠体４４の前進端に最も近接する箇所で形成された部位の厚みが公差を超える小寸法であることが認められたと仮定する。すなわち、予備歯車に、枠体４４の変位方向に沿って、公差の範囲外の大寸法部位及び小寸法部位が形成されたとする。
【００３４】
次に、本圧縮成形体としての本歯車を作製する。この際、上記と同様に、所定量の鉄系合金粉末ＰＷがホッパ４６から枠体４４へ供給される。
【００３５】
そして、枠体変位用シリンダ４０の作用下に、枠体４４が図２における左方に変位する。この場合、枠体４４の前進端（変位終了点）は、予備歯車を作製した際の前進端に比して一層前方（図２における左方）に設定される。換言すれば、変位終了点までの距離が延長される。
【００３６】
枠体４４の前進端がこのように一層前方に設定されることにより、図４に示すように、枠体４４が最初に通過する側の端部、換言すれば、変位終了点から離間する側の端部では、キャビティ３６に移送される鉄系合金粉末ＰＷの量が少なくなり、その分、変位終了点に近接する側の端部では、キャビティ３６に移送される鉄系合金粉末ＰＷの量が多くなる。
【００３７】
以降は、予備歯車を作製した際と同様に圧粉成形装置３０を動作させる。これにより、本歯車が得られるに至る。
【００３８】
このように、本歯車を作製する際には、鉄系合金粉末ＰＷが、予備歯車を作製する際に、公差を超えて大寸法となった部位が形成された箇所に対して少なく供給されるとともに、公差を超えて小寸法となった部位が形成された箇所に対して多く供給される。従って、寸法が公差の範囲内である本歯車を得ることができる。
【００３９】
なお、上記とは逆に、枠体４４の最後端（初期位置）に最も近接する側の端部で形成されたボス部２０ａ及び外歯２２ａの厚みが公差を超える小寸法であり、一方、枠体４４の前進端に最も近接する側の端部で形成されたボス部２０ｃ及び外歯２２ｃの厚みが公差を超える大寸法である場合、枠体４４の前進端（変位終了点）を図２における一層右方とすればよい。換言すれば、変位終了点までの距離を短縮すればよい。
【００４０】
これにより、鉄系合金粉末ＰＷのキャビティ３６への移送量は、ロッド４２の最後端に近接する側の端部で多くなり、変位終了点に近接する側の端部で少なくなる。その結果、寸法が公差の範囲内である本歯車が得られる。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、枠体４４の変位終了点を設定するという極めて簡便な作業を行うことにより、枠体４４の変位方向に沿う方向の寸法精度が優れた本歯車を容易に成形することができる。しかも、仕切板を作製する必要がないので、コスト的にも有利である。
【００４２】
なお、上記した実施の形態では、枠体４４の変位終了点を設定することによって鉄系合金粉末ＰＷのキャビティ３６への移送量を調整するようにしているが、例えば、枠体４４が変位する際に、加速度を生じさせ、これにより移送量を調整するようにしてもよい。すなわち、予備歯車において公差を超える大寸法部位が形成された箇所では変位速度を大きくする一方、公差を超える小寸法部位が形成された箇所では変位速度を小さくすればよい。この場合、鉄系合金粉末ＰＷの移送量は、枠体４４の変位速度が大きい領域では枠体４４が早期に変位するので少なくなり、枠体４４の変位速度が小さい領域では枠体４４が比較的緩やかに変位するので多くなる。
【００４３】
いずれの場合においても、予備歯車に大寸法部位のみが形成されるときには、大寸法部位が形成された箇所への粉末供給量を少なくした分、他の箇所に鉄系合金粉末ＰＷが過剰に供給されて大寸法部位が形成されないように、枠体４４の変位終了点や加速度を調整すればよい。また、予備歯車に小寸法部位のみが形成されるときには、小寸法部位が形成された箇所への粉末供給量を多くした分、他の箇所への鉄系合金粉末ＰＷの供給量が不足して小寸法部位が形成されないように、枠体４４の変位終了点や加速度を調整する。
【００４４】
本発明は、鉄系合金粉末ＰＷから歯車１０を設ける場合に特に限定されるものではなく、他の金属粉末から他の圧縮成形体を作製する場合も含まれる。また、原材料粉末も金属粉末に限定されるものではなく、セラミックス粉末であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施の形態に係る圧粉成形方法によって作製される歯車の全体概略斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る圧粉成形方法を実施するための圧粉成形装置の全体概略正面図である。
【図３】図２に示す圧粉成形装置の要部拡大一部断面図である。
【図４】枠体の変位終了点を、予備歯車を作製した際に比して一層前方に設定した状態を示す要部拡大一部断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…歯車                            １４…内歯
２０ａ〜２０ｃ…ボス部                ２２ａ〜２２ｃ…外歯
３０…圧粉成形装置                    ３２…架台
３４…ダイ                            ３６…キャビティ
３８…下側パンチ                      ４０…枠体変位用シリンダ
４２…ロッド                          ４４…枠体
４６…ホッパ                          ４８…上側パンチ
６０…成形盤                          ６４…位置調整盤
６６、６８、６９…スペーサ            ７０…パンチ変位用シリンダ
８２…コアロッド                      ＰＷ…鉄系合金粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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