(57)【要約】【課題】環状圧粉体の周面と内周面との同軸度を向上させる。【解決手段】円環状圧粉体成形用金型１は、圧粉体Ｃの内周面Ｃａを成形するコアピン２と、圧粉体Ｃの外周面Ｃｂを成形するダイ３と、ダイ３の外側に位置するとともにダイ３を保持するホルダ６と、コアピン２に対するダイ３の半径方向位置を調整可能な調整部材７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面及び外周面を有する円環状の圧粉体を成形する金型であって、
前記圧粉体の前記内周面を成形するコアピンと、前記圧粉体の前記外周面を成形するダイと、前記ダイの外側に位置するとともに前記ダイを保持するホルダと、前記コアピンに対する前記ダイの半径方向位置を調整可能な調整部材とを備えることを特徴とする円環状圧粉体成形用金型。
【請求項２】
前記調整部材は、前記ホルダの周方向に間隔をおいて前記ホルダの少なくとも３箇所に配設されることを特徴とする請求項１に記載の円環状圧粉体成形用金型。
【請求項３】
前記調整部材は、前記ホルダの周方向に等間隔をおいて前記ホルダの６箇所に配設されることを特徴とする請求項１に記載の円環状圧粉体成形用金型。
【請求項４】
前記調整部材は、前記ホルダの周方向に等間隔をおいて前記ホルダの８箇所に配設されることを特徴とする請求項１に記載の円環状圧粉体成形用金型。
【請求項５】
前記調整部材は、雄ねじ部を有しており、
前記ホルダは、内周に前記ダイを挿通可能な円筒状に構成されており、かつ、半径方向に貫通するとともに前記雄ねじ部が螺合するねじ孔を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の円環状圧粉体成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状の圧粉体を成形可能な金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、軸受（すべり軸受）や歯車等の機械部品として、焼結金属の多孔質体からなる焼結金属部品が使用される場合がある。この種の焼結金属部品は、通常、その内部気孔に潤滑油を含浸させた状態で使用される。このような焼結金属部品は、主に、金属粉末を主原料とした原料粉末による環状の圧粉体を得る圧縮成形工程、圧粉体を加熱することにより金属粉末の粒子同士がネック結合した焼結体を得る焼結工程、および焼結体の内部気孔に潤滑油を含浸させる含油工程などを経ることで得られ、必要に応じて、焼結工程と含油工程との間で、焼結体を整形するサイジング工程が実施される。
【０００３】
一般に、圧縮成形工程では、圧粉体の外周面を成形する筒状のダイと、圧粉体の内周面を成形するコアピンと、ダイに対して相対的に昇降移動する筒状の上パンチ、下パンチとを備える成形用金型が使用される（例えば特許文献１参照）。圧粉体は、ダイとコアピンと下パンチとにより構成される充填部に原料粉末を充填した後、上パンチと下パンチとにより充填部内の原料粉末を圧縮することにより環状（円筒状）に成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば焼結含油軸受では、支持する軸の高精度な回転を実現するために、内周面と外周面との高い同軸度が要求される。そのためには、圧粉体を成形した際に、その内周面と外周面との同軸度を高めることが望ましい。
【０００６】
同軸度の精度は、主に金型のクリアランスを含む、組立時の軸心のズレに依存する。したがって、同軸度を高めるには、金型のクリアランスを小さくすることが考えられる。しかしながら、クリアランスを小さくすると、圧粉体成形時に上下パンチがダイス内に入りにくくなり、その結果、金型にカジリが生じ、金型の摺動性を損ね、正常な動きを阻害するという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、環状圧粉体の外周面と内周面との同軸度を向上させることが可能な環状圧粉体成形用金型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】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、内周面及び外周面を有する円環状の圧粉体を成形する金型であって、前記圧粉体の前記内周面を成形するコアピンと、前記圧粉体の前記外周面を成形するダイと、前記ダイの外側に位置するとともに前記ダイを保持するホルダと、前記コアピンに対する前記ダイの半径方向位置を調整可能な調整部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、圧縮成形工程を実行するにあたり、ダイの半径方向位置を調整部材によって調整することで、圧粉体の内周面と外周面との同軸度を向上させることができる。これにより、高精度な同軸度を有する焼結軸受を製造できる。
【００１０】
前記調整部材は、前記ホルダの周方向に間隔をおいて前記ホルダの少なくとも３箇所に設けられることが望ましい。前記調整部材は、前記ホルダの周方向に等間隔をおいて前記ホルダの６箇所に配設されてもよい。また、前記調整部材は、前記ホルダの周方向に等間隔をおいて前記ダイの８箇所に配設されてもよい。これによれば、複数の調整部材によって、ダイの半径方向位置を精度良く調整でき、しかも、ホルダは、当該調整部材によってダイを移動不能に保持できる。
【００１１】
本発明に係る環状圧粉体成形用金型では、前記調整部材は、雄ねじ部を有しており、前記ホルダは、内周に前記ダイを挿通可能な円筒状に構成され、かつ、半径方向に貫通するとともに前記雄ねじ部が螺合するねじ孔を有することが望ましい。これによれば、ねじ孔に螺合する調整部材を回転させて移動させることで、ダイの半径方向位置を精度良く調整することが可能になる。また、ねじ孔に螺合した調整部材を締め付けることで、位置調整後のダイに位置ずれが生じないように、当該ダイをホルダに強固に保持させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環状圧粉体の外周面と内周面との同軸度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】環状圧粉体成形用金型の断面図である。
【図２】環状圧粉体成形用金型の平面図である。
【図３】焼結含油軸受を示す断面図である。
【図４】焼結含油軸受の製造方法における圧縮成形工程を示す断面図である。
【図５】焼結含油軸受の製造方法における圧縮成形工程を示す断面図である。
【図６】焼結含油軸受の製造方法における圧縮成形工程を示す断面図である。
【図７】環状圧粉体成形用金型の他の例を示す平面図である。
【図８】環状圧粉体成形用金型の他の例を示す平面図である。
【図９】環状圧粉体成形用金型の他の例を示す平面図である。
【図１０】環状圧粉体成形用金型の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る環状圧粉体成形用金型を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１乃至図６は、環状圧粉体成形用金型（以下、単に「金型」という）の一実施形態を示す。図１は、金型の縦断面図であって、図２のＡ−Ａ線における断面図を示す。図２は、金型の平面図を示す。図３は、焼結含油軸受の縦断面図を示す。図４乃至図６は、圧粉体の成形方法を示す金型の縦断面図である。
【００１６】
金型１は、圧粉体Ｃの内周面Ｃａを成形するコアピン２と、圧粉体Ｃの外周面Ｃｂを成形するダイ３と、ダイ３に挿通される上パンチ４及び下パンチ５と、ダイ３の外側に位置するとともに当該ダイ３を保持するホルダ６と、ダイ３の位置調整を行う複数（図例では３本）の調整部材７とを備える。
【００１７】
コアピン２、ダイ３、上パンチ４及び下パンチ５は上下に相対移動可能に同軸配置されている。コアピン２、ダイ３、上パンチ４及び下パンチ５は、例えば冷間金型用の合金工具鋼の一種であるＳＫＤ１１で作製できる他、ＳＫＨ５１等のハイス鋼で作製可能であるが、この材質に限定されるものではない。
【００１８】
コアピン２は、円柱状の棒状部材により構成される。コアピン２は、上パンチ４、下パンチ５に挿通された状態で、その長手方向（上下方向）に移動可能に構成される。コアピン２の外周面２ａは、圧粉体Ｃの内周面Ｃａを成形する成形部を構成する。
【００１９】
ダイ３は、内周に上パンチ４及び下パンチ５を挿通可能な円筒状に構成される。ダイ３は、内周面３ａ及び外周面３ｂを有する。内周面３ａは、断面視円形状に構成されるとともに、圧粉体Ｃの外周面Ｃｂを成形する成形部を構成する。外周面３ｂは、ホルダ６及び調整部材７によって保持される。
【００２０】
上パンチ４及び下パンチ５は、内周にコアピン２を挿通可能な円筒状に構成される。上パンチ４は、内周面４ａ、外周面４ｂ及び下端面４ｃを備える。上パンチ４の下端面４ｃは、圧粉体Ｃの軸方向における一方の端面を成形する成形部を構成する。下パンチ５は、内周面５ａ、外周面５ｂ及び上端面５ｃを備える。下パンチ５の上端面５ｃは、圧粉体Ｃの軸方向における他方の端面を成形する成形部を構成する。
【００２１】
ホルダ６は、その内周にダイ３を挿通可能な円筒状に構成される。ホルダ６は、内周面６ａと、外周面６ｂと、半径方向に貫通する複数（図例では３本）のねじ孔６ｃ（雌ねじ部）を有する。ねじ孔６ｃは、ホルダ６の周方向において等間隔で形成される。すなわち、隣り合うねじ孔６ｃの中心線Ｘ同士が為す角度θは、等しく１２０度に設定されている。また、図１に示すように、各ねじ孔６ｃは、ホルダ６の軸方向において同位置に形成されている。
【００２２】
調整部材７は、例えばステンレス鋼等の金属により構成されるが、この材質に限定されるものではない。調整部材７は、例えばストッパボルトにより構成されるが、この構成に限定されない。調整部材７は、軸部８と、当該軸部８の端部に設けられる頭部９とを備える。
【００２３】
軸部８は、ホルダ６のねじ孔６ｃに螺合する雄ねじ部８ａを有する。各調整部材７は、雄ねじ部８ａがホルダ６のねじ孔６ｃに螺合することにより、当該ホルダ６に保持される。軸部８の端部は、ホルダ６の内周面６ａから半径方向内方に突出し、ダイ３の外周面３ｂに接触する。各調整部材７は、その回転によりねじ孔６ｃに沿って進退可能に構成される。頭部９は、調整部材７によってダイ３の位置決めを行う際に回転操作される部位である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、ホルダ６の内周面６ａとダイ３の外周面３ｂとの間には、第１のクリアランスＣＬ１が設定されている。さらに、ダイ３の内周面３ａと上パンチ４の外周面４ｂの間、及びダイ３の内周面３ａと下パンチ５の外周面５ｂとの間には、第２のクリアランスＣＬ２が設定されている。調整部材７は、各クリアランスＣＬ１，ＣＬ２により許容される範囲内で、ダイ３の半径方向位置を微調整できる。
【００２５】
以下、本実施形態に係る金型１を使用して圧粉体Ｃを成形する方法及び焼結軸受Ｂを製造する方法について説明する。図３に示すように、焼結含油軸受（すべり軸受）Ｂは、焼結金属の多孔質体からなり、内周に挿入した軸Ｓをラジアル方向に支持するために使用される。すべり軸受Ｂの内部気孔には、潤滑油が含浸されている。例えば軸Ｓが回転すると、これに伴ってすべり軸受Ｂの内部気孔に含浸させた潤滑油が当該すべり軸受Ｂの内周面（軸受面）Ｂａと軸Ｓの外周面Ｓａとの間の軸受隙間（ラジアル軸受隙間）に滲み出して油膜を形成し、この油膜を介して軸Ｓがラジアル方向に回転自在に支持される。
【００２６】
上記のすべり軸受Ｂは、主に、圧縮成形工程、脱脂工程、焼結工程、整形工程および含油工程を順に経て作製される。以下、本発明が適用される圧縮成形工程（圧粉体Ｃの成形方法）を中心に、上記の各工程について詳細に説明する。この圧縮成形工程では、上記構成の金型１を用いて金属粉末を主原料とした原料粉末を圧縮することにより、略完成品形状の圧粉体Ｃを得る。
【００２７】
まず、図４に示すように、コアピン２の外周面２ａは、ダイ３の内周面３ａおよび下パンチ５の上端面５ｃとの協働で円筒状の粉末充填部（キャビティ）１０を画成する。この状態において、ダイ３は、ホルダ６及び調整部材７によって移動不能に保持されている。すなわち、複数の調整部材７は、軸部８の先端部がダイ３の外周面３ｂに圧接することにより、当該ダイ３を保持している。
【００２８】
次に、粉末充填部１０に原料粉末Ｍを充填する。原料粉末Ｍとしては、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・混合したものを使用する。本実施形態のように、すべり軸受Ｂの基材である圧粉体Ｃを成形する際には、例えば、銅粉末および鉄粉末の混合粉末を主原料とし、これに微量の錫粉末、黒鉛粉末および固体潤滑剤を添加・混合した混合粉末を使用することができる。
【００２９】
粉末充填部１０に原料粉末Ｍを充填した後、図５に示すように、上パンチ４を下パンチ５に対して相対的に接近移動させて原料粉末Ｍを所定の圧力で圧縮する。これにより、原料粉末Ｍが、コアピン２の外周面２ａ、ダイ３の内周面３ａ、下パンチ５の上端面５ｃおよび上パンチ４の下端面４ｃに押し付けられ、環状（円筒状）の圧粉体Ｃが成形される。
【００３０】
原料粉末Ｍを圧縮して圧粉体Ｃを成形した後、図６に示すように、上パンチ４を下パンチ５に対して相対的に離反移動させる。その後、上パンチ４と下パンチ５を静止させたままでコアピン２を移動させ、圧粉体Ｃの内周面Ｃａをコアピン２の外周面２ａから離型させる。その後、図６に示すように、下パンチ５をダイ３に対して相対的に上昇移動させることにより、圧粉体Ｃを離型し、ダイ３から排出させる。
【００３１】
上記の圧縮成形工程では、圧粉体Ｃの試成形と本成形とが実施される。試成形では、成形された圧粉体Ｃの内周面Ｃａと外周面Ｃｂとの同軸度が測定される。測定結果に応じて、同軸度を高めるために調整部材７によってダイ３の位置が調整される（調整工程）。すなわち、調整部材７の頭部９を回転操作することにより、３本の調整部材７を個別に前進又は後退させることで、軸部８の端部に接触するダイ３の外周面３ｂをその半径方向に微小移動させる。これにより、圧粉体Ｃの同軸度が精度良く調整される。試成形が終了すると、本成形が開始し、金型１は、上記の動作を繰り返すことにより同軸度の高い圧粉体Ｃを多数成形する。
【００３２】
以上のようにして得られた圧粉体Ｃは、脱脂工程に移送され、圧粉体Ｃの組織中に点在する固体潤滑剤（に含まれる潤滑成分）を分解・除去するための脱脂処理に供される。脱脂処理は、通常、固体潤滑剤の融点以上金属粉末の融点以下の温度で圧粉体Ｃを所定時間加熱することにより行われる。
【００３３】
脱脂処理が施された圧粉体Ｃは、焼結工程に移送され、所定温度（例えば、銅の融点以上の温度）で所定時間加熱される。これにより、金属粒子同士がネック結合した焼結体が得られる。図示は省略するが、焼結工程は、例えば、ヒータが設置された焼結ゾーンと、自然放熱を行う冷却ゾーンとが連設された連続焼結炉を用いて実施することができる。
【００３４】
その後、焼結体は、整形工程に移送され、整形加工（寸法矯正加工）に供される。詳細な図示は省略するが、整形加工としては、例えば、相対的な昇降移動が可能に同軸配置されたダイ、コアピンおよび上下パンチを有するサイジング金型を用いて焼結体の内周面および外周面のそれぞれをコアピンの外周面およびダイの内周面に倣わせて変形させる、いわゆるサイジングが採用される。これにより、焼結体の内周面および外周面が完成品形状に仕上げられる。最後に、この焼結体は含油工程に移送され、内部気孔に潤滑油を含浸させる含油処理に供される。これにより、図３に示すすべり軸受Ｂが完成する。
【００３５】
以上説明した本実施形態に係る金型１によれば、圧縮成形工程を実行するにあたり、ダイ３の半径方向位置を調整部材７によって微調整することで、圧粉体Ｃの内周面Ｃａと外周面Ｃｂとの同軸度を向上させることができる。これにより、高精度な同軸度を有する焼結軸受Ｂを製造できる。また、複数の調整部材７を、ホルダ６の周方向に沿って等間隔で配置することにより、圧縮成形工程においてダイ３に高い圧力が作用した場合であっても、ホルダ６は、ダイ３に位置ずれを生じさせることがなく、当該ダイ３を強固に保持できる。
【００３６】
図７乃至図９は、金型の他の例を示す平面図である。図７に示す金型１は、４本の調整部材７を備える。ホルダ６には、各調整部材７に対応する４本のねじ孔６ｃが形成されている。ホルダ６の周方向において隣り合うねじ孔６ｃの中心線Ｘ同士が為す角度θは、等しく９０度である。ねじ孔６ｃに螺合する調整部材７は、ホルダ６に対し、当該ホルダ６の周方向において等分配される。
【００３７】
図８に示す金型１は、６本の調整部材７を備える。ホルダ６には、各調整部材７に対応する６本のねじ孔６ｃが形成されている。本例において、ホルダ６の周方向において隣り合うねじ孔６ｃの中心線Ｘ同士が為す角度θは、等しく６０度である。図９に示す金型１は、８本の調整部材７備え、ホルダ６には、対応する６本のねじ孔６ｃが形成されている。本例においてねじ孔６ｃの中心線Ｘ同士の為す角度θは、等しく４５度である。
【００３８】
図１０は金型の他の例を示す縦断面図である。本例に係る金型１は、ホルダ６の軸方向において離間される２組の調整部材７ａ，７ｂを備える。上記した図１乃至図６の例では、ホルダ６の軸心方向において同位置に配置される一組の調整部材７を例示したが、本例では、図１０において上方に位置する複数の第１調整部材７ａからなる第１の組と、下方に位置する複数の第２調整部材７ｂからなる第２の組の合計２組（上下二段の調整部材７ａ，７ｂ）がホルダ６に備えられる。各調整部材７ａ，７ｂの雄ねじ部８ａには、各調整部材７ａ，７ｂをホルダ６に固定する固定部材（例えばナット）１１が取り付けられている。固定部材１１は、ホルダ６の外周面６ｂに接触することにより、各調整部材７ａ，７ｂを当該ホルダ６に強固に固定する。本例では、軸方向に離間する複数組の調整部材７ａ，７ｂにより、ダイ３の位置調整を精度良く行うことができ、かつ、当該ダイ３を強固に保持できる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４０】
上記の実施形態では、複数の調整部材７を、ホルダ６の周方向に沿って等間隔となるように配置した例を示したが、これに限らず、各調整部材７の間隔は異なっていてもよい。
【００４１】
上記の実施形態では、３、４、６、８本の調整部材７をホルダ６に備えた金型１を例示したが、本発明はこの構成に限定されず、金型１及び圧粉体Ｃの寸法等に応じて調整部材７の数を適宜設定してよい。
【００４２】
上記の実施形態では、軸部８に雄ねじ部８ａが形成されてなる調整部材７を例示したが、これに限らず、マイクロメータヘッドその他の調整部材を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１          円環状圧粉体成形用金型
２          コアピン
３          ダイ
６          ホルダ
６ｃ        ねじ孔
７          調整部材
８ａ        雄ねじ部
Ｃ          圧粉体
Ｃａ        圧粉体の内周面
Ｃｂ        圧粉体の外周面
【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】
2019090079.tif 000009
【図８】
2019090079.tif 000010
【図９】
2019090079.tif 000011
【図１０】
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