(57)【要約】【課題】軸方向に所定範囲で径が拡大した凸部を有する所定径のシャフトに、凸部を覆うような径方向に延びる鍔部が軸方向に均一に成形された成形体を作製する。【解決手段】成形装置１は、ダイス孔１１ａを有するダイス１１と、ダイス孔１１ａ内に下側から軸方向に移動できるように挿入されるコアロッド１２と、ダイス孔１１ａに充填された粉末を軸方向に上側に圧縮する下パンチ１３と、上パンチユニット２０であって、ダイス孔１１ａ内に充填された粉末を軸方向に下側に圧縮する上パンチ２１と、上パンチ２１の下端から差し込まれたシャフト５０の上端に当接し、シャフト５０の上パンチ２１に対する軸方向の位置を制御するインナーピン２２とを有する上パンチユニット２０とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を有する所定径のシャフトについて、前記凸部を覆うように前記シャフトの周囲に鍔部が形成された部品を、少なくとも鍔部の一部を粉末冶金法による焼結体で得るにあたり、前記シャフトに対し粉末により鍔部を一体の成形体として成形する成形装置であって、
前記鍔部の外周面に対応した内周面を有する鉛直方向を軸方向とするダイス孔を有するダイスと、
このダイス孔内に、下側から軸方向に移動できるように挿入され、前記シャフトに対応する外周面を有するコアロッドと、
前記ダイス孔の内周面と前記コアロッドの外周面との間に下側から差し込まれ、ダイス孔内に充填された粉末を軸方向に上側に圧縮する下パンチと、
上パンチユニットであって、前記ダイス孔の内周面と前記コアロッドの外周面との間に上側から差し込まれ、ダイス孔内に充填された粉末を軸方向に下側に圧縮する上パンチと、前記上パンチの下端から差し込まれた前記シャフトの上端に当接し、前記シャフトの前記上パンチに対する軸方向の位置を制御するインナーピンとを含む上パンチユニットと
を含む成形装置。
【請求項２】
前記インナーピンは、前記上パンチの下端から差し込まれた前記シャフトの上端に下端が当接し、前記シャフトが前記上パンチに対して軸方向に所定範囲で移動することを許容する請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記上パンチユニットは、前記上パンチに対する前記インナーピンの軸方向の位置を調整するためのエアー調整手段をさらに含む請求項１又は２に記載の成形装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の成形装置を用いて、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を含む所定径のシャフトについて、前記凸部を覆うように前記シャフトの周囲に鍔部が形成された部品を、少なくとも鍔部の一部を粉末冶金法による焼結体で得るにあたり、前記シャフトに対し粉末により鍔部を一体の成形体として成形する成形方法であって、
前記上パンチの下端から前記シャフトを差し込むステップと、
前記ダイス孔内に粉末を充填するステップと、
前記シャフトとともに前記上パンチを前記ダイス孔内に差し込んで粉末を圧縮するステップと
を含み、前記圧縮するステップにおいて、前記インナーピンは、前記凸部が前記圧縮された粉末で覆われるように、前記上パンチに対する前記シャフトの軸方向の位置を制御する成形方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の成形装置によって作製された成形体を焼結してなる部品であって、
軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を含む所定径のシャフトと、
前記凸部を覆うように前記シャフトの周囲に成形された粉末冶金法による焼結体による鍔部と
を含む部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法に用いる粉末の成形装置及び方法並びに成形装置で作製した部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末冶金法を用い、溶製材などからなる所定径のシャフトの一端部に径方向に延びる鍔部を原料の粉末によって成形して一体の成形体とし、この成形体を焼結して複合部品を作製する技術が提供されている（特許文献１を参照）。この技術によると、シャフトの軸方向を上下方向としてダイス孔内で上パンチ及び下パンチによりシャフトを原料の粉末とともに圧縮するとき、上パンチでシャフトを保持することによりシャフトの一端部に鍔部を一体に成形していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、所定径のシャフトにおいて軸方向の所定範囲において径が拡大した凸部を有するようなものについて、凸部を覆うように径方向に延びる鍔部を形成した成形体が求められることがあった。このような形状の成形体は、凸部が径方向に延びているため、軸方向を上下方向として上パンチにシャフトを保持して粉末が充填されたダイス孔内に挿入すると、上下方向の圧縮が一様でなく粉末が不均一に分布し、成形品の形状や強度、特性に上下方向に差が生じることがあった。
【０００５】
この発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、所定径のシャフトにおいて軸方向に所定範囲で径が拡大した凸部を有するようなものについても、凸部を覆うような径方向に延びる鍔部が、軸方向（上下方向）の形状や強度、特性について均一に成形された成形体を作製することができるような成形装置及び方法並びに部品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】
【０００６】
上述の課題を解決するために、この発明に係る成形装置は、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を有する所定径のシャフトについて、凸部を覆うようにシャフトの周囲に鍔部が形成された部品を、少なくとも鍔部の一部を粉末冶金法による焼結体で得るにあたり、シャフトに対し粉末により鍔部を一体の成形体として成形する成形装置であって、鍔部の外周面に対応した内周面を有する鉛直方向を軸方向とするダイス孔を有するダイスと、このダイス孔内に、下側から軸方向に移動できるように挿入され、シャフトに対応する外周面を有するコアロッドと、ダイス孔の内周面とコアロッドの外周面との間に下側から差し込まれ、ダイス孔内に充填された粉末を軸方向に上側に圧縮する下パンチと、上パンチユニットであって、ダイス孔の内周面とコアロッドの外周面との間に上側から差し込まれ、ダイス孔内に充填された粉末を軸方向に下側に圧縮する上パンチと、上パンチの下端から差し込まれたシャフトの上端に当接し、シャフトの上パンチに対する軸方向の位置を制御するインナーピンとを含む上パンチユニットとを有している。
【０００７】
インナーピンは、上パンチの下端から差し込まれたシャフトの上端に下端が当接し、シャフトが上パンチに対して軸方向に所定範囲で移動することを許容してもよい。上パンチユニットは、上パンチに対するインナーピンの軸方向の位置を調整するためのエアー調整手段をさらに含んでもよい。
【０００８】
この出願に係る成形方法は、前記成形装置を用いて、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を含む所定径のシャフトについて、凸部を覆うようにシャフトの周囲に鍔部が形成された部品を、少なくとも鍔部の一部を粉末冶金法による焼結体で得るにあたり、シャフトに対し粉末により鍔部を一体の成形体として成形する成形方法であって、上パンチの下端からシャフトを差し込むステップと、ダイス孔内に粉末を充填するステップと、シャフトとともに上パンチをダイス孔内に差し込んで粉末を圧縮するステップとを含み、圧縮するステップにおいて、インナーピンは、凸部が圧縮された粉末で覆われるように、上パンチに対するシャフトの軸方向の位置を制御している。
【０００９】
この出願に係る部品は、前記成形装置によって作製された成形体を焼結してなる部品であって、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を含む所定径のシャフトと、凸部を覆うようにシャフトの周囲に成形された粉末冶金法による焼結体による鍔部とを有している。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によると、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を有するシャフトについて、凸部を覆うような径方向に延びる鍔部が、軸方向の形状や強度、特性について均一に成形された成形体を作製することができる。また、上パンチの下端がシャフトと接触することがないので、成形時に上パンチの下端やシャフトを破損する虞がない。さらに、軸方向に所定範囲にわたり径が拡大した凸部を含む所定径のシャフトについて、凸部を覆うようにシャフトの周囲に成形された粉末冶金法による焼結体による鍔部を有する部品を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態の成形装置及び方法を概略的に説明するための断面図である。
【図２】本実施の形態の複合部品を示す上面図及び側面図である。
【図３】第１の実施の形態の成形装置を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態の成形装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本実施の形態の成形装置及び方法並びに部品について詳細に説明する。図１は、本実施の形態の成形装置１及び方法を概略的に説明するための断面図である。本実施の形態の成形装置１は、図１（ａ）に示すように、所定の径を有する軸部５１と、軸部５１の軸方向に略中央部を含む所定範囲で径が拡大した凸部５２とを有する溶製材などで形成されたシャフト５０について、原料の粉末を一体に成形し、図１（ｄ）に示すように、凸部５２を覆うような径方向に延びる鍔部６３が一体として成形された成形体を作製する。
【００１３】
図１（ａ）は、成形装置１において、成形体を作製するための一連の動作が開始されていない待機状態を示している。本実施の形態の成形装置１は、鉛直方向に所定厚さを有するダイス１１を有し、ダイス１１には鉛直方向を軸方向として延びるダイス孔１１ａが形成されている。また、成形装置１は、シャフト５０の軸部５１の外周面と同様の外周面を有し、ダイス孔１１ａ内を軸方向に移動することができるコアロッド１２と、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面及びコアロッド１２の外周面に対応する内周面を有し、ダイス孔１１ａの内周面とコアロッド１２の外周面との間を軸方向に摺動することができる略円筒状の下パンチ１３とを有している。
【００１４】
成形装置１は、ダイス１１の上方でダイス孔１１ａの軸方向に、ダイス１１に対して接離方向に移動することができる上パンチユニット２０を有している。上パンチユニット２０は、軸方向に延び、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面とシャフト５０の軸部５１の外周面に対応する上パンチ孔２１ａの内周面とによる略円筒状の断面形状を有する上パンチ２１を有している。上パンチ２１は、ダイス孔１１ａに差し込んで軸方向に摺動することができる。また、シャフト５０の軸部５１は、上パンチ孔２１ａに差し込んで軸方向に摺動することができる。
【００１５】
上パンチユニット２０は、上パンチ孔２１ａ内に軸方向に移動可能に設けられ、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１の上端に当接するインナーピン２２を有している。また、上パンチユニット２０は、上パンチ２１の上部に延長されて形成され、インナーピン２２の頭部２３を格納してインナーピン２２の上パンチ２１に対する軸方向の可動範囲を画定するとともに、インナーピン２２を下側に付勢するように制御するインナーピン制御部２４を有している。
【００１６】
インナーピン制御部２４は、上パンチ孔２１ａに連通し、インナーピン２２の頭部２３がインナーピン２２とともに軸方向に移動できる範囲を画定するように頭部２３の軸方向への移動範囲を制限する格納室３０を有している。また、インナーピン制御部２４は、格納室３０にインナーピン２２の頭部を下側に付勢するための付勢手段を有している。図１（ａ）においては、インナーピン２２の頭部２３に形成されたフランジと格納室３０の上端との間に付勢手段のコイルばね２５が設けられ、インナーピン２２の頭部２３を常に下向きに付勢している。インナーピン制御部２４は、インナーピン２２が常に下向きに付勢されるため待機状態で軸方向の可動範囲で下限の位置にあり、インナーピン２２に対して上向きに加えられた力に応じてインナーピン２２が可動範囲を下限から上限の位置まで次第に上向きに進むように制御している。
【００１７】
格納室３０は、図示しないエアー流路に接続されている。このエアー流路は格納室３０からエアーを排出し、上パンチ２１の下端から上パンチ孔２１ａを通って格納室３０に向かって常にエアーが流れるようにしている。このことによって、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１は上パンチ孔２１ａ内で常に上向きに吸引され、シャフト５０の軸部５１が上パンチ孔２１ａに保持されることを確保している。
【００１８】
図１（ａ）に示す待機状態において、コアロッド１２の上端はダイス１１の上面内にあり、下パンチ１３の上端はダイス１１の上面から所定深さにある。ダイス１１には、ダイス孔１１ａの内周面、コアロッド１２の外周面、下パンチ１３の上端によって画定される所定深さの凹みが形成されている。この凹みには、図示しないフィーダによって原料の粉末６１が充填される。
【００１９】
上パンチユニット２０は、上パンチ２１の下端がダイス１１の上面から所定の距離だけ離間するように位置している。上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにはシャフト５０の軸部５１が下側から差し込まれ、シャフト５０は上パンチ２１によって保持される。シャフト５０の保持は、上パンチ孔２１ａ内を格納室３０に向かって流れるエアーの吸引によって確保されている。シャフト５０の上端はインナーピン２２の下端に当接し、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲の下限にある。
【００２０】
待機状態においては、上パンチ２１をダイス１１の上面から所定距離だけ離間することにより、図示しないフィーダによってダイス１１の上面に形成された凹みに原料の粉末６１を充填することを可能にしている。また、上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１を差し込んで保持させることを可能にしている。なお、ダイス１１の凹みに原料の粉末６１を充填する動作と、上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１を差し込んで保持させる動作とは、どちらを先に行ってもよい。
【００２１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した待機状態から上パンチユニット２０を下降させてシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進め、上パンチ２１の下端がダイス１１の上面内に到達した状態を示している。待機状態において上パンチ２１に保持されていたシャフト５０は、上パンチ２１とともに軸方向に次第に下降し、シャフト５０の下端がダイス１１の上面まで到達するようになる。シャフト５０の下端がコアロッド１２の上端に当接すると、シャフト５０は当接するインナーピン２２から押圧され、コアロッド１２はシャフト５０からの押圧に従い、シャフト５０とコアロッド１２とはともに下降する。ここで、インナーピン２２は、上パンチ２１に対する可動範囲の下限を維持するようにインナーピン制御部２４によって制御されている。
【００２２】
シャフト５０は、下降するにつれて下側の軸部５１から順にダイス孔１１ａ内に充填された原料の粉末６１に埋まるようになる。図１（ｂ）は、シャフト５０の下降が進み、上パンチ２１の下端がダイス１１の上面に達し、シャフト５０の軸部５１の上端近くのみがダイス１１の上面より上に残っている状態である。シャフト５０は、軸部５１の上端近くを除いて、大部分がダイス孔１１ａ内にあって原料の粉末６１によって覆われている。
【００２３】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示したシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進めた状態から上パンチ２１を下降させて原料の粉末６１を圧縮した状態を示している。シャフト５０は、インナーピン２２の押圧力に応じて下降し、シャフト５０の下端に当接するコアロッド１２もシャフト５０に応じて下降する。
【００２４】
上パンチ２１が次第に下降し、原料の粉末６１の圧縮が進むにつれて、シャフト５０からインナーピン２２に加わる下降に抗する上向きの力も増加する。インナーピン２２は、この力に応じて、上パンチ２１に対して上側に可動範囲の上限に達するまで次第に移動するようにインナーピン制御部２４によって制御される。図１（ｃ）に示すように、原料の粉末６１の圧縮が完了した状態において、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲が上側の上限にあり、上パンチ２１に対する位置が上限に位置決めされている。したがって、上パンチ２１に対するシャフト５０の軸方向の位置を位置決めすることができ、シャフト５０に対する原料の粉末６１を圧縮して成形する位置も位置決めすることができる。
【００２５】
図１（ｄ）は、図１（ｃ）において原料の粉末６１がシャフト５０の凸部５２を覆うように一体に成形された成形体を示している。この成形体は、図１（ｃ）に示した圧縮の工程が完了した後、上パンチユニット２０を上昇させて図１（ａ）に示した待機状態のようにダイス１１の上面から所定距離だけ離間させ、コアロッド１２及び下パンチ１３の上端がダイス１１の上面に到達するまで上昇させることにより、ダイス１１の上面にダイス孔１１ａ内から取り出すことができる。この成形体は、さらに焼結してシャフト５０及び焼結体からなる複合部品とすることができる。
【００２６】
本実施の形態は、ダイス孔１１ａ内で原料の粉末６１を圧縮する工程において、インナーピン制御部２４のコイルばね２５によりインナーピン２２を介してシャフト５０の軸方向の位置を制御するとともに、インナーピン２２が軸方向の可動範囲の上限に達した後はインナーピン２２を介してシャフト５０の軸方向の位置決めを可能にしている。本実施の形態は、インナーピン２２及びインナーピン制御部２４を有する上パンチユニット２０によって、このような位置の制御及び位置決めを可能にすることにより、図１（ｄ）に示すように、所定径の軸部５１を有し径方向に所定範囲で径が拡大した凸部５２を有するシャフト５０において、凸部５２を覆う圧粉体による鍔部６３が軸方向に均一に形成された成形体の作製を可能にしている。
【００２７】
図２は、本実施の形態の成形品の下面図及び側面図である。この成形品は、図１に示したような成形装置及び方法で作製されたものであり、軸方向に延びて所定径を有する軸部５１を有し、軸方向に所定範囲で系が拡大した図示しない凸部が形成されたシャフト５０について、凸部を覆うように原料の粉末による圧粉体の鍔部６３が形成されている。鍔部６３は、外周に歯車部６３ａを有している。
【００２８】
このような成形体は、焼結することにより、シャフト５０と、焼結体による鍔部６３とから構成される複合部品とすることができる。本実施の形態においては、圧粉体による鍔部６３は軸方向に均一に形成されているため、焼結により焼結体としても、軸方向に不均一に収縮することが抑制される。また、焼結体とされた鍔部６３は、シャフト５０の図示しない凸部５２を含んでいるため、凸部５２によって係止され、シャフト５０と焼結体の鍔部６３との接合強度が高い。したがって、鍔部６３がシャフト５０に対してずれたり、鍔部６３がシャフト５０から脱落したりすることが抑制される。
【００２９】
図３は、第１の実施の形態の成形装置２の構成を示す断面図である。第１の実施の形態の成形装置２は、図１に概略的に示した成形装置１の実施の形態を具体的に示すようにしたものであり、図１の成形装置１と共通する部材については同一の符号を用いて対応関係を示すものとする。
【００３０】
図３（ａ）は、第１の実施の形態の成形装置２において、成形体を作製するための一連の動作が開始されていない待機状態を示している。第１の実施の形態の成形装置２は、鉛直方向に所定厚さを有するダイス１１を有し、ダイス１１には鉛直方向を軸方向として延びるダイス孔１１ａが形成されている。また、成形装置２は、シャフト５０の軸部５１の外周面と同様の外周面を有し、ダイス孔１１ａ内を軸方向に移動することができるコアロッド１２と、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面及びコアロッド１２の外周面に対応する内周面を有する略円筒状の断面形状を有し、ダイス孔１１ａの内周面とコアロッド１２の外周面との間を軸方向に摺動することができる略円筒状の下パンチ１３を有している。下パンチ１３は、コアロッド１２が軸方向に移動可能に貫通する所定厚さの下パンチ受板３１によって下端が支持され、下パンチ受板３１に重ねて取付けられた所定厚さの下パンチ押板３２によって下端が固定されている。
【００３１】
成形装置２は、ダイス１１の上方でダイス孔１１ａの軸方向にダイス１１に対して接離方向に移動することができる上パンチユニット２０を有している。上パンチユニット２０は、軸方向に延び、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面とシャフト５０の軸部５１の外周面に対応する上パンチ孔２１ａの内周面とによる略円筒状の断面形状を有する上パンチ２１を有している。上パンチ２１は、ダイス孔１１ａに差し込まれてされて軸方向に摺動することができ、上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１の一部が差し込まれて摺動される。また、上パンチユニット２０は、上パンチ孔２１ａ内に軸方向に移動可能に設けられ、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１の上端に当接するインナーピン２２を有している。さらに、上パンチユニット２０は、上パンチ２１の上部に延長されて形成され、インナーピン２２の頭部２３を格納してインナーピン２２の上パンチ２１に対する可動範囲を画定するとともに、インナーピン２２を下側に付勢するように制御するインナーピン制御部２４を有している。上パンチユニット２０は、インナーピン制御部２４の下部に取り付けられた所定厚さの上パンチ押板３３によって上端が固定されている。
【００３２】
インナーピン制御部２４は、上パンチ孔２１ａに連通し、インナーピン２２の頭部２３がインナーピン２２とともに軸方向に移動できる範囲を画定するような格納室３０を形成し、格納室３０にインナーピン２２の頭部を下側に付勢するような付勢手段を有している。図３（ａ）においては、インナーピン２２の頭部２３を格納した格納室３０の上端とインナーピン２２の頭部２３に形成されたフランジとの間に付勢手段のコイルばね２５が設けられ、インナーピン２２の頭部２３を常に下側に付勢している。インナーピン制御部２４は、インナーピン２２が常に下側に付勢されて待機状態で下限の位置にあり、インナーピン２２に対して上向きに加えられた力に応じてインナーピン２２が可動範囲を下限から上限の位置まで次第に上側に進むように制御している。
【００３３】
第１の実施の形態の成形装置２において、インナーピン制御部２４の格納室３０は、エアー流路２６に接続している。エアー流路２６は格納室３０からエアーを排出し、上パンチ２１の下端から上パンチ孔２１ａを通って格納室３０に向かって常にエアーが流れるようにしている。このことによって、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１は上パンチ孔２１ａ内で常に上向きに吸引され、シャフト５０の軸部５１が上パンチ孔２１に保持されることを確保している。
【００３４】
図３（ａ）に示す待機状態において、コアロッド１２の上端はダイス１１の上面内にあり、下パンチ１３の上端はダイス１１の上面から所定深さにある。ダイス１１には、ダイス孔１１ａの内周面、コアロッド１２の外周面、下パンチ１３の上端によって画定される所定深さの凹みが形成されている。この凹みには、図示しないフィーダによって原料の粉末６１が充填されている。
【００３５】
上パンチユニット２０は、上パンチ２１の下端がダイス１１の上面から所定の距離だけ離間するように位置している。上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにはシャフト５０の軸部５１の一部が下側から差し込まれ、シャフト５０は上パンチ２１によって保持されている。シャフト５０の保持は、上パンチ孔２１ａ内を格納室３０に向かって流れるエアーの吸引によって確保されている。ここで、シャフト５０の上端はインナーピン２２の下端に当接し、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲の下限にある。
【００３６】
待機状態においては、上パンチ２１をダイス１１の上面から所定距離だけ離間することにより、図示しないフィーダによってダイス１１の上面に形成された凹みに原料の粉末６１を充填することを可能にしている。また、上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１の軸部を差し込んで保持させることを可能にしている。
【００３７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した待機状態から上パンチユニット２０を下降させてシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進め、上パンチ２１がダイス孔１１ａ内に少し進んだ状態を示している。上パンチ２１の下降によりシャフト５０の下端がコアロッド１２の上端に当接すると、シャフト５０は当接するインナーピン２２から押圧され、コアロッド１２はシャフト５０からの押圧に従い、シャフト５０の下端にコアロッド１２の上端を当接して下降する。ここで、インナーピン２２は、上パンチ２１に対する可動範囲の下限を維持するようにインナーピン制御部２４によって制御されている。
【００３８】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示した待機状態から上パンチユニット２０をさらに下降させてダイス孔１１ａ内でシャフト５０がさらに進んだ状態を示している。シャフト５０は、インナーピン２２の押圧力に応じて下降し、シャフト５０の下端に当接するコアロッド１２もシャフト５０に応じて下降する。シャフト５０には原料の粉末６１により下降に抗する力が働き、この力はシャフト５０に当接するインナーピン２２に伝えられる。インナーピン２２は、この力に応じて上パンチ２１に対する可動範囲を下限から上限に向かって移動することができる。
【００３９】
図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示したシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進めた状態から上パンチ２１をさらに下降させて原料の粉末６１の圧縮を進めた状態を示している。シャフト５０は、インナーピン２２の押圧力に応じて下降し、シャフト５０の下端に当接するコアロッド１２もシャフト５０に応じて下降する。
【００４０】
上パンチ２１がさらに下降し、原料の粉末６１の圧縮が進むにつれて、シャフト５０からインナーピン２２に加わる下降に抗する上向きの力も増加する。図３（ｄ）に示すように、原料の粉末６１の圧縮が完了した状態において、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲の上限にあり、上パンチ２１に対する位置が軸方向の上限に位置決めされている。したがって、上パンチ２１に対するシャフト５０の軸方向の位置を位置決めすることができ、シャフト５０に対する原料の粉末６１を圧縮して成形する位置も位置決めすることができる。
【００４１】
図４は、第２の実施の形態の成形装置３の構成を示す断面図である。第２の実施の形態の成形装置３は、図３に示した第１の実施の形態の成形装置２にインナーピン２２の位置のエアー調整を可能にするシリンダ２７及びピストン２８の機構をさらに備えたものであり、第１の実施の形態の成形装置２と共通する部材については同一の符号を用いて対応関係を示すものとする。
【００４２】
図４（ａ）は、第２の実施の形態の成形装置３において、一連の動作が開始されていない待機状態を示している。第２の実施の形態の成形装置３は、鉛直方向に所定厚さを有するダイス１１を有し、ダイス１１には鉛直方向を軸方向として延びるダイス孔１１ａが形成されている。また、成形装置３は、シャフト５０の軸部５１の外周面と同様の外周面を有し、ダイス孔１１ａ内を軸方向に移動することができるコアロッド１２と、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面及びコアロッド１２の外周面に対応する内周面を有する略円筒状の断面形状を有し、ダイス孔１１ａの内周とコアロッド１２の外周との間を軸方向に摺動することができる略円筒状の下パンチ１３を有している。下パンチ１３は、コアロッド１２が軸方向に移動可能に貫通する所定厚さの下パンチ受板３１によって下端が支持され、下パンチ受板３１に重ねて取付けられた所定厚さの下パンチ押板３２によって下端が固定されている。
【００４３】
成形装置３は、ダイス１１の上方でダイス孔１１ａの軸方向にダイス１１に対して接離方向に移動することができる上パンチユニット２０を有している。上パンチユニット２０は、軸方向に延び、ダイス孔１１ａの内周面に対応する外周面とシャフト５０の軸部５１の外周面に対応する上パンチ孔２１ａの内周面とによる略円筒状の断面形状を有する上パンチ２１を有している。上パンチ２１は、ダイス孔１１ａに差し込まれてされて軸方向に摺動することができ、上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１の一部が差し込まれて摺動される。また、上パンチユニット２０は、上パンチ孔２１ａ内に軸方向に移動可能に設けられ、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１の上端に当接するインナーピン２２を有している。さらに、上パンチユニット２０は、上パンチ２１の上部に延長されて形成され、インナーピン２２の頭部２３を格納してインナーピン２２の上パンチ２１に対する可動範囲を画定するとともに、インナーピン２２を下側に付勢するように制御するインナーピン制御部２４を有している。上パンチユニット２０は、インナーピン制御部２４の下部に取り付けられた所定厚さの上パンチ押板３３によって上端が固定されている。
【００４４】
インナーピン制御部２４は、上パンチ孔２１ａに連通し、インナーピン２２の頭部２３がインナーピン２２とともに軸方向に移動できる範囲を画定するような格納室３０を形成し、格納室３０にインナーピン２２の頭部を下側に付勢するような付勢手段を有している。図４（ａ）においては、インナーピン２２の頭部２３を格納した格納室３０の上端とインナーピン２２の頭部２３に形成されたフランジとの間に付勢手段のコイルばね２５が設けられ、インナーピン２２の頭部２３を常に下側に付勢している。インナーピン制御部２４は、インナーピン２２が常に下側に付勢されて待機状態で下限の位置にあり、インナーピン２２に対して上向きに加えられた力に応じてインナーピン２２が可動範囲を下限から上限の位置まで次第に上側に進むように制御している。
【００４５】
第２の実施の形態の成形装置３において、インナーピン制御部２４の上方に、格納室３０と連通孔で接続されたシリンダ２７を有し、シリンダ２７内にはインナーピン２２の頭部と連結され軸方向に移動することができるピストン２８が設けられている。また、インナーピン制御部２４は、シリンダ２７にエアーを供給したり排出したりすることによりピストン２８を駆動することができる第２のエアー流路２９を有している。
【００４６】
また、第２の実施の形態の成形装置３においても、インナーピン制御部２４の格納室３０は、エアー流路２６に接続している。エアー流路２６は格納室３０からエアーを排出し、上パンチ２１の下端から上パンチ孔２１ａを通って格納室３０に向かって常にエアーが流れるようにしている。このことによって、上パンチ孔２１ａに差し込まれたシャフト５０の軸部５１は上パンチ孔２１ａ内で常に上向きに吸引され、シャフト５０の軸部５１が上パンチ孔２１に保持されることを確保している。
【００４７】
第２の実施の形態の成形装置３においては、第２のエアー流路２９を介してシリンダ２７に供給するエアーによりインナーピン２２に連結されたピストン２８の位置を調整することができる。このようにインナーピン２２を調整することによって、以下の図４（ｂ）及び図４（ｃ）において原料の粉末６１をシャフト５０とともに成形するときに、ダイス孔１１ａ内におけるシャフト５０の位置を調整し、原料の粉末６１によりシャフト５０に成形された圧粉体の分布を制御し、軸方向に圧粉体をより均一に分布させることができるようになる。
【００４８】
図４（ａ）に示す待機状態において、コアロッド１２の上端はダイス１１の上面内にあり、下パンチ１３の上端はダイス１１の上面から所定深さにある。ダイス１１には、ダイス孔１１ａの内周面、コアロッド１２の外周面、下パンチ１３の上端によって画定される所定深さの凹みが形成されている。この凹みには、図示しないフィーダによって原料の粉末６１が充填されている。
【００４９】
上パンチユニット２０は、上パンチ２１の下端がダイス１１の上面から所定の距離だけ離間するように位置している。上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにはシャフト５０の軸部５１の一部が下側から差し込まれ、シャフト５０は上パンチ２１によって保持されている。シャフト５０の保持は、上パンチ孔２１ａ内を格納室３０に向かって流れるエアーの吸引によって確保されている。ここで、シャフト５０の上端はインナーピン２２の下端に当接し、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲の下限にある。
【００５０】
待機状態においては、上パンチ２１をダイス１１の上面から所定距離だけ離間することにより、図示しないフィーダによってダイス１１の上面に形成された凹みに原料の粉末６１を充填することを可能にしている。また、上パンチ２１の上パンチ孔２１ａにシャフト５０の軸部５１の軸部を差し込んで保持させることを可能にしている。
【００５１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した待機状態から上パンチユニット２０を下降させてシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進め、上パンチ２１がダイス孔１１ａ内に少し進んだ状態を示している。上パンチ２１の下降によりシャフト５０の下端がコアロッド１２の上端に当接すると、シャフト５０は当接するインナーピン２２から押圧され、コアロッド１２はシャフト５０からの押圧に従い、シャフト５０の下端にコアロッド１２の上端を当接して下降する。ここで、インナーピン２２は、上パンチ２１に対する可動範囲の下限を維持するようにインナーピン制御部２４によって制御されている。
【００５２】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した待機状態から上パンチユニット２０をさらに下降させてダイス孔１１ａ内でシャフト５０がさらに進んだ状態を示している。シャフト５０は、インナーピン２２の押圧力に応じて下降し、シャフト５０の下端に当接するコアロッド１２もシャフト５０に応じて下降する。シャフト５０には原料の粉末６１により下降に抗する力が働き、この力はシャフト５０に当接するインナーピン２２に伝えられる。インナーピン２２は、この力に応じて上パンチ２１に対する可動範囲を下限から上限に向かって移動することができる。
【００５３】
ここで、第２の実施の形態の成形装置３においては、第２のエアー流路２９からシリンダ２７に供給するエアーによってインナーピン２２の位置を調整し、原料の粉末６１がシャフト５０の軸方向に適切に分布するように制御してもよい。このために、図４（ｃ）の付勢手段のコイルばね２５による付勢力に加えて、第２のエアー流路２９からシリンダ２７に供給するエアーを制御することより、インナーピン２２の位置を調整してもよい。第２の実施の形態の成形装置３においては、シリンダ２７及びピストン２８を用いてインナーピン２２の軸方向の位置を調整することができる。
【００５４】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示したシャフト５０をダイス孔１１ａ内に進めた状態から上パンチ２１をさらに下降させて原料の粉末６１の圧縮を進めた状態を示している。シャフト５０は、インナーピン２２の押圧力に応じて下降し、シャフト５０の下端に当接するコアロッド１２もシャフト５０に応じて下降する。
【００５５】
上パンチ２１がさらに下降し、原料の粉末６１の圧縮が進むにつれて、シャフト５０からインナーピン２２に加わる下降に抗する上向きの力も増加する。図３（ｄ）に示すように、原料の粉末６１の圧縮が完了した状態において、インナーピン２２は上パンチ２１に対する可動範囲の上限にあり、上パンチ２１に対する位置が軸方向の上限に位置決めされている。したがって、上パンチ２１に対するシャフト５０の軸方向の位置を位置決めすることができ、シャフト５０に対する原料の粉末６１を圧縮して成形する位置も位置決めすることができる。
【００５６】
このように、第２の実施の形態の成形装置３によると、インナーピン制御部２４は格納室３０の上方にインナーピン２２の頭部と連結されたピストン２８が設けられたシリンダ２７を有し、シリンダ２７にエアーを供給したり排出したりすることによりピストン２８を駆動することができる第２のエアー流路２９を有している。そして、第２のエアー流路２９を介してシリンダ２７に供給するエアーによりインナーピン２２に連結されたピストン２８の位置を調整することにより、インナーピン２２の上パンチ２１に対する位置を調整することができる。したがって、原料の粉末６１をシャフト５０とともに成形するときに、ダイス孔１１ａ内におけるシャフト５０の軸方向の位置を調整して原料の粉末６１によりシャフト５０に成形された圧粉体の分布を制御し、軸方向に圧粉体をより均一に分布させることができるようになる。
【符号の説明】
【００５７】
１１  ダイス
１２  コアロッド
１３  下パンチ
２０  上パンチユニット
２１  上パンチ
２２  インナーピン
２４  インナーピン制御部
２５  コイルばね
５０  シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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