(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に第１開口を有する短円筒体からなり、当該第１開口の周りに複数の第２開口が形成された圧粉体を、金型を用いて製造する方法であって、
前記金型は、中央に丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記下パンチの内側に配設され、前記第１開口を形成するためのセンターコアと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチを貫通して配設され、前記第２開口を形成するためのサイドコアとを備えており、
前記圧粉体の圧縮工程が完了した後に、前記ダイと同期してセンターコアを抜き出すことにより、当該圧粉体の内径側及び外径側を開放させて前記圧粉体のスプリングバック圧及び上パンチのホールドダウン圧を内径側及び外径側に抜き、その後にサイドコアを抜き出す、圧粉体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧粉体の製造方法に関する。さらに詳しくは、金型を用いて粉末材料から圧粉体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的複雑な形状を有する機械部品などを製造する技術として粉末冶金法がある。この方法では、鉄系材料を含む種々の組成の粉末材料を所望の形状に加圧成形し、得られた圧粉体を加熱して焼結させる。このような成形および焼結工程を経て焼結体が製造される。
【０００３】
前記圧粉体は、通常、ダイ、上下のパンチ及びコアなどの金型を備えたプレス成型機を用いて製造される。例えば、図３に示される形状の圧粉体Ｗは、図４〜５に示されるようなダイ３０、下パンチ３１、上パンチ３２、センターコア３３及びサイドコア３４を有する金型を備えたプレス成型機を用いて製造される。図３の（ａ）は圧粉体Ｗの平面図であり、同（ｂ）は図３の（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【０００４】
圧粉体Ｗは、中央に第１丸孔３５を有する短円筒体からなっており、当該第１丸孔３５の周りに４つの第２丸孔３６が等間隔で形成されている。また、圧粉体Ｗの外周には複数の歯Ｔが形成されている。かかる圧粉体Ｗは、例えばプーリー等に用いることができる。
【０００５】
このような構造の圧粉体Ｗを製造するためのダイ３０は、中央に開口部としての丸孔３７を有している。平面視したときに前記丸孔３７内に位置するように前記下パンチ３１、上パンチ３２、センターコア３３及びサイドコア３４が配設されている。具体的に、ダイ３０の丸孔３７内に下パンチ３１が配設されており、この下パンチ３１の上方において、前記ダイ３０の丸孔３７内に上パンチ３２が配設されている。そして、前記下パンチ３１の内側にセンターコア３３が配設されている。さらに、ダイ３０の丸孔３７内において前記下パンチ３１を貫通してサイドコア３４が配設されている。圧粉体Ｗの第２丸孔３６の数に対応して、４本のサイドコア３４が配設されている。前記下パンチ３１及び上パンチ３２には、それぞれ当該サイドコア３４が貫通可能な孔が形成されている。
【０００６】
各パンチは円筒形状を呈しており、各パンチ、センターコア３３及びサイドコア３４は、油圧、モータ又はメカ機構によって作動可能にされている。下パンチ３１は、その上端面３１ａが圧粉体Ｗの下面３８（図３の（ｂ）における下面）と当接可能な位置に配設されている。一方、上パンチ３２は、その下端面３２ａが圧粉体Ｗの上面３９（図３の（ｂ）における上面）と当接可能な位置に配設されている。
【０００７】
ダイ３０の内周には、前記圧粉体Ｗの歯Ｔに対応する形状の凹部が周方向に沿って複数形成されている。また、ダイ３０の内周を摺動する下パンチ３１及び上パンチ３２の各外周には、前記凹部と対応する形状の歯、すなわち圧粉体Ｗの歯Ｔと同じ形状の歯が周方向に沿って複数形成されている。
【０００８】
圧粉体Ｗは、図４〜５に示される工程を経て製造される。
まず、図４の（ａ）に示されるように、ダイ３０、下パンチ３１、センターコア３３及びサイドコア３４により画定されるスペースに給粉器（図示せず）を用いて鉄系材料を含む種々の組成の粉末材料Ｐが充填される。このとき、上パンチ３２は、下パンチ３１の上方に待機している。
【０００９】
ついで、図４の（ｂ）に示されるように、上パンチ３２を下降させて、スペース内に充填されている粉末材料Ｐを圧縮成形して圧粉体Ｗを作製する。その際、前記上パンチ３２の下降と連動して、ダイ３０は所定距離だけ下降し、センターコア３３及びサイドコア３４は、ダイ３０とは別の動きで任意の位置まで下降する。
【００１０】
図４の（ａ）〜（ｂ）の工程により粉末材料Ｐの圧縮成形が完了する。圧縮成形により得られる圧粉体Ｗは、図５の（ｃ）〜（ｅ）に示される工程により金型から取り出される。
まず、図５の（ｃ）に示されるように、ダイ３０が所定距離だけ下降する。ダイ３０は、その上面３０ａが圧粉体Ｗの下面３８よりもわずかに下方に位置するまで下降する。圧粉体Ｗの圧縮成形が完了し、ダイ３０が下方に移動する間、前記圧粉体Ｗには上パンチ３２によって所定の大きさのホールドダウン圧が付与されている。このホールドダウン圧は、圧粉体Ｗの形状、サイズ等により異なるが、一般に５〜２０ｔ程度である。ホールドダウン圧は、後述する上パンチ３２の上昇工程まで圧粉体Ｗに付与される。
【００１１】
ついで、図５の（ｄ）に示されるように、センターコア３３及びサイドコア３４を下降させる。センターコア３３及びサイドコア３４は、それぞれの上端面３３ａ，３４ａがダイ３０の上面３０ａとほぼ面一になる位置まで下降させられる。
最後に、図５の（ｅ）に示されるように、上パンチ３２を上昇させて、圧粉体Ｗを金型から取り出す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、前述した従来の製造方法では、次のような問題があった。
すなわち、圧縮成形後に圧粉体Ｗを取り出す工程においてダイ３０を下降させているが、このときに、前述したホールドダウン圧及び圧粉体Ｗのスプリングバック圧によって、サイドコア３４に対して外方に向かう力が作用する。サイドコア３４は、比較的長尺の部材であるので、この力によって当該サイドコア３４は湾曲状に変形し、上パンチ３２に形成された孔から抜き出されるときに当該孔の縁部と強い力で擦れ合うことでサイドコア３４の表面にムシレが発生する虞がある。そして、一旦ムシレが発生すると、孔から抜き出るときの抵抗はさらに大きくなり、場合によっては、サイドコア３４が折損することがある。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮成形後の圧粉体を金型から取り出すに際し、金型を構成するサイドコアの損傷を抑制することができる圧粉体の製造方法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】
【００１４】
本発明の一態様に係る圧粉体の製造方法（以下、単に「製造方法」ともいう）は、中央に第１開口を有する短円筒体からなり、当該第１開口の周りに複数の第２開口が形成された圧粉体を、金型を用いて製造する方法であって、
前記金型は、中央に丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記下パンチの内側に配設され、前記第１開口を形成するためのセンターコアと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチを貫通して配設され、前記第２開口を形成するためのサイドコアとを備えており、
前記圧粉体の圧縮工程が完了した後に、前記ダイと同期してセンターコアを抜き出すことにより、当該圧粉体の内径側及び外径側を開放させて前記圧粉体のスプリングバック圧及び上パンチのホールドダウン圧を内径側及び外径側に抜き、その後にサイドコアを引き抜く。
【発明の効果】
【００１５】
上記発明によれば、圧縮成形後の圧粉体を金型から取り出すに際し、当該金型を構成するサイドコアの損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の圧粉体の製造方法の一実施形態の工程説明図である。
【図２】本発明の圧粉体の製造方法の一実施形態の工程説明図である。
【図３】（ａ）は圧粉体の一例の平面図であり、（ｂ）は同Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】圧粉体の従来の製造方法の工程説明図である。
【図５】圧粉体の従来の製造方法の工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る製造方法は、
（１）中央に第１開口を有する短円筒体からなり、当該第１開口の周りに複数の第２開口が形成された圧粉体を、金型を用いて製造する方法であって、
前記金型は、中央に丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記下パンチの内側に配設され、前記第１開口を形成するためのセンターコアと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチを貫通して配設され、前記第２開口を形成するためのサイドコアとを備えており、
前記圧粉体の圧縮工程が完了した後に、前記ダイと同期してセンターコアを抜き出すことにより、当該圧粉体の内径側及び外径側を開放させて前記圧粉体のスプリングバック圧及び上パンチのホールドダウン圧を内径側及び外径側に抜き、その後にサイドコアを引き抜く。
【００１８】
本態様に係る製造方法では、従来方法とは異なり、圧縮成形完了後にダイだけを圧粉体から抜き出すのではなく、当該ダイと同期してセンターコアを圧粉体から抜き出している。これにより、圧粉体の外径側と内径側とを開放させている。その結果、サイドコアに対して、スプリングバック圧及びホールドダウン圧を径方向に関して均等に作用させることができ、当該サイドコアの変形ないしは片寄りを抑制することができる。これにより、サイドコアの表面と上パンチに形成された孔の縁部との抵抗を小さくして、当該サイドコアの表面にムシレが発生するのを防止することができ、その結果、サイドコアの寿命を長くすることができる。
【００１９】
〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２０】
本実施形態に係る製造方法で製造される圧粉体Ｗ１は、図３に示されるものと同じ構造であるので、簡単のため、当該圧粉体Ｗ１についての説明は省略する。
圧粉体Ｗ１は、図１〜２に示されるようなダイ１０、下パンチ１１、上パンチ１２、センターコア１３及びサイドコア１４を有する金型を備えたプレス成型機を用いて製造される。
【００２１】
ダイ１０は、中央に開口部としての丸孔１７を有している。平面視したときに前記丸孔１７内に位置するように前記下パンチ１１、上パンチ１２、センターコア１３及びサイドコア１４が配設されている。具体的に、ダイ１０の丸孔１７内に下パンチ１１が配設されており、この下パンチ１１の上方において、前記ダイ１０の丸孔１７内に上パンチ１２が配設されている。そして、前記下パンチ１１の内側にセンターコア１３が配設されている。さらに、ダイ１０の丸孔１７内において前記下パンチ１１を貫通してサイドコア１４が配設されている。圧粉体Ｗ１の第２丸孔３６の数に対応して、４本のサイドコア１４が配設されている。前記下パンチ１１及び上パンチ１２には、それぞれ当該サイドコア１４が貫通可能な孔が形成されている。
【００２２】
各パンチは円筒形状を呈しており、各パンチ、センターコア１３及びサイドコア１４は、油圧、モータ又はメカ機構によって作動可能にされている。下パンチ１１は、その上端面１１ａが圧粉体Ｗ１の下面３８（図３の（ｂ）における下面）と当接可能な位置に配設されている。一方、上パンチ１２は、その下端面１２ａが圧粉体Ｗ１の上面３９（図３の（ｂ）における上面）と当接可能な位置に配設されている。
【００２３】
ダイ１０の内周には、前記圧粉体Ｗ１の歯Ｔに対応する形状の凹部が周方向に沿って複数形成されている。また、ダイ１０の内周を摺動する下パンチ１１及び上パンチ１２の各外周には、前記凹部と対応する形状の歯、すなわち圧粉体Ｗ１の歯Ｔと同じ形状の歯が周方向に沿って複数形成されている。
【００２４】
圧粉体Ｗ１は、図１〜２に示される工程を経て製造される。
まず、図１の（ａ）に示されるように、ダイ１０、下パンチ１１、センターコア１３及びサイドコア１４により画定されるスペースに給粉器（図示せず）を用いて鉄系材料を含む種々の組成の粉末材料Ｐが充填される。このとき、上パンチ１２は、下パンチ１１の上方に待機している。
【００２５】
ついで、図１の（ｂ）に示されるように、上パンチ１２を下降させて、スペース内に充填されている粉末材料Ｐを圧縮成形して圧粉体Ｗ１を作製する。その際、前記上パンチ１２の下降と連動して、ダイ１０とセンターコア１３は同じ所定距離だけ同期して下降し、サイドコア１４は任意の位置まで下降する。図１の（ｂ）の工程が終了したとき、ダイ１０の上限位置とセンターコア１３の上限位置とは同じであり、サイドコア１４の上限位置は、ダイ１０およびセンターコア１３の上限位置よりも若干上方に位置している。
【００２６】
図１の（ａ）〜（ｂ）の工程により粉末材料Ｐの圧縮成形が完了する。かかる圧縮成形までの工程は、センターコア１３とダイ１０とが同期している点で従来とは異なる。圧縮成形により得られる圧粉体Ｗ１は、図２の（ｃ）〜（ｅ）に示される工程により金型から取り出される。
【００２７】
本実施形態では、図２の（ｃ）に示されるように、従来技術のようにダイ１０だけを下降させて圧粉体Ｗ１を抜き出すのではなく、当該ダイ１０と同期してセンターコア１３を所定距離だけ下降させて圧粉体Ｗ１を抜き出している。ダイ１０及びセンターコア１３は、それらの上端面１０ａ及び１３ａが圧粉体Ｗ１の下面３８よりもわずかに下方に位置するまで下降する。圧粉体Ｗ１の圧縮成形が完了し、ダイ１０及びセンターコア１３が下方に移動する間、前記圧粉体Ｗ１には上パンチ１２によって所定の大きさのホールドダウン圧が付与されている。このホールドダウン圧は、圧粉体Ｗ１の形状、サイズ等により異なるが、一般に５〜２０ｔ程度である。ホールドダウン圧は、後述する上パンチ１２の上昇工程まで圧粉体Ｗ１に付与される。また、圧粉体Ｗ１には、スプリングバック圧が作用する。
【００２８】
これに関し、本実施形態では、前述したように、圧粉体Ｗ１の外径側と内径側とを開放させているので、サイドコア１４に対して、スプリングバック圧及びホールドダウン圧を径方向に関して均等に作用させることができる。これにより、当該サイドコア１４の変形ないしは片寄りを抑制することができ、サイドコア１４の表面と上パンチ１２に形成された孔の縁部との抵抗を小さくすることができる。その結果、当該サイドコア１４の表面に従来のようなムシレが発生するのを防止することができ、サイドコア１４の寿命を長くすることができる。
【００２９】
ついで、図２の（ｄ）に示されるように、サイドコア１４を下降させる。このとき、前述したように、サイドコア１４の変形ないしは片寄りが抑制されているので、サイドコア１４の表面と上パンチ１２に形成された孔の縁部との抵抗を小さくすることができる。サイドコア１４は、その上端面１４ａがダイ１０の上面１０ａとほぼ面一になる位置まで下降させられる。
最後に、図２の（ｅ）に示されるように、上パンチ１２を上昇させて、圧粉体Ｗ１を金型から取り出す。
【００３０】
〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、圧粉体Ｗ１の中央の第１丸孔の周囲に４つの第２丸孔が形成されているが、この第２丸孔の数は、４つに限定されるものではなく、例えば３つであってもよいし、また、５つ以上であってもよく、圧粉体Ｗ１の用途に応じて適宜選定することができる。また、複数の第２丸孔のサイズ及び形状は、互いに異なっていてもよい。例えば、２つの丸孔と、２つの長い丸孔とで第２丸孔を構成することもできる。
【００３１】
また、前述した実施形態では、圧粉体Ｗ１の外周に歯Ｔが形成されているが、かかる歯Ｔが形成されていない圧粉体であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ：ダイ
１０ａ：上面
１１  ：下パンチ
１１ａ：上端面
１２  ：上パンチ
１２ａ：上端面
１３  ：センターコア
１３ａ：上端面
１４  ：サイドコア
１４ａ：上端面
１７  ：丸孔
３０  ：ダイ
３０ａ：上面
３１  ：下パンチ
３１ａ：上端面
３２  ：上パンチ
３２ａ：下端面
３３  ：センターコア
３３ａ：上端面
３４  ：サイドコア
３４ａ：上端面
３５  ：第１丸孔
３６  ：第２丸孔
３７  ：丸孔
３８  ：下面
３９  ：上面
Ｐ  ：粉末材料
Ｔ  ：歯
Ｗ  ：圧粉体
Ｗ１：圧粉体
【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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