(57)【要約】      （修正有）【課題】成形体のばりの発生位置を適正化して、成形体の歯部へのばりの発生を防止できるボス付き傘状歯車の粉末製造方法を提供する。【解決手段】コアロッド１と、浮動式の主ダイ２と、中空状の外下パンチ５と、中空状の内下パンチ６とにより形成されたキャビティ内に原料粉末を充填し、次いで、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイ７と、副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチ８とを面一状態とし、この状態で副ダイを主ダイに降下、当接し、しかる後に、上パンチ、外下パンチおよび内下パンチにより圧縮成形を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアロッドと、成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、前記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、前記コアロッドおよび前記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチとにより形成されたキャビティ内に原料粉末を充填し、次いで、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイと、前記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチとを面一状態とし、この状態で前記副ダイを前記主ダイに降下、当接し、しかる後に、前記上パンチ、前記外下パンチおよび前記内下パンチにより圧縮成形を行うことを特徴とする傘状粉末成形体の成形方法。
【請求項２】
前記主ダイの浮動が、ばね、油圧、空圧のいずれかにより行われることを特徴とする請求項１に記載の傘状粉末成形体の成形方法。
【請求項３】
前記上パンチの上下動が、前記副ダイに取り付けられた流体シリンダにより行われることを特徴とする請求項１または２に記載の傘状粉末成形体の成形方法。
【請求項４】
コアロッドと、成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、前記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、前記コアロッドおよび前記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチと、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有し、前記主ダイの上面に対して離接可能な副ダイと、前記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチとを備えることを特徴とする傘状粉末成形体の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、粉末冶金法を用いた傘状粉末成形体の成形方法および成形装置に係り、とくに、成形体において、ばりの発生位置の適正化を図るとともに、ばりの除去処理を簡易なものとした傘状粉末成形体の成形技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボス付き歯車を製造するに際し、原料粉末を上下パンチにより圧縮して成形体を得る手段としては、図５に概略を示す成形装置を利用したものが開示されている（特許文献１参照）。特許文献１によれば、この装置を使用して、まず、上下に分割された下側の主ダイ１０の型孔とこれに嵌合する外下パンチ１１および内下パンチ１２で形成するキャビティ内に原料粉末を充填後、成形体のボス部外径に対応する型孔を有する上側の副ダイ１３を主ダイ１０に降下、当接させ、次いで内下パンチ１２を上昇させて成形体のボス部に相当する原料粉末を副ダイ１３の型孔内に移動させ、しかる後に上パンチ１４および下パンチ１１，１２による圧縮成形を行い、所望の成形体を得ている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平８−３２９２２号公報（特許請求の範囲、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ボス付き歯車においては、種々の形状のものが開発されるに到っており、中でも歯面が断面視で傾斜している傘状歯車がさかんに製造されている。この傘状歯車を上記特許文献１に記載された手段を用いて成形する場合には、図６に示すように、通常、成形体の歯面２０および上面２１に対応する凹面を有する上パンチ２２を用いて傘状歯車が成形される。ここで、上パンチ２２の外周端２３に面取りを施さない場合には、上パンチ２２とダイ２４との間に摩耗、破損を生ずるおそれがある。このため、図７に図６の点線部分を拡大して示すように、外周端２３には平坦部２５が形成されている。
【０００５】
このように、平坦部２５を有する上パンチ２２と下パンチ２６とによる圧縮成形の際には、ダイ２４と上下パンチ２２，２６との各隙間に圧粉体が入り込む。このため、離型に際しては、成形体の縁にばり２７，２８が形成される。とくに、歯部２０にばり２７が存在する場合には、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との噛み合わせを円滑に行うことができないのみならず、傘状歯車が上記他の歯車から脱落するおそれや、他の歯車に摩耗、破損を生ずるおそれもある。したがって、傘状歯車の使用前にばり２７を除去する必要があり、これに伴い、傘状歯車の製造工程が煩雑化するのみならず、製造コストが割高になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、ボス付きの傘状歯車の製造において、成形体のばりの発生位置を適正化して、成形体の歯部へのばりの発生を防止することにより、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することを目的とする。また、本発明は、成形体の歯部以外の部分にばりが発生した場合であっても、ばりの除去処理を簡易なものとして、傘状歯車の製造工程を煩雑とせず、製造コストの低減を図ることも目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の傘状粉末成形体の成形方法は、コアロッドと、成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、上記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、上記コアロッドおよび上記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチとにより形成されたキャビティ内に原料粉末を充填し、次いで、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイと、上記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチとを面一状態とし、この状態で上記副ダイを上記主ダイに降下、当接し、しかる後に、上記上パンチ、上記外下パンチおよび上記内下パンチにより圧縮成形を行うことを特徴としている。
【０００８】
本発明の傘状粉末成形体の成形方法では、上下に分割されたダイのうち上側に位置する副ダイにより、成形体の外径面の一部、歯面の全部および上面の一部が形成される。換言すれば、成形体の歯面は副ダイのみにより成形され、しかも歯面の両端部から連なる外径面および上面の一部も副ダイにより成形される。このため、本発明の成形方法では、上記図７に示したように、歯面にばりが生じることはない。したがって、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の成形方法では、成形体の外径面が主ダイと副ダイとにより成形される。このため、粉末圧縮成形時には、主ダイと副ダイとの間に圧粉体が入り込み、離型した後にばりが生ずるおそれがある。しかしながら、成形体の外径面にばりが生じたとしても、傘状歯車の使用に際して噛み合わせ相手との間においては機能上の問題はない。したがって、成形体の外径面に生じたばりはとくに取り除く必要がない。なお、成形体の外径面に生じたばりを取り除く場合であっても、このばりは図７に示すように成形体の一の面と他の面との境界部に位置するものではなく、同一面内部に存在するものであるため、容易にその除去を実行することができる。
【００１０】
さらに、本発明の成形方法では、上下に分割されたダイのうち下側に位置する主ダイを浮動式としている。これにより、主ダイによって圧縮成形を行う際の緩衝機構を実現し、原料粉末の急激な圧縮または成形体の急激な抜き出しによる局部的な応力の負荷を防止することができることから、健全な成形体を製造することができる。また、上パンチを副ダイに対して上下動可能としたことにより、上パンチは原料粉末の圧縮成形に寄与するのみならず、成形体の抜き出しを行うに際し、いわゆるノックアウトパンチ作用に寄与することもできる。
【００１１】
このような傘状粉末成形体の成形方法においては、上記主ダイの浮動を、ばね、油圧、空圧のいずれかにより行うことができ、また、上記上パンチの上下動を、上記副ダイに取り付けられた流体シリンダにより行うことができる。
【００１２】
次に、本発明の傘状粉末成形体の成形装置は、上述した傘状粉末成形体の成形方法を好適に実施するためのものであって、コアロッドと、成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、上記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、上記コアロッドおよび上記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチと、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有し、上記主ダイの上面に対して離接可能な副ダイと、上記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチとを備えることを特徴としている。
【００１３】
本発明の成形装置では、上述したとおり、成形体におけるばりの発生位置の適正化を図ることにより、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。また、成形体の外径面に生じたばりを取り除く場合であっても、容易にその除去を実行することができる。なお、副ダイは、周囲のスペースが許容される範囲において、外径を大きく形成してその肉厚を厚くすることができるため、その強度を十分に確保することができる。よって、成形体の優れた成型密度を実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の傘状粉末成形体の成形装置の原料粉末充填状態を示す断面図である。同図において、コアロッド１が中心に配置され、成形体の外径面に対応する型面を有する主ダイ２が、ダイガイド３に嵌合された状態でばね４により上方に付勢されて浮動可能とされている。また、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチ５が、主ダイ２に対して上下動可能に嵌合され、中空状の内下パンチ６がコアロッド１および外下パンチ５に対して上下動可能に嵌合されている。さらに、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイ７が、主ダイ２の上面に対して離接可能とされ、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチ８が、副ダイ７に取り付けられた流体シリンダ９により副ダイ７に対して上下動可能に嵌合されている。なお、本例では、上述したように、主ダイ２の付勢手段がばね４であるが、ダイガイド３をシリンダとするとともに、主ダイ２をピストンとして、油圧または空圧により主ダイ２を昇降させることもできる。
【００１５】
ここで、流体シリンダ９は、流体と接触する部材の汚染を考慮すると、空圧によるものすることが好ましいが、油圧によるものとすることもできる。また、流体シリンダ９の動作は、装置の稼働（例えば、副ダイ７の昇降）と関連させるためにシーケンス回路により制御することができる。
【００１６】
また、図１に示す装置は、コアロッド１とダイガイド３とが固定式で、上下パンチ５，６，８がそれぞれ昇降するタイプとすることができ、また、コアロッド１とウイズドロアル式のダイガイド３とが同時に昇降可能で、下パンチ５，６が固定式または内下パンチ６が昇降するタイプとすることもできる。
【００１７】
次に、図１に示した装置を用いた本発明の傘状粉末成形体の成形方法について説明する。
まず、図１に示す状態で粉末Ｐを充填する。この状態では、上パンチ８の上面はストッパに当接しており、下面は副ダイ７とともに面一状態となって成形体の上端面に対応する面が形成されている。
【００１８】
次に、図２に示すように、上ラム側７，８，９が下降、浸入すると、副ダイ７が主ダイ２に接し、主ダイ２および副ダイ７が浮動状態で下降する。粉末Ｐは、キャビティの上方空間部にも移動し、上ラム側７，８，９と下パンチ５，６との距離が縮まることで圧縮成形される。本例では上ラム側７，８，９を下降させることにより圧縮成形を行っているが、プレス構造によっては、下パンチ５，６を上方へ移動させて圧縮成形を行うこともできる。
【００１９】
以上のように得た成形体を抜き出す際には、いくつかの方法を採用することができる。例えば、図３に示すように、流体シリンダ９の入り口９ａから圧力を与えて上パンチ８でボス付き傘歯車Ｇを押圧した状態で、副ダイ７を上昇してボス付き傘歯車Ｇを抜き出すことができる。この場合、ボス付き傘歯車Ｇは上方から押圧されているので、ボス付き傘歯車Ｇおよび主ダイ２は移動しない。さらに副ダイ７が上昇すると、上パンチ８がボス付き傘歯車Ｇから離間する。その際、ボス付き傘歯車Ｇの大きさに比してコアロッド１が十分に細い場合のように、ボス付き傘歯車Ｇと下パンチ５，６およびコアロッド１との摩擦が少なければ、主ダイ２とボス付き傘歯車Ｇとがばね４により上昇する。この上昇に追従して、内下パンチ６を上昇させれば、図４のように、主ダイ２からボス付き傘歯車Ｇが抜き出される。
【００２０】
また、他の方法では、図３に示す圧縮完了後に、上パンチ８を下方に突き出さずに、上ラム側７，８，９と主ダイ２とを同時に上昇する。図３において、主ダイ２が上限のストッパＳに当接すると主ダイ２からボス付き傘歯車Ｇは抜き出される。また、この動作と同時に、流体シリンダ９を作動させて、上パンチ８を下方に付勢し、主ダイ２からボス付き傘歯車Ｇを抜き出すことができる。以上は、成形体であるボス付き傘歯車の抜き出し手段の一例であるが、これら基本態様の下に、抜き出し手段は、成形体の大きさ、肉厚、またはボス部および傘部の大きさなどに起因する抜き出し応力に鑑みて離型性を考慮し、種々変更することができる。
【００２１】
このように製造されたボス付き傘歯車は、その歯部においてばりは発生しない。したがって、ボス付き傘歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、ボス付き傘歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。なお、図４に示したボス付き傘歯車Ｇには、その外径面にばりが生ずるおそれがあるが、このばりはボス付き傘歯車の一の面と他の面との境界部に位置するものではなく、同一面内部に存在するものであるため、容易にその除去を実行することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、成形体におけるばりの発生位置の適正化を図ることにより、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。また、成形体の外径面に生じたばりを取り除く場合であっても、容易にその除去を実行することができる。したがって、本発明は、各種焼結機械部品として好適な傘状粉末成形体の成形方法および成形装置を提供することができる点で有望である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の傘状粉末成形体の成形装置の原料粉末充填状態を示す断面図である。
【図２】本発明の傘状粉末成形体の成形装置の上ラム側の下降、浸入工程を示す断面図である。
【図３】本発明の傘状粉末成形体の成形装置の成形体抜き出し工程を示す断面図である。
【図４】本発明の傘状粉末成形体の成形装置の成形体抜き出し工程を示す断面図である。
【図５】従来の成形装置を示す断面図である。
【図６】従来の成形装置による傘状粉末成形体の成形工程を示す断面図である。
【図７】図６の点線部分を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
１…コアロッド、２…主ダイ、３…ダイガイド、４…ばね、５…外下パンチ、６…内下パンチ、７…副ダイ、８…上パンチ、９…流体シリンダ、Ｐ…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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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