(57)【要約】      （修正有）【課題】焼結部品の内外径の同心度と端面の振れ精度を高められる粉末成形装置を提供する。【解決手段】ダイ１３を保持するダイプレート１６にベースプレート１５よりもキャビティに近い位置でコアホルダ２１を取り付けてそのコアホルダ２１でコア１４を保持し、さらに、下パンチ１２の下部に垂下した複数の足を周方向に間隔をあけて連設し、この足を各足に対応させて前記コアホルダ２１に設けた貫通穴に上下動可能に通し、この足１２ｂの下部をベースプレート１５で支持して下パンチ１２を保持する構造にして、成形体の内外径の同心度と端面の振れ精度に影響を及ぼすコア１４の剛性と支持安定性を向上させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアを有し、前記ダイを保持するダイプレートにベースプレートよりキャビティに近い位置でコアホルダを取り付けてそのコアホルダで前記コアを保持し、さらに、下パンチの下部に垂下した複数の足を周方向に間隔をあけて連設し、この複数の足を各足に対応させて前記コアホルダに設けた貫通穴に上下動可能に通し、この足の下部をベースプレートで支持して下パンチを保持した粉末成形装置。
【請求項２】
前記ベースプレート上に設ける下パンチホルダの外周に径方向外方に張り出す突部を設け、前記下パンチの各足の下端近くの外周に高さ位置を揃えた周方向の溝を設け、前記下パンチホルダと下パンチの足の外周に半割りリングを装着してその半割りリングの内面側に設けた第１の爪を前記各足の外周の溝に、第２の爪を前記下パンチホルダの外周の凸部に各々係合させ、さらに、この半割りリングの外周に着脱自在の結束リングを嵌めて下パンチをベースプレートに取り付けるようにした請求項１に記載の粉末成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の粉末成形装置で焼結前の粉末成形を行って作られた、内径と外径の軸心の振れが０．０３ｍｍ以下の成形体。
【請求項４】
請求項３に記載の成形体を焼結した焼結部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法で使用する粉末成形装置とその装置で成形した成形体とそれを焼結して得られるポンプ用ロータなどの焼結部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内接歯車式ポンプのロータを粉末冶金法で製造する場合、上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアロッドを有する粉末成形装置が使用される。その粉末成形装置の従来例の概要を図４に示す。
【０００３】
図中１は上パンチ、２は下パンチ、３はダイ、４はコアロッドである。
【０００４】
上パンチ１はプレス機の上ラム（図示せず）に取り付けられる。また、下パンチ２はベースプレート５上に固定され、ダイ３はダイプレート６に保持され、コアロッド４はヨークプレート７に取り付けられている。
【０００５】
ダイプレート６とヨークプレート７は連結ロッド８を介して互いに連結されており、そのために、ダイ３とコアロッド４は同調して動く。
【０００６】
この従来の粉末成形装置は、下パンチ２とダイ３とコアロッド４との間に形成されるキャビティ９に材料粉末を充填した後、上パンチ１を下降させて成形を行う。上パンチ１があるところまでダイ３に挿入されると、材料粉末との間に生じる摩擦によりダイ３とコアロッド４が上パンチ１の動きに追従して下降し始め、この状態で上パンチ１が下死点まで下降して成形が終了する。その後、ダイ３とコアロッド４がさらに下降して完成した成形体がキャビティ９から抜き出される。
【０００７】
かかる従来の粉末成形装置は、汎用のプレス機で使用できるように設計すると、コアロッド４の全長が長くなってそのコアロッド４の支持が不安定になる。
【０００８】
コアロッド４の上部は下パンチ２によってガイドされるが、下パンチ２との間には横への動き代となる摺動隙間があるため、粉末成形時に働く力によってコアロッド４が一方向に寄せられ、或いは、このコアロッド４の倒れ（傾き）が発生し、それが原因で成形体の内径と外径の軸心がずれ、内、外径の軸心に対する端面の振れ精度（直角度）が悪化する。
【０００９】
なお、下記特許文献１は、非常に長いコアロッドの取り付けに自由度を持たせることで、金型（上下パンチ）との芯出し、位置合わせを容易化することを述べているが、コアロッドの芯出し、位置合わせをいかに精度良く行っても上記の問題の解消は困難である。
【特許文献１】特開平８−２５７７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、粉末の成形装置において、成形体の内径と外径の軸心のずれと、内、外径の軸心に対する端面の振れを小さく抑えた成形がなされる粉末成形装置とその装置で成形して作られるポンプ用ロータなどの高精度焼結部品を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、この発明においては、上パンチ、下パンチ、ダイ及びコアを有し、前記ダイを保持するダイプレートにベースプレートよりキャビティに近い位置でコアホルダを取り付けてそのコアホルダで前記コアを保持し、さらに、下パンチの下部に垂下した複数の足を周方向に間隔をあけて連設し、この複数の足を各足に対応させて前記コアホルダに設けた貫通穴に上下動可能に通し、この足の下部をベースプレートで支持して下パンチを保持した粉末成形装置を提供する。
【００１２】
この粉末成形装置は、前記ベースプレート上に設ける下パンチホルダの外周に径方向外方に張り出す突部を設け、前記下パンチの各足の下端近くの外周に高さ位置を揃えた周方向の溝を設け、前記下パンチホルダと下パンチの足の外周に半割りリングを装着してその半割りリングの内面側に設けた第１の爪を前記各足の外周の溝に、第２の爪を前記下パンチホルダの外周の凸部に各々係合させ、さらに、この半割りリングの外周に着脱自在の結束リングを嵌めて下パンチをベースプレートに取り付ける構造にすると望ましい。
【００１３】
この発明の粉末成形装置で焼結前の粉末成形を行って作られるポンプ用ロータなどの成形体は、内径と外径の軸心の振れが０．０３ｍｍ以下に抑えられる。この発明はその成形体と、その成形体を焼結した焼結部品も併せて提供する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の粉末成形装置は、ダイプレートに下パンチと干渉しないコアホルダをベースプレートよりキャビティに近い位置で取り付けてコアをダイプレートで支持するので、コアの長さを従来に比べて著しく短縮することができ、それによりコアの剛性と支持安定性が高まり、成形圧によるコアの変位、倒れが小さくなって成形体とその成形体を焼結して得られる焼結部品の内、外径の軸心の同心度及び内、外径の軸心に対する端面の振れ精度が高まる。
【００１５】
なお、上記において望ましいとした構造を採用すると、金型の交換を簡単に迅速に行うことができる。これに関する詳しい説明は次項で行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の粉末成形装置の一形態を図１及び図２に基づいて説明する。図中１１は上パンチ、１２は下パンチ、１３はダイ、１４はコアである。
【００１７】
上パンチ１１は、プレス機の上ラム（図示せず）に取り付けられる。また、下パンチ１２は下パンチホルダ１９とパンチ連結具２０を用いてベースプレート１５に取り付けられ、ダイ１３はダイプレート１６に保持されている。
【００１８】
ダイプレート１６とヨークプレート１７は、ベースプレート１５にスライド可能に挿通した連結ロッド１８を介して連結されており、同調して動く。
【００１９】
コア１４は、ダイプレート１６にコアホルダ２１を取り付けてそのコアホルダ２１上にボルト２２で取り付けている。図示のコア１４は、コアホルダ２１との間にスペーサ３１を介在してそのスペーサの交換によるコア１４の高さ調節を可能ならしめているが、スペーサ３１は必要に応じて設ければよい。コアホルダ２１は、ベースプレート１５よりもキャビティに近い位置に設けられている。
【００２０】
下パンチ１２は、図２に示すように、粉末成形に関与する主部１２ａの下部に、垂下した複数の足１２ｂを周方向に間隔をあけて連設した構造にしている。主部１２ａは、単純な円筒形状にして表したが、実際には製品の断面形状に応じた形に成形される。例えば、成形対象が内接歯車式ポンプのアウターロータの場合、主部１２ａの断面形状は、外周が真円をなし、内周は歯と歯溝が交互に配置されたものになる。
【００２１】
足１２ｂは、主部１２ａの径方向厚みが大きな部位に設けると強度を確保し易い。例えば、主部１２ａの内周に前述の歯と歯溝がある場合、主部の歯を延長した形にして足１２ｂを設けると強度確保が容易である。ダイ１３やコアホルダ２１との干渉が起こらなければ足１２ｂの径方向厚みを主部１２ａの対応した部位の厚みよりも厚くしてもよく、この方法でも足１２ｂの強度を高めることができる。
【００２２】
コアホルダ２１には、下パンチ１２の各足１２ｂに対応させた貫通穴２１ａを設けており、この貫通穴２１ａに下パンチの足１２ｂを上下動可能に通し、この足１２ｂの下部を下パンチホルダ１９に連結している。
【００２３】
その連結は、半割りリング２３と結束リング２４とを備える図示のパンチ連結具２０を用いて行うと、金型の交換を簡単かつ迅速に行うことができる。
【００２４】
図示のパンチ連結具２０は、下パンチホルダ１９の外周に径方向外方に突出する鍔などの凸部２５を設け、各足１２ｂの外周には高さ位置を揃えた周方向の溝２６を設けており、さらに、半割りリング２３の内面側に凸部２５と溝２６に対応させた第１の爪２７と第２の爪２８を設けている。第１、第２の爪２７、２８は、内フランジや、周方向に点在した爪でよい。
【００２５】
このパンチ連結具２０は、下パンチホルダ１９と下パンチの足１２ｂの外周に半割りリング２３を装着し、下パンチホルダ１９の外周の凸部２５に第２の爪２８を、各足１２ｂの外周の溝２６に第１の爪２７をそれぞれ係合させる。そしてその後に、その外側に結束リング２４を嵌めて半割りリング２３による連結状態を維持する構造にしており、結束リング２４を外すだけで半割りリング２３を取り外して下パンチホルダ１９に対する下パンチ１２の連結を解除することができる。
【００２６】
ダイ１３は、押さえプレート２９で押さえつけて固定しており、従って、パンチ連結具２０による下パンチ１２の連結を解き、さらに、押さえプレート２９とダイプレート１６の締結具（図はボルト３０）を外すだけで下パンチ１２、ダイ１３及びコア１４を簡単に一括して交換することができる。
【００２７】
このように構成した図示の粉末成形装置は、従来装置と同様の手順によって粉末の成形と、成形体のダイからの抜き出しが行われる。
【００２８】
次に、この発明の粉末成形装置の効果に確認試験結果を記す。試験はこの発明の粉末成形装置と従来の粉末成形装置を使用して外径９０ｍｍ、歯先円径７０ｍｍ、歯数１０枚の内接歯車式ポンプのアウターロータを各３０個成形し、得られたサンプルの内、外径の中心の振れ精度と端面の振れ精度を調査した。
【００２９】
内、外径の中心の振れ精度は、図３に示すように、成形したアウターロータＲのNo. １〜No. １０の各歯の肉厚（径方向寸法ａ）を測定し、サンプル３０個のNo. １〜No. １０のそれぞれの歯の最大肉厚（ａmax ）と最小肉厚（ａmin ）の差を求めて評価した。
【００３０】
また、端面の振れ精度は、各歯の歯先の全長（歯先中心の軸方向長さ）を調べ、No. １〜No. １０のそれぞれの歯のパンチによる圧縮成形方向の最大長さと最小長さの差（全長差）を求めて評価した。
【００３１】
表１に、コアをダイプレートで支持したこの発明の粉末成形装置とコアをヨークプレートで支持した従来の粉末成形装置によって成形したアウターロータの各歯の全長差と肉厚差を示す。
【００３２】
表１中のＡは発明の粉末成形装置で成形した発明品を、Ｂは従来の粉末成形装置で成形した比較品を表す。表中の数値の単位はいずれも（ｍｍ）である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
この比較試験結果からわかるように、この発明の粉末成形装置で成形した発明品Ａは、従来の粉末成形装置で成形した比較品Ｂに比べて全長差、肉厚差とも最大値と最小値の差がほぼ半減しており、精度向上の効果が大きい。発明品Ａの全長差の最大値は０．０２７ｍｍであり、比較品Ｂの全長差の最小値０．０３４ｍｍよりも小さい。また、発明品Ａの肉厚差の最大値は０．０１３ｍｍであり、比較品Ｂの肉厚差の最小値０．０１５ｍｍよりも小さい。この発明においては、この発明の粉末成形装置で成形して製造された内外径の軸心の振れが０．０３ｍｍ以下のポンプ用ロータなどの成形体と、その成形体を焼結した焼結部品も併せて提供する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
内接歯車式ポンプは、吐出性能などがインナーロータ及びアウターロータの内、外径の同心度、端面の振れ精度の善し悪しによって大きく左右される。従って、この発明の粉末成形装置は、焼結して作られるポンプ用ロータの成形に利用すると大きな効果を期待できる。また、内外径の同心度や端面の振れ精度が要求されるポンプ用ロータ以外の焼結部品の成形に利用しても大きな効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の粉末成形装置の一例の概要を示す断面図
【図２】図１の装置の下パンチと下パンチホルダとパンチ連結具を示す分解斜視図
【図３】この発明の装置で成形したアウターロータの一例を示す側面図
【図４】従来の一般的な粉末成形装置の一例の概要を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１１          上パンチ
１２          下パンチ
１２ａ        主部
１２ｂ        足
１３          ダイ
１４          コア
１５          ベースプレート
１６          ダイプレート
１７          ヨークプレート
１８          連結ロッド
１９          下パンチホルダ
２０          パンチ連結具
２１          コアホルダ
２１ａ        貫通穴
２２、３０    ボルト
２３          半割りリング
２４          結束リング
２５          凸部
２６          溝
２７          第１の爪
２８          第２の爪
２９          押さえプレート
３１          スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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