(57)【要約】【課題】複雑な金型や多くの工程を必要とせずに、簡易にアンダーカット形状を有する焼結体や圧粉成形体を形成することができる成形金型を提供する。【解決手段】円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の空間に配置される複数の中子を備えた成形金型において、各空間は、中子１３を配置する際に中子１３を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、中子１３は、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅がアンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された中間中子１６と、空間の平面形状から中間中子１６を除いた形状に、且つ、開口から空間へ挿入可能に周方向幅が開口より広くなく形成された、外側中子１４，１５とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の前記空間に配置される複数の中子を備えた成形金型において、
前記各空間は、前記中子を配置する際に前記中子を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、
前記中子は、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅が前記アンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された第１分割中子片と、前記空間の平面形状から前記第１分割中子片を除いた形状に、且つ、前記開口から前記空間へ挿入可能に周方向幅が前記開口より広くなく形成された、少なくとも１個の第２分割中子片と
からなることを特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記開口は、前記成形体の内周面側及び表面側に設けられ、前記第１分割中子片は、中子配置時、最後に中央に配置される１個からなり、前記第２分割中子片は、前記第１分割中子片を挟み込んで両側に配置される２個からなることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【請求項３】
前記開口は、前記成形体の内周面側にのみ設けられ、前記第１分割中子片は、中子配置時、最後に配置される１個からなり、前記第２分割中子片は、前記第１分割中子片に隣接して配置される１個からなることを特徴とする請求項１に記載の成形金型。
【請求項４】
前記第１分割中子片と２個の前記第２分割中子片は、
前記第１分割中子片に開けられた、前記第１分割中子片の引き抜き方向に沿う長孔内を移動する軸部と、それぞれの一端を前記軸部に回動自在に連結し、それぞれの他端を前記各第２分割中子片に装着した２本の腕部とを有し、前記第１分割中子片を引き抜いて前記軸部が前記長孔の下端に達したとき、前記第１分割中子片を前記各第２分割中子片の間から離脱させる、連結部材により連結されていることを特徴とする請求項２に記載の成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形金型に関し、特に、アンダーカット部を有する成形体に対応する中子を備えた成形金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属粉末成形体は、通常、粉末プレス法あるいは射出成形法で作製されており、作製された成形体は、適当な温度、雰囲気、圧力下で焼結され、さらに用途や目的に応じて熱処理が施され、製品となる。中空あるいはアンダーカットを有する形状に成形する場合、いずれの方法でも成形時に中子や芯棒を用いて中空の部分を形成し、成形後に中子、芯棒を取り除く手段が採られている。中子を取り除くには、例えば、焼結時に焼結収縮の妨げとならない低温度域で、中子を溶融流出ないし消失させている。
【特許文献１】特開平５−３２０７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、中子を用いて中空あるいはアンダーカットを有する形状に成形する場合、成形工程が複雑になってしまい、また、成形後中子を取り除くために、種々の手段を採らなければならなかった（特許文献１参照）。
つまり、従来、アンダーカット形状を有する焼結体や圧粉成形体を形成する場合、外形部にスライドコアを用いたり、焼結等を複数回に分けて行っているが、複雑な構造の金型や多くの工程を必要とするために、生産性の低下やコストの上昇をもたらすことが避けられなかった。
この発明の目的は、複雑な金型や多くの工程を必要とせずに、簡易にアンダーカット形状を有する焼結体や圧粉成形体を形成することができる成形金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、この発明に係る成形金型は、円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の前記空間に配置される複数の中子を備えた成形金型において、前記各空間は、前記中子を配置する際に前記中子を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、前記中子は、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅が前記アンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された第１分割中子片と、前記空間の平面形状から前記第１分割中子片を除いた形状に、且つ、前記開口から前記空間へ挿入可能に周方向幅が前記開口より広くなく形成された、少なくとも１個の第２分割中子片とからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の前記空間に配置される複数の中子を備えた成形金型は、各空間が、中子を配置する際に中子を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、中子が、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅がアンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された第１分割中子片と、空間の平面形状から第１分割中子片を除いた形状に、且つ、開口から空間へ挿入可能に周方向幅が開口より広くなく形成された、少なくとも１個の第２分割中子片とから構成される。これにより、複雑な金型や多くの工程を必要とせずに、簡易にアンダーカット形状を有する焼結体や圧粉成形体を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る成形金型を示し、（ａ）は型開き方向に沿う断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。図１に示すように、成型金型１０は、金型全体を上下に二分する上型１１と下型１２、及び金型内部の空間を形成するための中子１３を有している（（ａ）参照）。
【０００７】
中子１３は、２個の外側中子（第２分割中子片）１４，１５と、その間に挟み込まれる中間中子（第１分割中子片）１６の３個からなり、外側中子１４，１５は、上型１１の中子保持部材１７に装着された固定部材１８，１９（（ｂ）参照）に保持されている。中子保持部材１７は上型１１に対し、固定部材１８，１９は中子保持部材１７に対し、それぞれ離脱自在に装着されている。また、中子保持部材１７には、上型１１の外側から中間中子１６を取り出すことができると共に、中間中子１６の装着時には密閉することができる、中間中子１６の外形形状に相当する貫通孔１７ａが開けられている。
【０００８】
この成形金型１０は、焼結体や圧粉成形体を形成するための金型であり、完成後の成形体２０は、上型１１と下型１２が離反する方向である片開き方向（（ａ）の矢印Ａ参照）に対してアンダーカット形状となるアンダーカット部２１を有している（（ｂ）参照）。このような成形体として、例えば、回転電機のロータを形成するロータコアがある。
図２は、図１の成形体と中子を示し、（ａ）は成形体が外周壁を有する場合の斜視図、（ｂ）は成形体が内外周壁を有する場合の斜視図である。図３は、成形体から中子を取り除く手順を示し、（ａ）は中間中子引き抜き時の説明図、（ｂ）は中間中子引き抜き後の説明図、（ｃ）は両外側中子引き抜き時の説明図である。
【０００９】
図２及び図３に示すように、成形体２０は、円環状に形成され、周方向に略等間隔離間すると共に径方向に沿って突設された複数の壁部２２を有し、壁部２２の上端周方向両側に、成形体表面方向アンダーカット形状となるアンダーカット部２１を有している。また、成形体２０は、外周の全域に渡って壁部２２と同一高さに形成された、外周壁２３を有している。つまり、隣接する壁部２２の間には、両壁部２２と外周壁２３に囲まれて成形体２０の表面側（図中、矢印Ａ方向側）と内周側が開口する凹部状の空間が形成される（図２参照）。
【００１０】
この成形体２０を成形金型１０により形成する場合、外側中子１４，１５と、その間に位置する中間中子１６とからなる中子１３を、成形金型１０の内部複数箇所に配置する。中子１３の配置に際しては、両外側中子１４，１５の間に中間中子１６を挟み込んで互いに密着させ、成形体周方向に沿って一列に並ぶようにする（図２，３参照）。これにより、成形金型１０の内部には、隣り合う中子１３によって形成される壁部形成空間が複数箇所設けられる。
【００１１】
外側中子１４と外側中子１５は、それぞれ成形体周方向の外側上部が、壁部２２のアンダーカット部２１に合わせた傾斜辺１４ａと傾斜辺１５ａにより形成されている（図３（ｃ）参照）。中間中子１６は、アンダーカット部２１の成形体周方向突出幅ａ（図３（ａ）参照）より狭くない成形体周方向長さ（幅）を有すると共に、両外側中子１４，１５間への挿入方向において挿入幅が変化しない成形体周方向幅が内周側と外周側で等しい形状を有している（図２，３参照）。
【００１２】
外側中子１４，１５と中間中子１６とからなる中子１３は、固定部材１８に外側中子１４を、固定部材１９に外側中子１５を、それぞれ固定し（図１（ｂ）参照）、両外側中子１４，１５間に中間中子１６を挟み込ませることにより、金型内部の所定位置に配置固定される。その後、上型１１と下型１２を閉じて、成形金型１０による、焼結或いは圧粉成形処理を行う。
【００１３】
焼結或いは圧粉成形処理の終了後、先ず、外側中子１４から固定部材１８を、外側中子１５から固定部材１９を、それぞれ外した後、中間中子１６を型開き方向（矢印Ａ参照）へ引き抜く（図３（ａ）参照）。次に、型開きを行って上型１１を下型１２から外した後、両外側中子１４，１５を互いに接近させて、中間中子１６を引き抜いた後にできた空間に移動させる（図３（ｂ）参照）。両外側中子１４，１５は、中間中子１６を引き抜いた後の空間に移動することで、成形体２０のアンダーカット部２１から外れ、アンダーカット部２１を回避した取り出しが可能になる。その後、両外側中子１４，１５を、型開き方向へ引き抜いて成形体２０から取り出し（図３（ｃ）参照）、成形を完了する。
【００１４】
両外側中子１４，１５を成形体２０から取り出す場合、型開き方向へ引き抜く他、成形体２０は内周側が開口している（図２（ａ）参照）ので、内周側からの引き抜きも可能である。このときも、中間中子１６を引き抜いた後に、両外側中子１４，１５を、順次、中間中子１６を引き抜いた後の空間に移動させて引き抜く。なお、成形体２０が外周壁２３に加え内周壁２４を有する（図２（ｂ）参照）場合、両外側中子１４，１５は、型開き方向である成形体表面側上方へと引き抜く。
【００１５】
図４は、図３の中子を引き抜く具体例を示し、（ａ）は中間中子引き上げ時の説明図、（ｂ）は両外側中子接近時の説明図、（ｃ）は両外側中子引き上げ時の説明図である。図４に示すように、外側中子１４，１５と中間中子１６は、連結部材２５により一体化されている。連結部材２５は、２本の板状腕部のそれぞれの一端２５ａが、ヒンジ機能を有する軸部２６を介し回動自在に連結して形成されており、それぞれの他端２５ｂは、外側中子１４と外側中子１５の各上端取付部１４ｂ，１５ａに回動自在に装着されている。軸部２６は、中間中子１６に開けられた縦軸方向に沿う長孔１６ａに、摺動自在に装着されている。
【００１６】
このように、連結部材２５により外側中子１４，１５と中間中子１６が一体化された場合、以下に示すように、中間中子１６の引き抜きに連動して外側中子１４，１５を成形体２０から取り出すことができる。
焼結或いは圧粉成形処理の終了後、中子保持部材１７から、中間中子１６を型開き方向（矢印Ａ参照）である上方へ引き抜く（図４（ａ）参照）と、軸部２６は、長孔１６ａの下端に接することになる。更に、中間中子１６を引き抜くと、中間中子１６と共に軸部２６も上方へ移動し、軸部２６の上方移動に伴って、連結部材２５の２本の板状腕部が互いに接近する（（ｂ）参照）。
【００１７】
２本の板状腕部が互いに接近することで、外側中子１４，１５は、中間中子１６を引き抜いた後の空間に移動する。両外側中子１４，１５は、中間中子１６を引き抜いた後の空間に移動することで、成形体２０のアンダーカット部２１から外れ、アンダーカット部２１を回避した取り出しが可能になる。
その後、中間中子１６の引き抜きを続けると、両外側中子１４，１５は更に接近して密着状態となり、密着状態となった両外側中子１４，１５は、中間中子１６と共に上方へ引き上げられ、成形体２０から取り出される（（ｃ）参照）。両外側中子１４，１５の上方移動時、中子保持部材１７も一緒に上方移動する。
【００１８】
図５は、この発明の他の実施の形態に係る成形金型を示し、（ａ）は型開き方向に沿う断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。図６は、図５の成形金型により形成される成形体を示し、（ａ）は中子が装着された状態の成形体の斜視図、（ｂ）は（ａ）の中子を図２（ａ）の成形体に用いた状態の斜視説明図である。
図５に示すように、成型金型３０は、上型１１に代えて、中間中子１６を取り出すことができる中子保持部材１７を装着しない上型３１を有し、両外側中子１４，１５及び中間中子１６に代えて、中子３２及び中子３３を有し、更に、下型１２に代えて、両中子３２，３３を保持する中子保持部材３４を備えた下型３５を有している。その他の構成及び作用は、成型金型１０と同様である。
【００１９】
図６に示すように、成型金型３０により形成される成形体３６は、壁部２２のアンダーカット部２１が設けられず、隣接する壁部２２の間には、エアギャップ側である表面側が開口せずに塞がれて内周側端面のみを開口する横穴状の空間３７を有している（（ａ）参照）。その他の構成及び作用は、成形体２０と同様である。
両中子３２，３３は、中子１３を成形体周方向に沿って２分割した、矩形状中子（第１分割中子片）３２と扇形状中子（第２分割中子片）３３からなる（図６（ｂ）参照）。矩形状中子３２は、成形体周方向幅が空間３７の開口３７ａより広くなく、空間３７への挿入方向において挿入幅が変化しない内周側と外周側で等しい矩形状を有し、扇形中子３３は、空間３７の平面形状から矩形状中子３２を除いた扇形状を有している。
【００２０】
つまり、中子１３を構成する２個の中子片の内、少なくとも一方が、空間３７の平面形状のアンダーカット形状を有する辺に平行又はアンダーカット角度αを持つように構成すればよい（図６（ｂ）参照）。そして、扇形中子３３は、開口３７ａから空間３７内へ挿入可能に、外周側端辺の成形体周方向幅が、開口３７ａより広くなく形成されている。
これら両中子３２，３３は、金型内の所定位置に位置決め配置された後、固定部材３４ａを介して固定された中子保持部材３４により保持された状態で、下型３５に組み込まれる。
【００２１】
成型金型３０により成形体３６を成形した後、矩形状中子３２と扇形中子３３を成形体３６から取り出す場合、先ず、型開きにより上型３１を外し、下型３２から中子保持部材３４を取り除いた後に、成形体３６及び両中子３２，３３を離型する。その後、図６に示すように、矩形状中子３２を開口３７ａから引き抜き（（ａ）矢印ａ参照）、続いて、扇形中子３３を開口３７ａから引き抜いて（（ａ）矢印ｂ参照）、両中子３２，３３を成形体３６から外す。
なお、矩形状中子３２と扇形中子３３の２個からなる中子１３は、両壁部２２と外周壁２３に囲まれて表面側と内周側が開口する凹部が形成された成形体２０（図２（ａ）参照）に用いることもできる（（ｂ）参照）。
【００２２】
上述したように、円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の前記空間に配置される複数の中子を備えた成形金型において、前記各空間は、前記中子を配置する際に前記中子を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、前記中子は、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅が前記アンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された第１分割中子片と、前記空間の平面形状から前記第１分割中子片を除いた形状に、且つ、前記開口から前記空間へ挿入可能に周方向幅が前記開口より広くなく形成された、少なくとも１個の第２分割中子片とからなる。
これにより、型閉めを行う金型に、構造が複雑で高圧のため大型となるスライドコアを設ける必要が無く、分割、組み立てが可能な中子を用いることで、簡易にアンダーカット形状を有する焼結体、圧粉成形体を形成することができる。
【００２３】
また、前記開口は、前記成形体の内周面側及び表面側に設けられ、前記第１分割中子片は、中子配置時、最後に中央に配置される１個からなり、前記第２分割中子片は、前記第１分割中子片を挟み込んで両側に配置される２個からなる。また、前記開口は、前記成形体の内周面側にのみ設けられ、前記第１分割中子片は、中子配置時、最後に配置される１個からなり、前記第２分割中子片は、前記第１分割中子片に隣接して配置される１個からなる。
これにより、分割された複数の中子片を、順に型抜きしていくことで、より簡易にアンダーカット形状を有する焼結体、圧粉成形体を設けることができ、また、アンダーカット部と平行面を有する中子片を先に開放し、その後、残りの中子片を開放することで、前述と同様にアンダーカット形状の焼結、圧粉成形体が得られる。特に、アンダーカット形状が薄肉型の場合に有効である。
【００２４】
また、前記第１分割中子片と２個の前記第２分割中子片は、前記第１分割中子片に開けられた、前記第１分割中子片の引き抜き方向に沿う長孔内を移動する軸部と、それぞれの一端を前記軸部に回動自在に連結し、それぞれの他端を前記各第２分割中子片に装着した２本の腕部とを有し、前記第１分割中子片を引き抜いて前記軸部が前記長孔の下端に達したとき、前記第１分割中子片を前記各第２分割中子片の間から離脱させる、連結部材により連結されている。
これにより、第１分割中子片を型開き方向に移動させると、先ず、第１分割中子片が、アンダーカット部当接中子組から抜け（この間、アンダーカット当接中子に結合されたヒンジ連結部は長穴部を摺動する）、続いて、この中子組が、連結部の上方移動に伴い中央へ移動してアンダーカット部を回避し、その後、型開き方向に移動することで、一方向の型開きによってアンダーカット形状を簡易に得ることができる。
【００２５】
このように、この発明によれば、円環状に形成され周方向に沿って複数箇所の空間を有する成形体の前記空間に配置される複数の中子を備えた成形金型は、各空間が、中子を配置する際に中子を挿入する方向に対しアンダーカット部を有する開口を備え、中子が、周方向に沿って複数に分割した、周方向幅がアンダーカット部の周方向突出幅より狭くなく挿入方向において挿入幅が変化しない形状に形成された第１分割中子片と、空間の平面形状から第１分割中子片を除いた形状に、且つ、開口から空間へ挿入可能に周方向幅が開口より広くなく形成された、少なくとも１個の第２分割中子片とから構成されるので、複雑な金型や多くの工程を必要とせずに、簡易にアンダーカット形状を有する焼結体や圧粉成形体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施の形態に係る成形金型を示し、（ａ）は型開き方向に沿う断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図２】図１の成形体と中子を示し、（ａ）は成形体が外周壁を有する場合の斜視図、（ｂ）は成形体が内外周壁を有する場合の斜視図である。
【図３】成形体から中子を取り除く手順を示し、（ａ）は中間中子引き抜き時の説明図、（ｂ）は中間中子引き抜き後の説明図、（ｃ）は両外側中子引き抜き時の説明図である。
【図４】図３の中子を引き抜く具体例を示し、（ａ）は中間中子引き上げ時の説明図、（ｂ）は両外側中子接近時の説明図、（ｃ）は両外側中子引き上げ時の説明図である。
【図５】この発明の他の実施の形態に係る成形金型を示し、（ａ）は型開き方向に沿う断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図６】図５の成形金型により形成される成形体を示し、（ａ）は中子が装着された状態の成形体の斜視図、（ｂ）は（ａ）の中子を図２（ａ）の成形体に用いた状態の斜視説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０，３０  成型金型
１１，３１  上型
１２，３５  下型
１３  中子
１４，１５  外側中子
１４ａ，１５ａ  傾斜辺
１４ｂ，１５ｂ  上端取付部
１６  中間中子
１６ａ  長孔
１７  中子保持部材
１７ａ  貫通孔
１８，１９  固定部材
２０，３６  成形体
２１  アンダーカット部
２２  壁部
２３  外周壁
２５  連結部材
２５ａ  一端
２５ｂ  他端
２６  軸部
３２  矩形状中子
３３  扇形状中子
３４  中子保持部材
３７  空間
３７ａ  開口
ａ  成形体周方向突出幅
【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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