(57)【要約】  本開示の一態様に係る製造システムは、金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製する成形装置と、前記圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する多関節ロボットを有するロボット加工装置と、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結することより、焼結体を作製する誘導加熱焼結炉と、を備える。
2020217331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製する成形装置と、
前記圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する多関節ロボットを有するロボット加工装置と、
前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結することより、焼結体を作製する誘導加熱焼結炉と、を備える焼結体の製造システム。
【請求項２】
形状の基準となる対象品の３Ｄデータを取得する取得部を、更に備える請求項１に記載の焼結体の製造システム。
【請求項３】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備える請求項２に記載の焼結体の製造システム。
【請求項４】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備え、
前記ロボット加工装置は、前記加工プログラムに基づいて前記加工成形体を作製する請求項２又は請求項３に記載の焼結体の製造システム。
【請求項５】
前記ロボット加工装置は、複数の前記多関節ロボットを有し、
複数の前記多関節ロボットには、前記圧粉成形体を加工する工具を保持する第１ロボットと、前記圧粉成形体を保持する第２ロボットが含まれる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項６】
形状の基準となる対象品の３Ｄデータに倣って圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する加工装置と、
前記加工成形体を焼結することにより、焼結体を作製する焼結装置と、を備える焼結体の製造システム。
【請求項７】
前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナを、更に備える請求項６に記載の焼結体の製造システム。
【請求項８】
前記加工装置は、多関節ロボットを有するロボット加工装置であり、
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備える請求項６又は請求項７に記載の焼結体の製造システム。
【請求項９】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備える請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１０】
金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の前記圧粉成形体を作製する成形装置を、更に備える請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１１】
前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉である請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１２】
道路を通行可能な移動装置を更に備え、
前記加工装置は、多関節ロボットを有するロボット加工装置であり、
前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉であり、
前記移動装置に搭載される装置には、前記ロボット加工装置及び前記誘導加熱焼結炉が含まれる請求項６に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１３】
前記移動装置に搭載される装置には、前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナが含まれる請求項１２に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１４】
前記圧粉成形体は、全体又は一部の相対密度が９６％以上である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の製造システムを用いて、前記焼結体を製造する焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体の製造システム及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２には、金属粉末を含む原料粉末を用意する準備工程と、金型を用いて原料粉末を一軸加圧することで、圧粉成形体を作製する成形工程と、圧粉成形体を機械加工して加工成形体を作製する加工工程と、加工成形体を焼結して焼結体を得る焼結工程と、を含む焼結体の製造方法が記載されている。
特許文献２では、上記の成形工程において、圧粉成形体の全体の平均相対密度を９３％以上とすることが推奨されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３２３９３９号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／１７５７７２号
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一態様に係る製造システムは、金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製する成形装置と、前記圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する多関節ロボットを有するロボット加工装置と、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結することより、焼結体を作製する誘導加熱焼結炉と、を備える。
【０００５】
本発明の別態様に係る製造システムは、形状の基準となる対象品の３Ｄデータに倣って圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する加工装置と、前記加工成形体を焼結することにより、焼結体を作製する焼結装置と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】焼結体の製造方法の概要を示す説明図である。
【図２】ステップ１及びステップ２に使用される装置の一例を示す説明図である。
【図３】ステップ３に使用される製造設備の一例を示す全体構成図である。
【図４】成形工程に使用される成形装置の一例を示す概略構成図である。
【図５】加工工程に使用される加工装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】焼結工程に使用される焼結装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】検査工程に使用される検査装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】ステップ４に使用される装置の一例を示す説明図である。
【図９】移動可能な製造システムの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
＜本開示が解決しようとする課題＞
現行品を焼結体に置き換えることを検討中の顧客が存在する場合には、焼結体の製造業者としては、顧客の現行品に倣った焼結体をなるべく早期に製造し、製造した焼結体を供試品として顧客に提示することが好ましい。
【０００８】
しかし、特許文献１及び２では、顧客に供試品として提示する焼結体の納期については、想定されていない。本開示は、かかる従来の問題点に鑑み、焼結体の納期を短縮できるようにすることを目的とする。
また、顧客に供試品として提示する焼結体を製造する場合の設備はコンパクト化（小型化）が望まれている。本開示は、かかる従来の問題点に鑑み、焼結体の製造設備をコンパクト化できるようにすることを目的とする。
【０００９】
＜本開示の効果＞
本開示によれば、焼結体の納期を短縮することができる。
本開示によれば、焼結体の製造設備をコンパクト化することができる。
【００１０】
＜本発明の実施形態の概要＞  
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）  本実施形態の製造システムは、金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製する成形装置と、前記圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する多関節ロボットを有するロボット加工装置と、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結することより、焼結体を作製する誘導加熱焼結炉と、を備える。
【００１１】
本実施形態の製造システムによれば、ベルト式連続焼結炉に比べて焼結体を短時間で作製できる誘導加熱焼結炉を備えるので、焼結体の納期を短縮することができる。
本実施形態の製造システムによれば、５軸マシニングセンタに比べて設置スペースが小さいロボット加工装置と、ベルト式連続焼結炉に比べて設置スペースが小さい誘導加熱焼結炉を備えるので、焼結体の製造設備をコンパクト化することができる。
【００１２】
（２）  本実施形態の製造システムにおいて、形状の基準となる対象品の３Ｄデータを取得する取得部を、更に備えることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、取得部が、形状の基準となる対象品の３Ｄデータを取得するので、後述の通り、取得した３Ｄデータに基づく焼結体の検査及び加工プログラムの作成などを実行できるようになる。
【００１３】
（３）  本実施形態の製造システムにおいて、前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備えることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、検査装置が上記の検査を実行するので、対象品と遜色のない高精度の焼結体を製造することができる。
【００１４】
（４）  本実施形態の製造システムにおいて、前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備え、前記ロボット加工装置は、前記加工プログラムに基づいて前記加工成形体を作製することが好ましい。
【００１５】
本実施形態の製造システムによれば、コンピュータ装置が上記の加工プログラムを作成し、ロボット加工装置が上記の加工プログラムに基づいて加工成形体を作製するので、対象品と実質的に同じ形状に圧粉成形体を加工するように、ロボット加工装置を制御することができる。
【００１６】
（５）  本実施形態の製造システムにおいて、前記ロボット加工装置は、複数の前記多関節ロボットを有し、複数の前記多関節ロボットには、前記圧粉成形体を加工する工具を保持する第１ロボットと、前記圧粉成形体を保持する第２ロボットが含まれることが好ましい。
【００１７】
本実施形態の製造システムによれば、圧粉成形体の相対密度が９３％以上であるから、第２ロボットが保持する圧粉成形体に第１ロボットが保持する工具で切削作業を行っても、圧粉成形体が壊れない。このため、圧粉成形体を迅速に加工できる。
また、圧粉成形体に対して任意の角度で工具を接触させることができ、複雑な加工を迅速に実行できる。
【００１８】
（６）  本実施形態の製造システムは、形状の基準となる対象品の３Ｄデータに倣って圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する加工装置と、前記加工成形体を焼結することにより、焼結体を作製する焼結装置と、を備える。
【００１９】
本実施形態の製造システムによれば、加工装置が、対象品の３Ｄデータに倣って圧粉成形体を機械加工することにより加工成形体を作製し、焼結装置が、加工成形体を焼結することにより焼結体を作製するので、対象品と実質的に同じ形状の焼結体を短時間で作製することができる。従って、焼結体の納期を短縮することができる。
【００２０】
（７）  本実施形態の製造システムにおいて、前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナを、更に備えることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、３Ｄスキャナが対象品の３Ｄデータを非接触で取得するので、対象品の３Ｄデータが現存しない場合でも、対象品の３Ｄデータを迅速に取得することができる。
【００２１】
（８）  本実施形態の製造システムにおいて、前記加工装置が、多関節ロボットを有するロボット加工装置である場合には、前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備えることが好ましい。
【００２２】
本実施形態の製造システムによれば、５軸マシニングセンタに比べて設置スペースが小さいロボット加工装置を備えるので、焼結体の製造設備をコンパクト化できる。
本実施形態の製造システムによれば、コンピュータ装置が上記の加工プログラムを作成するので、対象品と実質的に同じ形状に圧粉成形体を加工するように、ロボット加工装置を制御することができる。
【００２３】
（９）  本実施形態の製造システムにおいて、前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備えることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、検査装置が上記の検査を実行するので、対象品と遜色のない高精度の焼結体を製造することができる。
【００２４】
（１０）  本実施形態の製造システムにおいて、金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の前記圧粉成形体を作製する成形装置を、更に備えることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、成形装置が、金属粉末を含む原料粉末を一軸加圧することにより上記の相対密度の圧粉成形体を作製するので、高精度な圧粉成形体が迅速に得られる。従って、焼結体の納期を短縮することができる。
【００２５】
（１１）  本実施形態の製造システムにおいて、前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉であることが好ましい。
この場合、誘導加熱焼結炉は、ベルト式連続焼結炉に比べて焼結体を短時間で作製できるので、焼結体の納期を短縮することができる。また、誘導加熱焼結炉は、ベルト式連続焼結炉に比べて設置スペースが小さいので、焼結体の製造設備をコンパクト化することができる。
【００２６】
（１２）  本実施形態の製造システムにおいて、道路を通行可能な移動装置を更に備える場合には、前記加工装置は、多関節ロボットを有するロボット加工装置であり、前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉であり、前記移動装置に搭載される装置には、前記ロボット加工装置及び前記誘導加熱焼結炉が含まれることが好ましい。
【００２７】
本実施形態の製造システムによれば、移動装置にロボット加工装置と誘導加熱焼結炉が搭載されているので、それらの装置を顧客の居所の近隣地点まで運搬することができる。このため、焼結体の製造を顧客の居所の近隣地点で行うことができる。
従って、顧客の居所から遠い工場で焼結体を製造する場合に比べて、より短時間で焼結体を顧客に納品できるようになる。
【００２８】
（１３）  本実施形態の製造システムにおいて、前記移動装置に搭載される装置には、前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナが含まれることが好ましい。
本実施形態の製造システムによれば、３Ｄスキャナが対象品の３Ｄデータを非接触で取得するので、顧客又は第三者が対象品の３Ｄデータを保存していない場合でも、対象品の３Ｄデータを迅速に取得することができる。
【００２９】
（１４）  本実施形態の製造システムにおいて、前記圧粉成形体は、全体又は一部の相対密度が９６％以上であることが好ましい。
圧粉成形体の相対密度を９６％以上にすれば、相対密度がそれ未満の場合に比べて、焼結体の強度が高くなり、かつ、ロボット加工装置で加工する場合に圧粉成形体が壊れ難くなるからである。
【００３０】
（１５）  本実施形態の製造方法は、上述の（１）〜（１４）のいずれかに記載の製造システムを用いて、前記焼結体を製造する焼結体の製造方法である。
従って、本実施形態の製造方法は、上述の（１）〜（１４）のいずれかに記載の製造システムと同様の作用効果を奏する。
【００３１】
＜本発明の実施形態の詳細＞  
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００３２】
〔焼結体の製造方法の概要〕
図１は、焼結体Ｓの製造方法の概要を示す説明図である。
図１に示すように、顧客は、例えば自社製品（完成品）に組み込まれる、現行の部品である現行品Ｃを製造業者に提供する。製造業者は、現行品Ｃに倣って焼結体Ｓを製造し、製造した焼結体Ｓを供試品として顧客に提供する。
【００３３】
本実施形態に係る焼結体Ｓの製造方法には、ステップ１からステップ５までの手順が含まれる。製造業者は、ステップ１からステップ５を経て、現行品Ｃと実質的に同じ形状の焼結体Ｓを製造する。以下、各ステップ１〜５の概要を説明する。
なお、図１に示す製造方法に使用される全部又は一部の装置の組み合わせを、焼結体Ｓの「製造システム」という。
【００３４】
ステップ１：３Ｄデータの取得
ステップ１は、焼結体Ｓの形状の基準となる対象品（本実施形態では顧客の現行品Ｃ）の３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを取得するステップである。以下、３次元ＣＡＤデータを「３Ｄデータ」ともいう。
ステップ１では、例えば現行品Ｃの現物を３Ｄスキャナ１で読み取ることにより、３Ｄデータを取得する。この場合、３Ｄスキャナが３Ｄデータの取得部となる。
【００３５】
顧客又は第三者（以下、「顧客等」という。）が現行品Ｃの３Ｄデータを有する場合は、顧客等から指定された３Ｄデータを、電子メールによるデータ送信又はＵＳＢメモリを用いたデータ転送などにより、ステップ２のコンピュータ装置２に直接入力すればよい。この場合、３Ｄスキャナ１は不要又は不使用となり、コンピュータ装置２が３Ｄデータの取得部となる。
【００３６】
ステップ２：成形体加工プログラムの作成（製造条件の設定）
ステップ２は、ステップ１で取得した３Ｄデータから成形体加工プログラム（以下、「加工プログラム」ともいう。）を作成するステップである。
加工プログラムは、ステップ３で用いる成形体加工装置３２の動作を制御するためのコンピュータプログラムである。加工プログラムの作成は、例えばＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）ソフトを格納したコンピュータ装置２により実行される。
【００３７】
ステップ３：成形体加工による焼結体の製造
ステップ３は、製造設備３により焼結体Ｓを製造するステップである。
ステップ３に用いる製造設備３には、成形体加工装置（以下、「加工装置」ともいう。）３２が焼結前の圧粉成形体Ｍを加工する工程Ｐ２が含まれる。加工装置３２は、ステップ２で作成された加工プログラムに従って、圧粉成形体Ｍに所定の加工を行う。
【００３８】
ステップ４：成形体加工プログラムの修正（製造条件の最適化）
ステップ４は、ステップ３で製造された合格品の焼結体Ｓの３Ｄデータに基づいて、加工プログラムを修正するステップである。
加工プログラムの修正は、例えばＣＡＤ／ＣＡＴ（Computer Aided Testing）ソフトを格納したコンピュータ装置４により実行される。加工プログラムの修正結果は、ステップ３の加工装置３２にフィードバックされる。加工プログラムの修正結果は、加工プログラムの作成（ステップ２）を行うコンピュータ装置２にフィードバックしてもよい。
【００３９】
ステップ５：焼結体（供試品）の提供
ステップ５は、ステップ４の修正プログラムにより製造された１又は複数の焼結体Ｓを供試品に決定し、供試品に決定した焼結体Ｓを顧客に提供するステップである。
供試品である焼結体Ｓを提供された顧客は、例えば自社の試験設備により、現行品Ｃと焼結体Ｓの性能比較が可能となる。供試品として提供された焼結体Ｓの性能が現行品Ｃの性能と同等以上ならば、顧客は、現行品Ｃを焼結体Ｓに置き換える可能性がある。
【００４０】
本実施形態では、ステップ３において、未焼結の圧粉成形体Ｍを加工する製造設備３（図３参照）を用いるので、切削などの加工が容易で生産性に優れる。このため、例えば鋳造品又は鍛造品に比べて、焼結体Ｓを安価でかつ短納期で製造できる。
従って、現行品Ｃが鋳造体又は鍛造体である場合には、顧客は、現行品Ｃを焼結体Ｓに置き換えることにより、製造コストの抑制と調達期間の短縮を見込める。
【００４１】
本実施形態の製造方法によれば、例えば、自動車などの機械に組み込まれる、スプロケット、ロータ、ギア、リング、フランジ、プーリー、ベーン、又は軸受けなどの焼結体Ｓを製造可能である。
焼結体Ｓは、自動車分野の製品に限らない。例えば、本実施形態の製造方法によれば、航空機のタービンブレード、医療分野で利用される人工骨及び人工関節、或いは、原子力分野で利用される放射線遮蔽部品などの焼結体Ｓを製造でき、応用範囲が広い。
【００４２】
〔ステップ１に使用される装置〕
図２は、ステップ１及びステップ２に使用される装置の一例を示す説明図である。
図２に示すように、ステップ１に使用される装置は、非接触式の３次元形状測定機（以下、「３Ｄスキャナ」という。）１よりなる。非接触式の３Ｄスキャナ１は、対象物に接触せずに表面の凹凸（表面の任意点までの距離）を感知し、感知結果を３次元ＣＡＤデータに変換してコンピュータ装置２に取り込む装置である。
【００４３】
具体的には、３Ｄスキャナ１は、対象物に光を照射しながら、対象物表面の各点の３次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を取得する。３Ｄスキャナ１は、取得した点群データをポリゴンデータに変換してメッシュ状の立体図形を生成する。
３Ｄスキャナ１は、立体図形を構成する点群データを、所定のファイル形式の３次元ＣＡＤデータに変換し、変換した３次元ＣＡＤデータを自機に接続されたコンピュータ装置２に送信する。
【００４４】
非接触式の３Ｄスキャナ１は、「レーザ光タイプ」と「パターン光タイプ」に大別される。レーザ光タイプは、対象物にレーザ光線を照射しつつスキャンし、対象物からの反射光を受光センサで識別して三角法により対象物までの距離を計測する。
パターン光タイプは、対象物にパターン光を照射しつつスキャンし、縞模様のパターンのラインを識別することで、自機から対象物までの距離を計測する。
【００４５】
パターン光タイプは、レーザ光タイプよりも測定が高速に行える。そこで、図２の例では、パターン光タイプの３Ｄスキャナ１が採用されている。パターン光タイプの３Ｄスキャナ１の市販品としては、例えばＫＥＹＥＮＣＥ  ＶＬ−３００シリーズがある。
図２に例示する３Ｄスキャナ１は、据え置きタイプであるが、３Ｄスキャナ１は、ユーザが手に持って測定できるハンディタイプのスキャナであってもよい。
【００４６】
図２に示すように、顧客が現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータを有する場合は、当該データのファイルをコンピュータ装置２に直接読み込むことにしてもよい。この場合、現物の現行品Ｃをスキャンする作業は不要となる。
現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータの取得先は、顧客以外の第三者でもよい。第三者としては、例えば、顧客から製造を委託された現行品Ｃの製造業者、或いは、完成品を解体して現行品Ｃの３Ｄデータの読み込みを専門的に行う業者などが考えられる。
【００４７】
〔ステップ２に使用される装置〕
図２に示すように、ステップ２に使用される装置は、コンピュータ装置２よりなる。コンピュータ装置２は、例えばデスクトップ型のパソコン（ＰＣ）よりなる。コンピュータ装置２のタイプは特に限定されない。コンピュータ装置２のタイプは、例えばノート型であってもよいしタブレット型であってもよい。
【００４８】
コンピュータ装置２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と揮発性メモリを含む情報処理装置、及び、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムとその実行に必要なデータなどを記憶する不揮発性メモリを含む記憶装置などから構成される。コンピュータ装置２には、入力装置とディスプレイも含まれる。
コンピュータ装置２は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを揮発性メモリに読み出して実行することにより、所定の制御装置として機能する。
【００４９】
コンピュータ装置２には、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトがインストールされている。ＣＡＤ／ＣＡＭソフトは、コンピュータ装置２のＧＵＩ（Graphical User Interface）に対するユーザの操作入力に応じて、成形体加工装置３２を動作させるための加工プログラムの作成を実現するソフトウェアである。
ＣＡＤ／ＣＡＭソフトとしては、例えば、「MasterCam」又は「Robotmater」（いずれも登録商標）などのソフトウェアを採用し得る。これらのソフトウェアは、成形体加工装置３２の種別（例えば、多関節ロボット又は５軸マシニングセンタなど）に応じた加工プログラムを生成可能である。また、これらのソフトウェアは、特開２００９−２２６５６２号公報に記載の加工プログラムを生成可能であってもよい。
【００５０】
加工プログラムの作成に必要な設定には、被加工物（本実施形態では圧粉成形体Ｍ）の形状の設定、加工に用いる工具の設定、及びツールパスの設定などが含まれる。
コンピュータ装置２は、現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータと、ユーザが操作入力した設定情報とに基づいて、例えばＮＣ（Numerical Control）プログラムよりなる成形体加工プログラムを作成する。コンピュータ装置２は、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトにより作成した加工プログラムを、ステップ３に用いられる成形体加工装置３２に送信する。
【００５１】
本実施形態では、ステップ３において、成形装置３１（図３及び図４参照）が円柱又は円筒などの単純形状の圧粉成形体Ｍを製作し、加工装置３２（図３及び図５参照）が圧粉成形体Ｍを切削して現行品Ｃと同じ形状の加工成形体Ｐを製作する。
従って、コンピュータ装置２が作成する加工プログラムは、所定形状の圧粉成形体Ｍに対する切削加工を加工装置３２に行わせるプログラムよりなる。被加工物である圧粉成形体Ｍの３次元ＣＡＤデータは、コンピュータ装置２に予め登録されている。
【００５２】
（使用工具の種類）
成形体加工装置３２が、工具の交換が可能な多関節ロボット２０１，２０２（図５参照）を含む場合には、加工プログラムは、作業の種別ごとに異なる工具の使用を多関節ロボット２０１，２０２に指令するコードを含むことが好ましい。
例えば、圧粉成形体Ｍの表面に比較的細かい切削が必要な場合には、使用工具をエンドミルとすればよい。圧粉成形体Ｍに溝部や窓部などを切削する場合には、使用工具をサイドカッターとすればよい。
【００５３】
圧粉成形体Ｍに形成された溝部の途中を拡幅するように切削する場合には、使用工具をＴスロットカッターとすればよい。圧粉成形体Ｍに貫通穴を切削する場合には、使用工具をドリルとすればよい。
穴あけに使用するドリルは、先端部に円弧状の切れ刃を有する先丸ドリル（例えば、特開２０１６−１１３６５７号公報参照）、或いは、ローソク型ドリル（例えば、特開２０１６−１１３６５８号公報参照）であることが好ましい。これらのドリルを採用すれば、圧粉成形体Ｍの穴出口にコバ欠けが発生するのを抑制することができる。
【００５４】
（圧粉成形体の加工条件）
圧粉成形体Ｍを切削加工する場合の使用工具の好ましい回転数は、例えば５００〜５００００ｒｐｍである。より好ましくは、１０００〜１５０００ｒｐｍである。
圧粉成形体Ｍを切削加工する場合の使用工具の好ましい送り速度は、例えば２０〜６０００ｍｍ／ｍｉｎである。より好ましくは、２００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎである。
圧粉成形体Ｍの切り込み深さ及び切り込み位置は、ステップ２においてユーザが操作入力した圧粉成形体Ｍの３次元ＣＡＤデータと、ステップ１において取得された現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータとに基づいて算出される。
【００５５】
〔ステップ３に使用される製造設備〕
図３は、ステップ３に使用される製造設備３の一例を示す全体構成図である。
図３に示すように、本実施形態の製造設備３は、工程Ｐ１から工程Ｐ５をそれぞれ個別に実行する装置３１〜３５が順番に設置された設備である。製造設備３は、焼結体Ｓの製造業者の工場内に設置されている。
【００５６】
図３に例示する製造設備３は、具体的には、工程Ｐ１〜Ｐ５にそれぞれ対応する装置３１〜３５と、各装置３１〜３５の近傍を通過するコンベア３６と、各装置３１〜３５に対するワーク（圧粉成形体Ｍなど）の搬入及び搬出を行うロボットアーム３７と、を備える製造ラインよりなる。
ロボットアーム３７は、コンベア３６から各装置３２〜３５へのワークの搬入と、各装置３１〜３５からコンベア３６へのワークの搬出とを、１個単位で実行する。
【００５７】
製造設備３で実行される各工程Ｐ１〜Ｐ５の概要は、次の通りである。
Ｐ１）成形工程：金型を用いて原料粉末を一軸加圧することで、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体Ｍを作製する。
Ｐ２）加工工程：圧粉成形体Ｍを機械加工して加工成形体Ｐを作製する。
Ｐ３）焼結工程：加工成形体Ｐを焼結して焼結体Ｓを得る。
Ｐ４）仕上げ工程：焼結体Ｓの実寸法を設計寸法に近づける仕上げ加工を行う。
Ｐ５）検査工程：焼結体Ｓの寸法精度及び／又は欠陥の有無などの検査を行う。
以下、工程Ｐ１〜Ｐ５の好ましい具体例を説明する。
【００５８】
〔成形工程Ｐ１〕
（原料粉末の例１）
成形工程Ｐ１の原材料となる金属粉末は、焼結体Ｓを構成する主たる材料である。金属粉末としては、例えば、鉄又は鉄を主成分とする鉄合金の粉末が挙げられる。金属粉末には、代表的には、純鉄粉や鉄合金粉を用いることが挙げられる。
「鉄を主成分とする鉄合金」とは、構成成分として、鉄元素を５０質量％超、好ましくは８０質量％以上、更に９０質量％以上含有することを意味する。鉄合金としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ及びＣから選択される少なくとも１種の合金化元素を含有するものが挙げられる。
【００５９】
上記の合金化元素は、鉄系焼結体の機械的特性の向上に寄与する。合金化元素のうち、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｍｎ及びＭｏの含有量は、合計で０．５質量％以上５．０質量％以下、更に１．０質量％以上３．０質量％以下とすることが挙げられる。
Ｃの含有量は、０．２質量％以上２．０質量％以下、更に０．４質量％以上１．０質量以下とすることが挙げられる。また、金属粉末に鉄粉を用い、これに上記の合金化元素の粉末（合金化粉末）を添加してもよい。
【００６０】
この場合、原料粉末の段階では金属粉末の構成成分が鉄であるが、焼結工程Ｐ３で焼結することによって鉄が合金化元素と反応して合金化される。
原料粉末における金属粉末（合金化粉末を含む。）の含有量は、例えば、９０質量％以上、更に９５質量％以上とすることが挙げられる。金属粉末には、例えば、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、カルボニル法、還元法などにより作製したものを利用できる。
【００６１】
金属粉末の平均粒径は、例えば、２０μｍ以上２００μｍ以下、更に５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが挙げられる。金属粉末の平均粒径を上記の範囲内とすることで、取り扱い易く、かつ加圧成形し易い。更に、金属粉末の平均粒径を２０μｍ以上とすることで、原料粉末の流動性を確保し易い。金属粉末の平均粒径を２００μｍ以下とすることで、緻密な組織の焼結体Ｓを得易い。
【００６２】
金属粉末の平均粒径は、金属粉末を構成する粒子の平均粒径のことである。粒子の平均粒径は、例えば、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（Ｄ５０）である。微粒の金属粉末を利用することで、焼結体Ｓの表面粗さを小さくしたり、コーナーエッジをシャープにしたりすることができる。
【００６３】
（原料粉末の例２：誘導加熱の場合）
焼結工程Ｐ３が高周波誘導加熱により行われる場合、Ｆｅ粉末又はＦｅ合金粉末と、Ｃ粉末とを含む原料粉末とすることが好ましい。この原料粉末は、Ｆｅ粉末又はＦｅ合金粉末を主体とする。以下、Ｆｅ粉末とＦｅ合金粉末を纏めてＦｅ系粉末ということがある。
【００６４】
Ｆｅ粉末、Ｆｅ合金粉末：
Ｆｅ粉末は、純鉄粉である。Ｆｅ合金粉末は、鉄を主成分とし、例えばＮｉ、及びＭｏの中から選択される１種以上の添加元素を含有するＦｅ合金粒子を複数有する。Ｆｅ合金は、不可避的不純物を含むことを許容する。
具体的なＦｅ合金としては、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｏ系合金が挙げられる。Ｆｅ系粉末は、例えば、水アトマイズ粉、ガスアトマイズ粉、カルボニル粉、還元粉を使用できる。原料粉末におけるＦｅ系粉末の含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、例えば、９０質量％以上が挙げられ、更に９５質量％以上が挙げられる。Ｆｅ合金におけるＦｅの含有量は、Ｆｅ合金を１００質量％とするとき、９０質量％以上、更に９５質量％以上が挙げられる。Ｆｅ合金における添加元素の含有量は、合計で０質量％超１０．０質量％以下、更に０．１質量％以上５．０質量％以下が挙げられる。
【００６５】
Ｆｅ系粉末の平均粒径は、例えば、５０μｍ以上１５０μｍ以下が挙げられる。Ｆｅ系粉末の平均粒径を上記範囲内とすることで、取り扱い易く、加圧成形し易い。Ｆｅ系粉末の平均粒径を５０μｍ以上とすることで、流動性を確保し易い。Ｆｅ系粉末の平均粒径を１５０μｍ以下とすることで、緻密な組織の焼結体Ｓを得易い。Ｆｅ系粉末の平均粒径は、更に５５μｍ以上１００μｍ以下が挙げられる。
「平均粒径」は、レーザ回折式粒度分布測定装置により測定した体積粒度分布における累積体積が５０％となる粒径（Ｄ５０）のことである。この点は、後述のＣ粉末及びＣｕ粉末の平均粒径でも同様である。
【００６６】
Ｃ粉末：
Ｃ粉末は、昇温時にＦｅ−Ｃの液相となり、焼結体Ｓ中の空孔の角を丸くして焼結体Ｓの強度（圧環強度）を向上させる。原料粉末におけるＣ粉末の含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、０．２質量％以上１．２質量％以下が挙げられる。
Ｃ粉末の含有量を０．２質量％以上とすることで、Ｆｅ−Ｃの液相が十分出現して、空孔の角部を効果的に丸くし易くて強度を向上し易い。Ｃ粉末の含有量を１．２質量％以下とすることで、Ｆｅ−Ｃの液相が過度に生成されることを抑制し易く、寸法精度の高い焼結体Ｓを製造し易い。
【００６７】
Ｃ粉末の含有量は、更に０．４質量％以上１．０質量％以下が好ましく、特に０．６質量％以上０．８質量％以下が好ましい。Ｃ粉末の平均粒径は、Ｆｅ粉末の平均粒径よりも小さくすることが好ましい。そうすれば、Ｃ粒子をＦｅ粒子間に均一に分散させ易いため、合金化を進行し易い。
Ｃ粉末の平均粒径は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下が挙げられ、更に１０μｍ以上２５μｍ以下が挙げられる。Ｆｅ−Ｃの液相を生成させるという観点ではＣ粉末の平均粒径は大きい方が好ましいが、大きすぎると液相の出現する時間が長くなることで空孔が大きくなりすぎて欠陥となる。なお、原料粉末が純鉄粉を含むがＣを含まない場合、焼結体Ｓの強度は、ベルト式連続焼結炉を用いて製造された焼結体Ｓよりも低くなる。
【００６８】
Ｃｕ粉末：
原料粉末は、更にＣｕ粉末を含むことが好ましい。Ｃｕ粉末は、後述の焼結工程の昇温時にＦｅ−Ｃの液相化に寄与する。その上、ＣｕはＦｅ中に固溶して強度を高める働きがあり、Ｃｕ粉末を含むことで高強度な焼結体Ｓを製造できる。
原料粉末におけるＣｕ粉末の含有量は、原料粉末を１００質量％とするとき、０．１質量％以上３．０質量％以下である。Ｃｕ粉末の含有量を０．１質量％以上とすることで、昇温（焼結）時にＣｕがＦｅ中に拡散してＣのＦｅ中への拡散を抑制し易く、Ｆｅ−Ｃの液相を生成させ易い。
【００６９】
Ｃｕ粉末の含有量を３．０質量％以下とすることで、Ｃｕが昇温（焼結）時にＦｅ中に拡散することでＦｅ粒子が膨張して、焼結時の収縮を相殺するように作用するため、寸法精度の高い焼結体Ｓを製造し易い。
Ｃｕ粉末の含有量は、更に１．５質量％以上２．５質量％以下が挙げられる。Ｃｕ粉末の平均粒径は、Ｃ粉末と同様、Ｆｅ粉末の平均粒径よりも小さくすることが好ましい。そうすれば、Ｃｕ粒子をＦｅ粒子間に均一に分散させ易いため、合金化を進行し易い。Ｃｕ粉末の平均粒径は、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下が挙げられ、更に１０μｍ以上２５μｍ以下が挙げられる。
【００７０】
（内部潤滑剤）
金型を用いたプレス成形では、金型への金属粉末の焼き付きを防止するために、金属粉末と内部潤滑剤とを混合した原料粉末を用いることが一般的である。しかし、本実施形態では、原料粉末に内部潤滑剤を含ませないか、含ませても原料粉末全体の０．２質量％以下とすることが好ましい。原料粉末における金属粉末の割合が低下することを抑制し、相対密度が９３％以上の圧粉成形体Ｍを得るためである。
ただし、相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製できる範囲で、微量の内部潤滑剤を原料粉末に含ませることは許容される。内部潤滑剤として、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸を利用することができる。
【００７１】
（有機バインダー）
後の加工工程Ｐ２において、圧粉成形体Ｍに割れや欠けが生じることを抑制するため、原料粉末に有機バインダーを添加しても構わない。
有機バインダーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル、パラフィン、各種ワックスなどが挙げられる。有機バインダーは、必要に応じて添加すればよく、添加しなくてもよい。有機バインダーを添加する場合、成形工程Ｐ１で相対密度が９３％以上の圧粉成形体Ｍを作製できる程度の添加量とする必要がある。
【００７２】
（圧粉成形体の加圧方式）
成形工程Ｐ１では、金型を用いて原料粉末を一軸加圧することで、圧粉成形体Ｍを作製する。一軸加圧を行う金型は、ダイと、その上下の開口部に嵌め込まれる一対のパンチと、を備える金型である。ダイのキャビティに充填された原料粉末を上パンチと下パンチとで圧縮することにより、圧粉成形体Ｍが作製される。
【００７３】
上記の金型で成形できる圧粉成形体Ｍは単純な形状となる。単純な形状としては、例えば、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状などを挙げることができる。
パンチ面に凸部や凹部を備えるパンチを利用してもよい。この場合、単純形状の圧粉成形体Ｍに、凸部や凹部に対応した凹みや出っ張りが形成される。このような凹みや出っ張りを有する圧粉成形体も、単純形状の圧粉成形体Ｍに含まれる。
【００７４】
一軸加圧の圧力（面圧）は、６００ＭＰａ以上とすることが挙げられる。面圧を大きくすることで、圧粉成形体Ｍの相対密度を高くすることができる。好ましい面圧は、１０００ＭＰａ以上、より好ましい面圧は１５００ＭＰａ以上である。面圧の上限は特にない。
【００７５】
（外部潤滑剤） 
一軸加圧において、金型への金属粉末の焼き付きを防止するために、金型の内周面（ダイの内周面やパンチの押圧面）に外部潤滑剤を塗布することが好ましい。
外部潤滑剤としては、例えば、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸などを利用することができる。その他、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミドなどの脂肪酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミドなどの高級脂肪酸アミドを外部潤滑剤として利用することもできる。
【００７６】
（圧粉成形体の相対密度）
一軸加圧によって得られる圧粉成形体Ｍの全体の平均相対密度は、９３％以上であることが好ましい。平均相対密度は、好ましくは９４％以上又は９５％以上、より好ましくは９６％以上、さらに好ましくは９７％以上、さらに好ましくは９９．８％以上である。
平均相対密度が９３％以上の高密度になる部分は、圧粉成形体Ｍの全体であってもよいし一部であってもよい。もっとも、後述の加工工程Ｐ２において、多関節ロボット２０２（図５参照）で圧粉成形体Ｍを掴む場合は、全体の平均相対密度が９３％以上とすることが好ましい。全体が高密度であれば、どこを掴んでも欠けが生じ難いからである。
【００７７】
上記の通り、本実施形態の製造設備３によれば、全体の平均相対密度が９３％以上である焼結体Ｓを得ることができる。
焼結体Ｓの全体の平均相対密度は、焼結前の圧粉成形体Ｍの全体の平均相対密度にほぼ等しい。焼結体Ｓの平均相対密度は、好ましくは９５％以上、より好ましくは９６％以上、さらに好ましくは９７％以上であり、当該平均相対密度が高くなるほど焼結体Ｓの強度が高くなる。
【００７８】
圧粉成形体Ｍの全体の平均相対密度は、圧粉成形体Ｍにおける加圧軸方向の中央近傍、一端側近傍、および他端側近傍の位置で、加圧軸方向に交差する断面（好ましくは直交する断面）をとり、各断面を画像解析することで求めることができる。
より具体的には、まず各断面において複数の観察視野の画像、例えば各断面において５００μｍ×６００μｍ＝３０００００μｍ２の面積を有する観察視野の画像を１０個以上取得する。各観察視野の画像は、断面における極力均等に分散した位置から取得することが好ましい。
【００７９】
次いで、取得した各観察視野の画像を二値化処理して、観察視野に占める金属粒子の面積割合を求め、その面積割合を観察視野の相対密度と見做す。
そして、各観察視野から求めた相対密度を平均し、圧粉成形体の全体の平均相対密度を算出する。ここで、上記一端側近傍（他端側近傍）とは、例えば圧粉成形体Ｍの表面から３ｍｍ以内の位置とすることが挙げられる。
【００８０】
〔加工工程Ｐ２〕
加工工程Ｐ２では、一軸加圧によって作製された圧粉成形体Ｍに対して、焼結を行うことなく機械加工を行う。
機械加工は、代表的には切削加工である。この場合、切削工具を用いて所定形状の圧粉成形体Ｍが加工される。切削加工としては、例えば、転削加工、旋削加工などが挙げられ、転削加工には、穴あけ加工が含まれる。切削工具には、穴あけ加工の場合、ドリルやリーマ、転削加工の場合、フライスやエンドミル、旋削加工の場合、バイトや刃先交換型切削チップなどを用いることが挙げられる。その他、ホブ、ブローチ、ピニオンカッタなどを用いて切削加工を行なっても構わない。
【００８１】
金属粒子が押し固まった圧粉成形体Ｍの場合、切削工具によって圧粉成形体Ｍの表面から金属粒子が引き剥がされるように機械加工が施される。
このため、例えば鋳造体や仮焼成体などを切削する場合に比べて、切削工具の摩擦が非常に少なくなり、工具の寿命を大幅に短縮できる。また、機械加工によって生じる加工屑は、圧粉成形体Ｍを構成する個々の金属粒子から分離された金属粉末で構成される。粉末状の加工屑は、溶解することなく再利用することができる。
【００８２】
〔焼結工程Ｐ３〕 
焼結工程Ｐ３では、圧粉成形体Ｍを機械加工して得られた加工成形体Ｐを焼結させる。加工成形体Ｐを焼結することにより、金属粉末の粒子同士が接触して結合された焼結体Ｓが得られる。焼結工程Ｐ３では、金属粉末の組成に応じた所定の条件を適用できる。
金属粉末が鉄粉又は鉄合金粉の場合、焼結温度は、例えば、１１００℃以上１４００℃以下、更に１２００℃以上１３００℃以下とすることが挙げられる。焼結時間は、例えば、１５分以上１５０分以下、更に２０分以上６０分以下とすることが挙げられる。
【００８３】
焼結体Ｓの実寸法と設計寸法との差に基づいて、加工工程Ｐ２における加工度合いを調整してもよい。相対密度が９３％以上である高密度の圧粉成形体Ｍを加工して得られる加工成形体Ｐは、焼結時にほぼ均等に収縮する。
このため、焼結後の実寸法と設計寸法との差に基づいて、加工工程Ｐ２の加工度合いを調整することで、焼結体Ｓの実寸法を設計寸法に近づけることができる。その結果、次の仕上げ工程Ｐ４の手間と時間を少なくできる。機械加工を多関節ロボット２０１，２０２やマシニングセンタで行う場合、加工度合いの調整は容易に行なえる。
【００８４】
〔仕上げ工程Ｐ４〕 
仕上げ工程Ｐ４では、焼結体Ｓの表面を研磨するなどして、焼結体Ｓの表面粗さを小さくするとともに、焼結体Ｓの寸法を設計寸法（現行品Ｃの寸法）に合わせる。
研磨仕上げは、図示しない研磨装置により実行される。研磨装置には、ステップ１で取得した現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータが入力される。研磨装置は、焼結体Ｓの設計寸法を入力データから算出し、算出した設計寸法となるように焼結体Ｓの各部を研磨する。例えば、焼結体Ｓがギアよりなる場合には、ギアの歯面の研磨などが行われる。
【００８５】
〔検査工程Ｐ５〕 
検査工程Ｐ５では、焼結体Ｓが設計寸法（現行品Ｃの寸法）に適合するか、及び、ひび割れなどの欠陥がないかの少なくとも１つを検査する。
これらの検査は、非接触式の３Ｄスキャナ（例えば、レーザ光タイプ又はパターン光タイプの３Ｄスキャナ）や、非接触式の非破壊検査装置で行われることが好ましい。これらの検査装置を使用すれば、焼結体Ｓを自動的にかつ１個ずつ検査することができる。
【００８６】
〔成形工程Ｐ１に使用される装置〕
図４は、成形工程Ｐ１に使用される成形装置３１の一例を示す概略構成図である。
図４に示すように、成形工程Ｐ１に使用される成形装置３１は、例えば、油圧サーボ方式で駆動される一軸加圧のプレス成形装置よりなる。
【００８７】
プレス成形装置３１は、矩形状のベースプレート１０１と、ベースプレート１０１の四隅に設けられた支柱１０２と、支柱１０２の上端に固定された天井フレーム１０３と、支柱１０２の上部に上下動自在に支持された上部プレート１０４とを備える。
ベースプレート１０１の上方には、油圧シリンダ機構１０５によって上下方向位置が制御されるパンチセット１０６が設けられ、上部プレート１０４の下方には、油圧シリンダ機構１０７によって上下方向位置が制御されるパンチセット１０８が設けられている。
【００８８】
天井フレーム１０３の中央部には、油圧駆動の上部シリンダ１０９が設けられている。上部シリンダ１０９のロッド下端と上部プレート１０４の上面はリンク機構１１０を介して連結されている。
従って、上部シリンダ１０９が伸張すると、上部プレート１０４が原料粉末１１６の準備位置まで下降する。その後、上下の油圧シリンダ機構１０５，１０７を駆動することによりパンチセット１０６とパンチセット１０８が接合し、原料粉末１１６が加圧される。
【００８９】
上下の油圧シリンダ機構１０５，１０７は、複数の油圧シリンダを同軸心状に多層化した構造であり、各油圧シリンダの軸心はベースプレート１０１の中心位置にある。
従って、プレス成形装置３１は、ベースプレート１０１の外側にはみ出る部材が存在しないスリムな構造であり、かつピットなしで設置できる。このため、プレス成形装置３１は、設置面積及び設置コストが少ないという利点がある。
【００９０】
図４に示すように、下側のパンチセット１０６は、円筒状のダイ１１１、コアロッド１１２、外パンチ１１３、及び内パンチ１１４を備える。ダイ１１１の内周面とコアロッド１１２の外周面とでキャビティが形成される。
上側のパンチセット１０８は、上パンチ１１５を備える。上パンチ１１５は、コアロッド１１２の通過孔を有する円筒状である。
【００９１】
プレス前の段階では、コアロッド１１２の上端面をダイ１１１の上端面から突出させ、かつ、内パンチ１１４よりも外パンチ１１３を深い位置にセットした状態とする。この状態で、キャビティに原料粉末１１６を充填する。
プレスに際しては、外パンチ１１３と下パンチ１１４を一緒に上昇させつつ、上パンチ１１５を下降させる。この際、外パンチ１１３と内パンチ１１４が同時に同じ位置で上死点に達するように上昇速度を制御する。
【００９２】
上記の圧縮成形により、原料粉末１１６の充填量が多い外周部は、充填量が少ない内周部に比べて高圧力で圧縮される。また、図４の例では、厚みが均一な圧粉成形体Ｍが成形される。従って、圧粉成形体Ｍは、外周部に高密度領域Ｍ１を有し、内周部に低密度領域Ｍ２を有するほぼドーナツ形状のタブレットとなる。
上記の成形方法は、外歯ギアやスプロケットのように、外周縁に摺動箇所が連続する焼結体Ｓの製造に適している。例えば、外歯ギアの場合、圧粉成形体Ｍの外周側を高密度領域Ｍ１とすることにより、高剛性で耐摩耗性に優れる外歯が得られる。
【００９３】
図４の場合とは逆に、外パンチ１１３よりも内パンチ１１４を深い位置にセットして原料粉末１１６をプレス成形すれば、内周部が高密度領域Ｍ１であり外周部が低密度領域Ｍ２である圧粉成形体Ｍが得られる。
上記の成形方法は、内歯ギアのように、内周縁に摺動箇所が連続する焼結体Ｓの製造に適している。例えば、内歯ギアの場合、圧粉成形体Ｍの内周側を高密度領域Ｍ１とすることにより、高剛性で耐摩耗性に優れる内歯が得られる。
【００９４】
以上の通り、相対密度が異なる領域Ｍ１，Ｍ２を有する圧粉成形体Ｍの場合には、高密度領域Ｍ１の相対密度を９３％以上とすればよく、低密度領域Ｍ２の相対密度は９３％未満であってもよい。
なお、外パンチ１１３と内パンチ１１４を同じ深さ位置にセットして原料粉末１１６をプレス成形すれば、プレス成形装置３１を用いて、全体の平均相対密度が９３％以上である圧粉成形体Ｍを成形することもできる。
【００９５】
〔加工工程Ｐ２に使用される装置〕
図５は、加工工程Ｐ２に使用される加工装置３２の一例を示す概略構成図である。
図５に示すように、加工工程Ｐ２に使用される加工装置３２は、例えば、多関節ロボット２０１，２０２を用いて圧粉成形体Ｍを加工するロボット加工装置よりなる。
かかるロボット加工装置３２は、例えば５軸マシニングセンタに比べて設置スペースが小さいので、焼結体Ｓの製造設備３のコンパクト化に寄与する。
【００９６】
本実施形態のロボット加工装置３２は、２つの多関節ロボット２０１，２０２と、双方の多関節ロボット２０１，２０２の動作を制御する制御装置２０３とを備える。
２つの多関節ロボット２０１，２０２のうち、一方の第１ロボット２０１は、ドリルなどの工具２０４を保持するロボットである。他方の第２ロボット２０２は、圧粉成形体Ｍを保持するロボットである。
【００９７】
第１ロボット２０１は、アーム先端部に工具２０４の把持部２０５を有する。第１ロボット２０１は、制御装置２０３からの指令に応じて、異なる種類の工具２０４を把持部２０５によって掴むことができる。
第２ロボット２０２は、アーム先端部に圧粉成形体Ｍの把持部２０６を有する。第２ロボット２０２は、コンベア３６に搬送中の圧粉成形体Ｍを把持部２０６で掴むことができる。第２ロボット２０２は、加工成形体Ｐをコンベア３６に戻すこともできる。
【００９８】
制御装置２０３は、第１通信部２０７、第２通信部２０８、制御部２０９、及び記憶部２１０を備える。
第１通信部２０７は、イーサネット（登録商標）などの所定の通信規格に則って外部装置と通信する通信インタフェースよりなる。第２通信部２０８は、第１及び第２アーム２０１，２０２と通信可能に接続された通信インタフェースよりなる。
【００９９】
制御部２０９は、ＣＰＵ及び揮発性メモリなどを含む情報処理装置よりなる。記憶部２１０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録媒体を含む記憶装置よりなる。
第１通信部２０７は、ステップ２のコンピュータ装置２から加工プログラムを受信すると、受信したプログラムを制御部２０９に提供する。制御部２０９は、受信した加工プログラムから動作コード（例えばＧコード又はＭコードなど）を抽出する。
【０１００】
制御部２０９は、抽出した各動作コードを順に第２通信部２０８に出力し、多関節ロボット２０１，２０２に送信させる。多関節ロボット２０１，２０２は、受信した動作コードに従って所定の作業を実行する。
これにより、多関節ロボット２０１，２０２は、制御装置２０３からの指令に応じて圧粉成形体Ｍに所定の加工を行う。
【０１０１】
作業対象物（工具２０４及び圧粉成形体Ｍ）の位置及び姿勢の双方を３次元で調整可能とするため、第１及び第２ロボット２０１，２０２は、少なくとも６自由度のアーム構造を有することが好ましい。
もっとも、圧粉成形体Ｍについては、加工時には同じ位置に保持するなど、高い自由度の位置及び姿勢の調整が不要である場合には、自由度が６未満の第２ロボット２０２を採用してもよい。
【０１０２】
本実施形態の製造設備３では、圧粉成形体Ｍの相対密度が９３％以上であるから、第２ロボット２０２が保持する圧粉成形体Ｍに第１ロボット２０１の工具２０４で切削作業を行っても、圧粉成形体Ｍが壊れない。このため、圧粉成形体Ｍを迅速に加工できる。
また、少なくとも第１ロボット２０１が６自由度であるため、圧粉成形体Ｍに対して任意の角度で工具２０４を接触させることができ、複雑な加工を迅速に実行できる。
【０１０３】
〔焼結工程Ｐ３に使用される装置〕
図６は、焼結工程Ｐ３に使用される焼結装置３３の一例を示す概略構成図である。
図６に示すように、焼結工程Ｐ３に使用される焼結装置３３は、例えば、加工済みの圧粉成形体Ｍ（加工成形体Ｐ）を高周波誘導方式により加熱する誘導加熱焼結炉よりなる。
高周波誘導方式による加熱は、対象物を高速で昇温できるため、加工成形体Ｐを短時間で所定温度にまで高められる。このため、焼結体Ｓを短時間で製造し易い。
【０１０４】
図６に示すように、誘導加熱焼結炉３３は、縦長のチャンバ３０１と、チャンバ３０１内に収容された円筒状の加熱容器３０２と、加熱容器３０２の下方に配置された冷却容器３０３と、加熱容器３０２の下方に配置された昇降台３０４とを備える。
加熱容器３０２の外周面には誘導コイル３０５が巻き付けられ、加熱容器３０２の内部と冷却容器３０３の内部は、上下方向で連通している。昇降台３０４は、加熱容器３０２の内部及び冷却容器３０３の内部いずれかの高さに加工成形体Ｐを昇降可能である。
【０１０５】
誘導加熱焼結炉３３は、誘導コイル３０５に対する出力値（例えば電力値）や周波数を調整可能な電源（図示省略）も備える。
加工成形体Ｐは、ロボットアーム３７により昇降台３０４に載せられる。加工成形体Ｐを加熱する場合は、昇降台３０４は、加工成形体Ｐを加熱容器３０２の内部に位置決めする。焼結後の加工成形体Ｐ（焼結体Ｓ）を冷却する場合は、昇降台３０４は、焼結後の加工成形体Ｐを冷却容器３０３の内部に位置決めする。
【０１０６】
誘導加熱焼結炉３３は、加熱容器３０２の内部に不活性ガスを供給するガス供給路と、加熱容器３０２の外部にガスを排出するガス排出路を備えることが好ましい。この場合、非酸化性のガス雰囲気の下で加工成形体Ｐを焼結することができる。不活性ガスは、窒素ガスやアルゴンガスなどが挙げられる。
【０１０７】
誘導加熱焼結炉３３は、対象物を高速で昇温できしかも加工成形体Ｐを短時間で所定温度にまで高められる。従って、例えばベルト式連続焼結炉に比べて、焼結体Ｓを短時間で製造できるという利点がある。
誘導加熱焼結炉３３は、昇温速度が速いので、例えばベルト式連続焼結炉に比べて、狭小な設置スペースで足りるという利点もある。誘導加熱焼結炉３３の場合、例えば比較的小型のチャンバ３０１（例えば１．５ｍ×１．５ｍ）を採用できる。
【０１０８】
誘導加熱焼結炉３３は、加工成形体Ｐを焼結するのに短時間で済み、加工成形体Ｐを焼結しない間は、焼結炉３３の温度を保持し続ける必要がない。従って、例えばベルト式連続焼結炉に比べて、省エネルギー化を図れるという利点もある。
焼結工程Ｐ３では、昇温過程、焼結過程、冷却過程を順に経る。以下、誘導加熱焼結炉３３を用いる場合に好ましい温度経過について説明する。
【０１０９】
（昇温過程）
昇温過程では、以下の条件（Ｉ）から条件（ＩＩＩ）の全てを満たすように加工成形体Ｐの温度を制御する。Ａ１点は、７３８℃程度であり、Ａ３点は、９１０℃程度である。
（Ｉ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点以上加工成形体Ｐの焼結温度未満の温度域で、温度を保持することなく昇温する。
（ＩＩ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点からＡ３点までの温度域での昇温速度を、１２℃／秒以上とする。
（ＩＩＩ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ３点から加工成形体Ｐの焼結温度までの昇温速度を、４℃／秒以上とする。
【０１１０】
条件（Ｉ）から条件（ＩＩＩ）を満たすように温度制御すれば、以下の条件（ｉ）から条件（ｉｉｉ）を満たす。条件（Ｉ）から条件（ＩＩＩ）と条件（ｉ）から条件（ｉｉｉ）とは実質的に相関関係があるからである。
すなわち、条件（ｉ）から条件（ｉｉｉ）を満たせば、条件（Ｉ）から条件（ＩＩＩ）を満たすように温度制御していることになる。
【０１１１】
（ｉ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点以上加工成形体Ｐの焼結温度未満に対応する雰囲気温度域で、雰囲気温度を保持することなく昇温する。
（ｉｉ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点からＡ３点までに対応する雰囲気温度域での昇温速度を、１２℃／秒以上とする。
（ｉｉｉ）Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ３点から加工成形体Ｐの焼結温度までに対応する雰囲気温度域での昇温速度を、４℃／秒以上とする。
【０１１２】
雰囲気温度とは、加熱容器３０２内の雰囲気温度であり、加工成形体Ｐから８．５ｍｍ以内に配置した熱電対（直径φ３．５ｍｍ）で測定した温度とする。
加熱容器３０２内の雰囲気は、誘導加熱された加工成形体Ｐの熱で温められるため、雰囲気温度は、誘導加熱された加工成形体Ｐ自体の温度に比較して少し低い温度となることが多い。例えば、Ａ１点に対応する雰囲気温度とは、加工成形体Ｐの温度がＡ１点となったときの雰囲気の温度であり、Ａ１点以下の温度となることが多い。Ａ３点に対応する雰囲気温度や加工成形体Ｐの焼結温度に対応する雰囲気温度も同様である。
【０１１３】
条件（Ｉ）から条件（ＩＩＩ）の全て（すなわち、条件（ｉ）から条件（ｉｉｉ）の全て）を満たすことで、高強度な焼結体Ｓを製造できる。その理由は、次の通りであると考えられる。
条件（Ｉ）の温度域ではＣがＦｅ中へ拡散し易いが、この温度域で温度を保持せず、昇温速度を条件（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）のような高速とすることで、ＣのＦｅ中への拡散が抑制される。
【０１１４】
そうすると、例えば、Ｆｅ粒子に隣接したＣ粒子が固相のまま残存し、そのＦｅ粒子とＣ粒子との隣接界面などがＣリッチ相（Ｃのみの場合もある）となる。
Ｃリッチ相がＦｅの表面に残存すると、焼結温度においてＦｅ−Ｃの液相になる。Ｆｅ−Ｃ系状態図から明らかなように、Ｃが約０．２質量％以上であれば、１１５３℃以上でＦｅ−Ｃ系材料は液相になる。このため、加工成形体Ｐを１１５３℃以上の焼結温度とすれば、Ｃリッチ相が液相になる。
【０１１５】
すなわち、ＣがＦｅ中へ拡散し易い温度域で温度を保持せずに高速昇温すると、Ｆｅ−Ｃの液相が生成され易い。このＦｅ−Ｃの液相が、粒子間に形成される空孔の角を丸め、強度の低下の原因（破壊の起点）となる空孔の鋭角部を低減する。その結果、焼結体Ｓの強度、特に圧環強度を高められる。
【０１１６】
昇温速度は、誘導加熱焼結炉３３の電源の出力や周波数を調整することで調整できる。出力や周波数の設定は、例えば、条件（ＩＩ）の昇温速度を満たす出力や周波数の設定とすることが挙げられる。
出力や周波数の設定は、条件（ＩＩ）の温度域から条件（ＩＩＩ）の温度域に亘って一定としてもよいし、条件（ＩＩ）の温度域から条件（ＩＩＩ）の温度域に移行する際に変えてもよい。
【０１１７】
出力や周波数の設定を条件（ＩＩ）の温度域から条件（ＩＩＩ）の温度域に亘って一定とすれば、条件（ＩＩＩ）の昇温速度を満たすことができる。
ただし、出力や周波数を一定とすれば、条件（ＩＩＩ）の昇温速度は、条件（ＩＩ）の昇温速度よりも遅くなる。出力や周波数の設定を条件（ＩＩ）の温度域から条件（ＩＩＩ）の温度域に移行する際に変えれば、条件（ＩＩＩ）の昇温速度を更に速められ、延いては条件（ＩＩ）の昇温速度と同等程度とすることもできる。
【０１１８】
条件（ＩＩ）の昇温速度は、速いほど好ましく、例えば、更に１２．５℃／秒以上が好ましい。条件（ＩＩ）の昇温速度の上限は、例えば、５０℃／秒以下が挙げられ、更に１５℃／秒以下が好ましい。
条件（ＩＩＩ）の昇温速度は、上記条件（ＩＩ）と同様、速いほど好ましく、例えば、５℃／秒以上が好ましく、更に１０℃／秒以上が好ましい。条件（ＩＩＩ）の昇温速度の上限は、例えば、５０℃／秒以下が挙げられ、更に１５℃／秒以下が好ましい。
【０１１９】
昇温過程では、更に、条件（ＩＶ）及び条件（Ｖ）のいずれか一方を満たすように加工成形体Ｐの温度を制御することが好ましい。
（ＩＶ）加工成形体Ｐが４１０℃以上Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点未満となる温度域で、温度を保持せず、この温度域での昇温速度を１２℃／秒以上とする。
（Ｖ）加工成形体Ｐが４１０℃以上Ｆｅ−Ｃ系状態図のＡ１点未満となる温度域の温度を、３０秒以上９０秒以下保持する。
【０１２０】
条件（ＩＶ）及び条件（Ｖ）のいずれか一方を満たすように温度制御すれば、以下の条件（ｉｖ）及び条件（ｖ）のいずれか一方を満たす。条件（ＩＶ）及び条件（Ｖ）と条件（ｉｖ）及び条件（ｖ）とは実質的に相関関係があるからである。
すなわち、条件（ｉｖ）及び条件（ｖ）のいずれか一方を満たせば、条件（ＩＶ）及び条件（Ｖ）のいずれか一方を満たすように温度制御している。
（ｉｖ）４００℃以上７００℃未満の雰囲気温度を保持せず、この雰囲気温度域での昇温速度を１２℃／秒以上とする。
（ｖ）４００℃以上７００℃未満の雰囲気温度を３０秒以上９０秒以下保持する。
【０１２１】
条件（ＩＶ）、条件（ｉｖ）を満たせば、条件（Ｖ）、条件（ｖ）を満たす場合に比較して、高強度な焼結体Ｓを短時間で製造できる。条件（ＩＶ）、条件（ｉｖ）の昇温速度は、例えば、出力や周波数の設定を条件（ＩＩ）、条件（ｉｉ）の昇温速度を満たす出力や周波数と同じ設定とすることで達成できる。
この場合、誘導加熱焼結炉３３の電源の出力や周波数の設定を昇温開始時から焼結時まで常時一定とし、昇温開始時の雰囲気温度から焼結時の雰囲気温度までの雰囲気温度を保持しないことが挙げられる。焼結時の雰囲気温度未満の雰囲気温度を保持しないため、短時間で焼結体Ｓを製造できる。条件（ＩＶ）、条件（ｉｖ）の雰囲気温度での昇温速度は、更に１５℃／秒以上が好ましく、特に２０℃／秒以上が好ましい。
【０１２２】
条件（Ｖ）、条件（ｖ）を満たせば、条件（ＩＶ）、条件（ｉｖ）を満たす場合に比較して、加工成形体Ｐを均熱化し易い。すなわち、条件（Ｖ）、条件（ｖ）は、複雑形状の加工成形体Ｐを焼結する場合に特に好適である。
また、条件（Ｖ）、条件（ｖ）を満たしても、高強度な焼結体Ｓが得られる。条件（Ｖ）の温度域は、更に７３５℃以下が好ましく、特に７００℃以下が好ましい。条件（ｖ）の雰囲気温度は、更に６００℃以下が好ましく、特に５００℃以下が好ましい。
条件（Ｖ）、条件（ｖ）の雰囲気温度を保持する保持時間は、更に４５秒以上７５秒以下が好ましい。条件（Ｖ）の温度、条件（ｖ）の雰囲気温度を保持した後の昇温速度は、条件（ＩＩ）、条件（ｉｉ）及び条件（ＩＩＩ）、条件（ｉｉｉ）の昇温速度とする。
【０１２３】
（焼結過程）
加工成形体Ｐの焼結時の雰囲気温度（焼結温度）での保持時間は、その雰囲気温度（焼結温度）や成形体サイズにもよるが、例えば、３０秒以上９０秒以下が好ましい。
保持時間を３０秒以上とすれば、加工成形体Ｐを十分に加熱できて、高強度な焼結体Ｓを製造し易い。保持時間を９０秒以下とすれば、保持時間が短いため、短時間で焼結体Ｓを製造できる。保持時間は、更に９０秒未満が好ましく、特に６０秒以下が好ましい。なお、サイズの大きな加工成形体Ｐなどの場合、保持時間を９０秒以上とすることが効果的な場合もある。
【０１２４】
加熱成形体Ｐの焼結温度は、Ｆｅ−Ｃの液相が生成される温度以上とすることが挙げられ、１１５３℃以上が挙げられる。焼結温度を１１５３℃以上とすれば、液相を生成できて空孔の角を丸め易く、高強度な焼結体Ｓを製造し易い。
焼結温度は、例えば、１２５０℃以下が好ましい。この場合、温度が高すぎず液相の過度な生成を抑制でき、寸法精度の高い焼結体Ｓを製造し易い。焼結温度は、更に１１５３℃以上１２００℃以下が好ましく、特に１１５５℃以上１１８５℃以下が好ましい。
【０１２５】
加工成形体Ｐの焼結時の雰囲気温度は、１１３５℃以上１２５０℃未満が好ましい。加工成形体Ｐの焼結温度が１１５３℃以上を満たせば、加工成形体Ｐの焼結時の雰囲気温度は、１１３５℃以上を満たす。
同様に、加工成形体Ｐの焼結温度が１２５０℃以下を満たせば、加工成形体Ｐの焼結時の雰囲気温度は、１２５０℃未満を満たす。焼結時の雰囲気温度は、更に１１３５℃以上１１８５℃以下が好ましく、特に１１３５℃以上１１８５℃未満が好ましい。
【０１２６】
（冷却過程）
焼結工程Ｐ３の冷却過程における降温速度は、速くすることが好ましい。降温速度を速めることで、ベイナイト組織を形成し易く、更にはマルテンサイト組織を形成し易いため、焼結体Ｓの強度を高め易い。
降温速度は、１℃／秒以上が好ましい。それにより、素速く冷却できる。降温速度は、更に２℃／秒以上が好ましく、特に５℃／秒以上が好ましい。降温速度は、例えば、２００℃／秒以下が挙げられ、更に１００℃／秒以下が挙げられ、特に５０℃／秒以下が挙げられる。
【０１２７】
この降温速度で冷却する温度域は、冷却開始（加工成形体Ｐの焼結温度）から冷却完了（例えば２００℃程度）までの温度域としてもよい。特に、加工成形体Ｐの温度（雰囲気温度）が７５０℃（７００℃）から２３０℃（２００℃）までの温度域（雰囲気温度域）とすることが好ましい。
冷却方法は、冷却ガスを焼結体Ｓに吹き付けることが挙げられる。冷却ガスの種類は、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスが挙げられる。急速降温により後工程の熱処理工程を省略できる。
【０１２８】
〔検査工程Ｐ５に使用される装置〕
図７は、検査工程Ｐ５に使用される検査装置３５の一例を示す概略構成図である。
図７に示すように、検査工程Ｐ５に使用される検査装置３５は、第１及び第２センサ装置５０１，５０２と、各センサ装置５０１，５０２と通信可能に接続されたコンピュータ装置５０３とを備える。
コンピュータ装置５０３は、例えばデスクトップ型のパソコン（ＰＣ）よりなる。コンピュータ装置５０３のタイプは特に限定されない。コンピュータ装置５０３のタイプは、例えばノート型であってもよいしタブレット型であってもよい。
【０１２９】
コンピュータ装置５０３は、ＣＰＵと揮発性メモリを含む情報処理装置、及び、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムとその実行に必要なデータなどを記憶する不揮発性メモリを含む記憶装置などから構成される。コンピュータ装置２には、入力装置とディスプレイも含まれる。
コンピュータ装置５０３は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを揮発性メモリに読み出して実行することにより、所定の制御装置として機能する。
【０１３０】
第１センサ装置５０１は、例えば非接触式の３Ｄスキャナよりなる。３Ｄスキャナは、前述のパターン光タイプの３Ｄスキャナ１（図２参照）であってもよいし、レーザ光タイプの３Ｄスキャナであってもよい。
第１センサ装置５０１は、仕上げ工程Ｐ４を経た焼結体Ｓを１つずつスキャンして３次元ＣＡＤデータを生成し、生成したデータをコンピュータ装置５０３に送信する。
【０１３１】
第２センサ装置５０２は、例えばデジタル画像を取得可能なデジタルカメラよりなる。第２センサ装置５０２は、仕上げ工程Ｐ４を経た焼結体Ｓを１つずつ撮影して画像データを生成し、生成した画像データをコンピュータ装置５０３に送信する。
コンピュータ装置５０３は、現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータを記憶している。このデータは、例えばステップ２のコンピュータ装置２から受信したデータ、或いは、ＵＳＢメモリなどの記録媒体を介してコンピュータ装置５０３に記憶させたデータである。
【０１３２】
コンピュータ装置５０３は、焼結体Ｓの３次元ＣＡＤデータと現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータに基づいて両者の寸法誤差を算出し、算出した寸法誤差に基づいて焼結体Ｓの合否を判定する。具体的には、寸法誤差が所定値以下の焼結体Ｓを合格とし、所定値を超える焼結体Ｓを不合格（不良）とする。
また、コンピュータ装置５０３は、合格と判定された焼結体Ｓの３次元ＣＡＤデータを、ステップ４に使用されるコンピュータ装置４に送信する。
【０１３３】
コンピュータ装置５０３は、第２センサ装置５０２から取得した画像データに基づいて、表面のひび割れや傷の有無を判定し、ひび割れや傷のある焼結体Ｓを不合格（不良）と判定する。ひび割れや傷のある焼結体Ｓは、不良品として排除される。
判定処理は、例えば、画像データを格子状に分割した部分画像に、機械学習によって得られた分類モデルに含まれる傷などの対象事象に含まれるか否かによって行うことができる（特開２０１８−８１６２９号公報参照）。
【０１３４】
〔本実施形態の製造設備の効果〕
本実施形態の製造設備３によれば、単純形状でかつ高密度の圧粉成形体Ｍを一軸加圧により作製し、圧粉成形体Ｍを加工自由度の高いロボット加工装置３２で加工することにより加工成形体Ｐを作製し、加工成形体Ｐを焼結して焼結体Ｓを作製する。
従って、製作に数ヶ月を要する複雑な形状の金型を使用しなくても、高精度の焼結体Ｓを作製できる。従って、焼結体Ｓの納期を短縮することができる。
【０１３５】
本実施形態の製造設備３によれば、ベルト式連続焼結炉に比べて焼結体Ｓを短時間で作製できる誘導加熱焼結炉３３を採用するので、この点においても焼結体Ｓの納期を短縮することができる。
本実施形態の製造システムによれば、５軸マシニングセンタに比べて設置スペースが小さいロボット加工装置３２と、ベルト式連続焼結炉に比べて設置スペースが小さい誘導加熱焼結炉３３を採用するので、製造設備３をコンパクト化できるという利点もある。
【０１３６】
〔ステップ４に使用される装置〕
図８は、ステップ４に使用される装置の一例を示す説明図である。
図８に示すように、ステップ４に使用される装置は、コンピュータ装置４よりなる。コンピュータ装置２は、例えばデスクトップ型のパソコン（ＰＣ）よりなる。コンピュータ装置２のタイプは特に限定されない。コンピュータ装置２のタイプは、例えばノート型であってもよいしタブレット型であってもよい。
【０１３７】
コンピュータ装置４は、ＣＰＵと揮発性メモリを含む情報処理装置、及び、ＣＰＵが実行するコンピュータプログラムとその実行に必要なデータなどを記憶する不揮発性メモリを含む記憶装置などから構成される。コンピュータ装置２には、入力装置とディスプレイも含まれる。
コンピュータ装置４は、ＣＰＵがコンピュータプログラムを揮発性メモリに読み出して実行することにより、所定の制御装置として機能する。
【０１３８】
コンピュータ装置４には、ＣＡＤ／ＣＡＴソフトがインストールされている。ＣＡＤ／ＣＡＴソフトは、コンピュータ装置４のＧＵＩに対するユーザの操作入力に応じて、判定対象（ここでは、検査工程Ｐ５の検査を合格した焼結体Ｓ）の３次元ＣＡＤデータと、焼結体Ｓの形状の基準となる設計データ（現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータ）との比較処理を実現するソフトウェアである。
【０１３９】
コンピュータ装置４は、複数の焼結体Ｓの３次元ＣＡＤデータを、検査工程Ｐ５のコンピュータ装置５０３から受信する。
コンピュータ装置４は、現行品Ｃの３次元ＣＡＤデータを記憶している。このデータは、例えばステップ２のコンピュータ装置２から受信したデータ、検査工程Ｐ５のコンピュータ装置５０３から受信したデータ、或いは、ＵＳＢメモリなどの記録媒体を介してコンピュータ装置４に記憶させたデータである。
【０１４０】
コンピュータ装置４は、複数の焼結体Ｃの３Ｄデータと現行品Ｃの３Ｄデータの比較結果に基づいて、削り過ぎ又は削り不足の箇所が、統計的に優位性のある数だけ検出されたか否かを判定する。
コンピュータ装置４は、削り過ぎ又は削り不足の箇所を検出した場合には、加工プログラムの修正プログラム（例えばＮＣプログラム）を生成する。修正プログラムには、例えば、削り過ぎの箇所の切り込み深さを深くする動作コード、或いは、削り不足の箇所の切り込み深さを深くする動作コードが含まれる。
【０１４１】
コンピュータ装置４は、生成した修正プログラムを、ステップ３の加工工程Ｐ２に使用される加工装置３２に送信する。これにより、修正プログラムを受信した成形体加工装置３２は、修正後の切り込み深さで圧粉成形体Ｍの加工を行うことになる。
なお、コンピュータ装置４は、ステップ２のコンピュータ装置２（図２参照）に修正プログラムを送信してもよい。この場合、ステップ２のコンピュータ装置２は、受信した修正プログラムを加工装置３２に転送すればよい。
【０１４２】
〔第１の変形例：ステップ３に使用される装置のバリエーション〕
ステップ３の成形工程Ｐ１に用いる成形装置３１は、全体の平均相対密度が９３％未満である圧粉成形体Ｍを成形するプレス成形装置であってもよい。
ステップ３の加工工程Ｐ２に用いる加工装置３２は、第１ロボット２０１のみを備えるロボット加工装置であってもよい。この場合、第１ロボット２０１は、固定台にセットされた圧粉成形体Ｍに所定の加工を行う。
【０１４３】
ステップ３の加工工程Ｐ２に用いる加工装置３２は、第１及び第２ロボット２０１，２０２のうちの少なくとも１つを、複数台備えたロボット加工装置であってもよい。すなわち、第１及び第２ロボット２０１，２０２の台数は複数であってもよい。
ステップ３の加工工程Ｐ２に用いる加工装置３２は、多関節ロボット２０１，２０２の代わりに、５軸マシニングセンタを採用する加工装置であってもよい。
【０１４４】
ステップ３の焼結工程Ｐ３に用いる焼結装置３３は、誘導加熱焼結炉の代わりに、ベルト式連続焼結炉であってもよい。
ステップ３の検査工程Ｐ５は、検査装置３５を用いて全自動で行う場合に限定されるものではなく、全部又は一部又の検査作業を人間が行うことにしてもよい。
【０１４５】
ステップ３の検査工程Ｐ５は、ステップ４の加工プログラムの修正を含んでいてもよい。すなわち、ステップ４のコンピュータ装置４が行う演算処理及び通信処理を、検査工程Ｐ５のコンピュータ装置５０３が実行してもよい。この場合、ステップ４のコンピュータ装置４は不要となる。
【０１４６】
〔第２の変形例：移動可能な製造システム〕
図９は、移動可能な製造システムの一例を示す概略構成図である。
図９に示すように、第２の変形例に係る製造システムは、道路を通行可能な移動装置６０１と、移動装置６０１の収納庫６０２に収納される所定の収納要素とを備える。所定の収納要素とは、焼結体Ｓの製造に必要となる構成要素のことである。
【０１４７】
図９に示すように、移動装置６０１は、例えば大型トラックよりなり、収納庫６０２は、大型トラックの荷台に固定されたコンテナよりなる。
図９に示す製造システムでは、所定の収納要素には、ステップ１に使用される３Ｄスキャナ１、ステップ２に使用されるコンピュータ装置２、ステップ３の加工工程Ｐ２に使用されるロボット加工装置３２、及び、ステップ３の焼結工程Ｐ３に使用される誘導加熱焼結炉３３が含まれる。
【０１４８】
第２の変形例によれば、所定の収納要素が移動装置６０１の収納庫６０２に搭載されているので、次の手順で焼結体Ｓを製造できる。従って、現行品Ｃに倣った焼結体Ｓ（供試品）を短時間（例えば数時間）で顧客に提供できるようになる。
手順１：移動装置６０１を顧客の居所の近隣地点まで乗り付けて、収納庫６０２に搭載された所定の収納要素を当該近隣地点まで運搬する。
手順２：顧客から現行品Ｃを貸与して貰う。
手順３：ステップ１〜３を実行して現行品Ｃに倣った焼結体Ｓを現地で製造する。
手順４：製造した焼結体Ｓ（供試品）を顧客に提供する。
【０１４９】
なお、手順３の焼結体Ｃの製造において、ロボット加工装置３２に加工させる圧粉成形体Ｍについては、製造業者が自社工場で予め製作しておき、移動装置６０１に積み込んでおけばよい。
【０１５０】
第２の変形例において、３Ｄスキャナ１を所定の収納要素から除外してもよい。この場合、車外の３Ｄスキャナ１が生成した３Ｄデータを、車内のコンピュータ装置２に送信すればよい。顧客等から取得した現行品Ｃの３Ｄデータを、車内のコンピュータ装置２に送信してもよい。
第２の変形例において、コンピュータ装置２を所定の収納要素から除外してもよい。この場合、車外のコンピュータ装置２が、現行品Ｃの３Ｄデータから成形体加工プログラムを生成し、生成したプログラムを車内のロボット加工装置３２に送信すればよい。
【０１５１】
第２の変形例において、ステップ３の成形工程Ｐ１に用いる成形装置３１を、所定の収納要素に含めてもよい。この場合、圧粉成形体Ｍの成形についても現地で行うことができる。
第２の変形例において、ステップ３の仕上げ工程Ｐ４に用いる装置（研磨装置など）を、所定の収納要素に含めてもよい。この場合、焼結体Ｓの仕上げについても現地で行うことができる。
【０１５２】
第２の変形例において、ステップ３の検査工程Ｐ５に用いる検査装置３５を、所定の収納要素に含めてもよい。この場合、焼結体Ｓの合否判定などの検査についても現地で行うことができる。
第２の変形例において、ステップ４に用いる装置（コンピュータ装置４）を、所定の収納要素に含めてもよい。この場合、ステップ４の加工プログラムの修正についても現地で行うことができる。
【０１５３】
〔その他〕
上述の実施形態（変形例を含む。）は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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。
例えば、上述の実施形態（変形例を含む。）において、焼結品Ｓの形状の基準となる対象品は、現存する現行品Ｃに限定されるものではなく、未だ製品化されていない企画中の品物であってもよい。
【符号の説明】
【０１５４】
１  ３次元形状測定機（３Ｄスキャナ、取得部）
２  コンピュータ装置（取得部）
３  製造設備（製造ライン）
４  コンピュータ装置
３１  成形装置（成形装置）
３２  加工装置（成形体加工装置、ロボット加工装置）
３３  焼結装置（誘導加熱焼結炉）
３５  検査装置
３６  コンベア
３７  ロボットアーム
１０１  ベースプレート
１０２  支柱
１０３  天井フレーム
１０４  上部プレート
１０５  油圧シリンダ機構（下側）
１０６  パンチセット（下側）
１０７  油圧シリンダ機構（上側）
１０８  パンチセット（上側）
１０９  上部シリンダ
１１０  リンク機構
１１１  ダイ
１１２  コアロッド
１１３  外パンチ
１１４  内パンチ
１１４  下パンチ
１１５  上パンチ
１１６  原料粉末
２０１  多関節ロボット（第１ロボット）
２０１  多関節ロボット（第２ロボット）
２０３  制御装置
２０４  工具
２０５  把持部
２０６  把持部
２０７  第１通信部
２０８  第２通信部
２０９  制御部
２１０  記憶部
３０１  チャンバ
３０２  加熱容器
３０３  冷却容器
３０４  昇降台
３０５  誘導コイル
５０１  第１センサ装置（３Ｄスキャナ）
５０２  第２センサ装置（デジタルカメラ）
５０３  コンピュータ装置
６０１  移動装置
６０２  収納庫
Ｃ  現行品（対象品）
Ｍ  圧粉成型体
Ｐ  加工成形体
Ｓ  焼結体
【図１】
2020217331.tif 000003
【図２】
2020217331.tif 000004
【図３】
2020217331.tif 000005
【図４】
2020217331.tif 000006
【図５】
2020217331.tif 000007
【図６】
2020217331.tif 000008
【図７】
2020217331.tif 000009
【図８】
2020217331.tif 000010
【図９】
2020217331.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年10月22日(2021.10.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末を含み有機バインダーを含まない原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の圧粉成形体を作製する成形装置と、
前記圧粉成形体を脱バインダーなしでそのまま機械加工することにより、加工成形体を作製する多関節ロボットを有するロボット加工装置と、
前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結することより、焼結体を作製する誘導加熱焼結炉と、を備える焼結体の製造システム。
【請求項２】
形状の基準となる対象品の３Ｄデータを取得する取得部を、更に備える請求項１に記載の焼結体の製造システム。
【請求項３】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備える請求項２に記載の焼結体の製造システム。
【請求項４】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備え、
前記ロボット加工装置は、前記加工プログラムに基づいて前記加工成形体を作製する請求項２又は請求項３に記載の焼結体の製造システム。
【請求項５】
前記ロボット加工装置は、複数の前記多関節ロボットを有し、
複数の前記多関節ロボットには、前記圧粉成形体を加工する工具を保持する第１ロボットと、前記圧粉成形体を保持する第２ロボットが含まれる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項６】
金属粉末を含み有機バインダーを含まない圧粉成形体を、形状の基準となる対象品の３Ｄデータに倣って脱バインダーなしでそのまま機械加工することにより、加工成形体を作製する加工装置と、
前記加工成形体を焼結することにより、焼結体を作製する焼結装置と、を備える焼結体の製造システム。
【請求項７】
前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナを、更に備える請求項６に記載の焼結体の製造システム。
【請求項８】
前記加工装置は、多関節ロボットを有するロボット加工装置であり、
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記ロボット加工装置の動作を制御するための加工プログラムを作成するコンピュータ装置を、更に備える請求項６又は請求項７に記載の焼結体の製造システム。
【請求項９】
前記対象品の３Ｄデータに基づいて、前記焼結体の寸法精度及び欠陥の有無のうちの少なくとも１つの検査を実行する検査装置を、更に備える請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１０】
金属粉末を含み有機バインダーを含まない原料粉末を一軸加圧することにより、全体又は一部の相対密度が９３％以上の前記圧粉成形体を作製する成形装置を、更に備える請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１１】
前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉である請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１２】
形状の基準となる対象品の３Ｄデータに倣って圧粉成形体を機械加工することにより、加工成形体を作製する加工装置と、
前記加工成形体を焼結することにより、焼結体を作製する焼結装置と、
道路を通行可能な移動装置とを備え、
前記加工装置は、多関節ロボットを有するロボット加工装置であり、
前記焼結装置は、前記加工成形体を高周波誘導加熱によって焼結する誘導加熱焼結炉であり、
前記移動装置に搭載される装置には、前記ロボット加工装置及び前記誘導加熱焼結炉が含まれる焼結体の製造システム。
【請求項１３】
前記移動装置に搭載される装置には、前記対象品の３Ｄデータを非接触で取得する３Ｄスキャナが含まれる請求項１２に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１４】
前記圧粉成形体は、全体又は一部の相対密度が９６％以上である請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の焼結体の製造システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の製造システムを用いて、前記焼結体を製造する焼結体の製造方法。
【国際調査報告】
2020217331.tif 000012
2020217331.tif 000013
2020217331.tif 000014
2020217331.tif 000015