(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傘歯車成形用歯形溝を具えるダイ，下パンチおよびコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮して傘歯車形状の圧粉体を得る粉末成形装置であって、成形された圧粉体のダイからの抜き出しに際し、不回転のダイに対して下パンチが傘歯車のねじれ角に同期して回転しつつ相対的に上昇するよう構成された装置において、下パンチを回転させる手段として下パンチを回転自在に装着するとともに、下パンチの下部外周に設けたはすばとダイの下方延長部の内周に設けたはすば溝とを常時螺合させたことを特徴とする、はすば傘歯車の粉末成形装置。
【請求項２】
傘歯車成形用歯形溝を具えるダイ，下パンチおよびコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮して傘歯車形状の圧粉体を得る粉末成形装置であって、成形された圧粉体のダイからの抜き出しに際し、不回転のダイに対して下パンチが傘歯車のねじれ角に同期して回転しつつ相対的に上昇するよう構成された装置において、下パンチを回転させる手段として下パンチを回転自在に装着するとともに、コアロッドの外周に設けたはすばと下パンチの軸孔内周に設けたはすば溝とを常時螺合させたことを特徴とする、はすば傘歯車の粉末成形装置。
【請求項３】
下パンチの上端面に頂上が鈍角で断面が三角形の低い土手を放射状に設けた、請求項１または請求項２に記載のはすば傘歯車の粉末成形装置。
【請求項４】
下パンチの上端面に傾斜が緩く浅い凹みまたは粗い梨地加工を施してなる、請求項１または請求項２に記載のはすば傘歯車の粉末成形装置。
【請求項５】
ダイ，下パンチおよびコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上下のパンチ間に圧縮してはすば歯車形状の圧粉体を得る粉末成形装置であって、ダイを段付きダイとし、成形された圧粉体のダイからの抜き出しに際し、不回転の段付きダイに対して下パンチがはすば歯車のねじれ角に同期して回転しつつ相対的に上昇するよう構成された装置において、下パンチを回転させる手段として下パンチを回転自在に装着するとともに、コアロッドの外周に設けたはすばと下パンチの軸孔内周に設けたはすば溝とを常時螺合させたことを特徴とする、ボス付きはすば歯車の粉末成形装置。
【請求項６】
下パンチの上端面に頂上が鈍角で断面が三角形の低い土手を放射状に設けた、請求項５に記載のボス付きはすば歯車の粉末成形装置。
【請求項７】
下パンチの上端面に傾斜が緩く浅い凹みまたは粗い梨地加工を施してなる、請求項５に記載のボス付きはすば歯車の粉末成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉末冶金法によるはすば歯車、特に図３に例示したようなはすばの傘歯車やボス付きはすば歯車の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉末冶金における粉末の成形を焼結歯車を例として略述すると、歯車の歯形を成形するダイ，下パンチおよび歯車の軸孔を成形するコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮することにより、所望の形状の製品（圧粉体）が得られる。
【０００３】
粉末の成形に際し、圧粉密度の均一化を図るためダイと下パンチとは相対的に上下動する訳であるが、そのいずれをプレスに固定するかにより、ダイセットの組み方がダイ固定，下パンチ可動式と、一般にウイズドロアルダイセットと呼ばれる下パンチ固定，ダイ可動式とに大別されるが、両方式とも粉末成形の基本的原理に差違はない。後述するこの発明は、この両方式の何れにも適用可能なものである。
【０００４】
図１はこの発明の一実施例を説明するための図面であるが、この図面を用いて下パンチ固定式ダイセットの一般的構成を先ず簡単に述べると、下パンチ２０はグランドプレート５２を介してプレスの基台に固定されている。一方ダイ１０はダイプレート５１に，コアロッド３０はプレスの下ラム６０に固定されたコラムプレート５３に装着され、ダイプレートとコラムプレートとはグランドプレートを貫通するコラム５４で連結されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
成形対象品が図３の如きはすばの傘歯車の場合、ダイ内で圧縮成形された圧粉体は、図２（ハ）に示されている如くその歯部がダイ１０のはすばの歯形溝１１と螺合しているので、そのまま垂直に下パンチ２０で押し上げようとしても動かず無理をすると圧粉体の脆い歯部が損傷するという問題があり、その対策が求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この抜き出しに伴う損傷を防ぐためには、図２における（ハ）〜（ニ）の過程で圧粉体の歯部がダイの歯形溝１１から離れる迄は圧粉体がダイの歯形溝１１に沿って回転すればよい訳であるが、圧粉体の自発的回転は、ダイの内周面およびコアロッド３０の外周面との摩擦抵抗のために殆ど期待できない。
【０００７】
この発明は、ダイ１０から圧粉体を押し出す際に、下パンチ２０を回転させることにより、下パンチ２０に接している圧粉体をダイの歯形溝１１に沿って回転させることを骨子とするものであって、その手段として下パンチをダイセットに回転自在に装着するとともに、押し出す際のダイおよびコアロッドの下降運動を利用して下パンチを回転させる機構を設けたものである。この場合、ダイの方を回転させても目的は達せられるが、大きく重いダイを円滑に回転させるのは実際には困難で、それよりも下パンチを回転させる方が遥かに容易である。以下この発明を、その実施例により詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）  図１および図２は、図３のはすば傘歯車を成形する一実施例に係るもので、先ず装置の構成を説明すると、傘歯車の下端面を成形する下パンチ２０は傘歯車の歯部を成形するダイ１０と嵌合し、その中心を貫通して傘歯車の軸孔を成形するコアロッド３０と共にダイキャビティを形成している。そして下パンチ２０はパンチ台２１に固定され、プレスの基台に固定されているグランドプレート５２に、鋼球７０が象徴するスラスト軸受により回転自在に装着されている。
【０００９】
傘歯車のはすばに対応する歯形溝１１を備えるダイ１０はダイプレート５１に固定され，コアロッド３０はプレスの下ラム６０に固定したコラムプレート５３に回転自在に装着され、ダイプレートとコラムプレートとはグランドプレートを貫通するコラム５４で連結されている。従ってダイ１０とコアロッド３０は、下ラム６０の昇降につれて同時に上下する。そしてダイ１０とパンチ台２１とは、パンチ台２１の外周面に設けたはすば２２とダイ１０を下方に延長してその内周設けたはすば溝１２との螺合によって、常時係合されている。このはすば２２およびはすば溝１２は、傘歯車のはすばに対応するダイの歯形溝１１とリードを等しく設定してある。
【００１０】
一方、傘歯車の上端面を成形する上パンチ４０は上ラムプレート５５に取付けられ、図示を省いたプレスの上ラムにより上下する。そしてこの実施例では圧粉時に上パンチを回転させる手段として上パンチをスラスト軸受７０で回転自在に装着すると共に上パンチの外周にはすば４１を設け、このはすば４１に螺合するはすば溝８１を備えるガイドプレート８０が上ラムプレート５５に、ピン８２とスプリング８３により上下自在に懸垂されている。
【００１１】
次にこの装置の作動を説明すると、図の（イ）はダイキャビティに粉末を充填した状態を、（ロ）は上パンチがダイに嵌合する時点の状態を、（ハ）は粉末の圧縮成形が終了した状態を、（ニ）は圧粉体がダイから抜け出した状態を示している。（イ）の状態から上パンチ４０を下降させると、その下端面が（ロ）の如くダイキャビティを塞ぐと同時にスペーサー８４がダイプレート５１に当接し、ガイドプレート８０を停止させる。上パンチ４０はそのまま下降を続け、ガイドプレートのはすば溝８１に案内されて回転しつつダイ内の粉末を圧縮し、（ハ）の状態で圧縮成形を終了する。上パンチの回転は成形上必須の条件ではないが、回転させると、はすばの歯形溝１１に粉末をより均一かつ緻密に押し込むことができ、はすば傘歯車の品質が向上する。
【００１２】
なお、この（ロ）〜（ハ）の過程では両押し効果を得るためにダイ１０が若干下降するのに伴って下パンチ２０は相対的に上昇し、次に詳述するように回転し乍ら粉末を押し上げる。この下パンチの回転も上パンチの回転と同様に、粉末をはすばの歯形溝１１に押し込む作用がある。
【００１３】
（ハ）〜（ニ）の過程が上パンチの上昇およびダイの引き下げにより圧粉体をダイから排出（便宜上、以下押し出しと表現する）する問題の工程で、圧粉体の歯部はダイ１０のはすばの歯形溝１１と螺合しているので、押し出しに際し歯形溝に沿って回転させつつ歯形溝から離さないと、圧粉体の脆い歯部が損傷する。
【００１４】
この実施例においては、（ハ）の状態から（上パンチを上昇させ）ダイ１０を下降させると、パンチ台２１はダイのはすば溝１２に案内されて回転するため、パンチ台に固定された下パンチ２０も回転し乍ら圧粉体を相対的に押し上げる。そして下パンチ２０の上端面には（ホ）に例示したような、頂上が鈍角で断面が三角形の低い土手２３を放射状に設けてあるので、その作用で圧粉体も下パンチ２０と一体に、ダイの歯形溝１１と等しいリードで回転し乍ら押し上げられる。従って、圧粉体の歯部が歯形溝１１に沿って回転し乍ら無理なく離脱するので、抜き出しに際して圧粉体の損傷を生じることはない。なおダイ１０の歯形溝部を除く内周上部には、押し出し時の摩擦抵抗を軽減するため抜きテーパーを付けてあるが、これは慣用手段である。
【００１５】
この土手２３は、下パンチが上昇する際の回転方向側の斜面を緩やかな傾斜にすることが肝要で、さもないと圧縮成形の最終段階で圧粉体の下端面にむしれやひび割れを生じる虞れがある。因に土手２３の趣旨は圧粉体に回転のきっかけを与えることにあるので、逆に下パンチ２０の上端面をこの様な形状に凹ませてもよく、上端面に粗い梨地加工などを施して、摩擦抵抗を増すことで目的を達する場合もある。
【００１６】
なお図示のようにコアロッド３０の装着を回転自在にしておくと、抜き出しに際して圧粉体と一緒に回転するために、圧粉体との摩擦抵抗が若干軽減される。この圧粉体との摩擦抵抗をより軽減させる手段としては、（ハ）の状態からコアロッド３０はその位置に残してダイ１０のみ先に引き下げ、スプリングバックによる圧粉体の膨脹後にコアロッドを引き下げるのが有効である。そのためには、複式の下ラムを備えるプレスを用いるか、コアロッド用の補助シリンダーをダイセットに組み込めばよい。
【００１７】
（実施例２）  図４および図５は、図３のはすば傘歯車を成形する他の実施例に係るもので、装置の基本的な構成と各部材の名称は実施例１の場合と共通している。この装置の実施例１と異なるところは、コアロッド３０をコラムプレート５３に不回転に装着し、その外周に設けたはすば凸条３１と下パンチ２０の内周に設けたはすば溝２４との螺合により、下パンチ２０とコアロッド３０とを常時係合させたことにある。図５の（ホ）にこのはすば凸条３１を例示したが、必要条件はそのリードがダイの歯形溝１１のリードと一致することで、凸条の形状は加工しやすい適宜の形状でよい。
【００１８】
なお、はすば凸条をコアロッドの先端まで設けると、これと嵌合する上パンチにもはすば溝を設けなければならないので、図示の如く圧粉体の軸孔の途中まで凸条が入り込む程度の中間に止めるのが適当である。そして凸条部の軸線方向の長さは、下パンチのはすば溝２４と常時螺合してこれを回転させるのに必要かつ十分な長さがあれば足り、コアロッドの下端まで設ける必要はない。
【００１９】
次にこの装置の作動を説明すると、図の（イ）はダイキャビティに粉末を充填した状態を、（ロ）は上パンチがダイに嵌合する時点の状態を、（ハ）は粉末の圧縮成形が終了した状態を、（ニ）は圧粉体がダイから抜け出した状態を示したもので、（イ）と（ニ）では、上方に待機する上パンチは図示を省略してある。この装置では上パンチの回転機構は設けてないが、必要に応じ実施例１と同様にすることができる。
【００２０】
図の（イ）の状態から上パンチ４０を下降させ、（ハ）の粉末圧縮終了までの過程は、嵌入したはすば凸条３１に対応するはすば溝が圧粉体の軸孔の途中まで形成されていることを除き実施例１の場合と同様なので、重複を避け説明を省略する。
【００２１】
図の（ハ）〜（ニ）の圧粉体押し出し工程が重要なことは前述の通りで、この装置においては、（ハ）の状態から上パンチを上昇させダイ１０を下降させるとコアロッド３０も一緒に、回転せずに下降する。そのとき下パンチ２０は、そのはすば溝２４とコアロッドのはすば凸条３１との螺合により、コアロッドの下降につれて回転しつつ圧粉体を相対的に押し上げる。そして、ダイの歯形溝１１とコアロッドのはすば凸条３１はリードが等しいので、圧粉体はその軸孔をはすば凸条３１，歯部をダイの歯形溝１１の内・外２か所で案内されて回転し乍ら歯形溝１１から離脱するので、抜き出しに際して圧粉体の損傷を生じることはない。
【００２２】
実施例１の方式とこの方式を比べると、圧粉体を傷めずにダイから押し出すという効果は同等で、圧粉体の軸孔に斜溝が残らない点では前者が有利であるが、この実施例２の方式では重量のあるダイ１０の下方延長やパンチ台２１が不要なため、装置全体が小型軽量化される点では後者が優っている。因に後者の場合、コアロッド３０に設けるはすば凸条３１の位置を下方に、図５の成形終了時点で凸条部と下パンチ２０の上端が面一となる位置に移すことにより、軸孔に斜溝が残らない圧粉体を得ることができる。但しこの場合は、下パンチ２０の上端面に実施例１で述べた凹凸なり梨地加工などを施す必要がある。
【００２３】
以上は成形対象品が図３の（イ）のはすば傘歯車の場合について説明したが、この発明はこれに限らず、同図（ロ）の如きボス付きはすば歯車についても全く同様に適用することができる。即ちこの場合も、歯車のボス部端面を成形する下パンチは回転自在に，歯車の歯部を成形するダイは不回転に装着するとともに、下パンチ（圧粉体）を回転させるための実施例１，２何れかの手段を施すことにより、圧粉体の歯部を傷めることなく容易に抜き出すことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明により、従来は圧粉後の抜き出し工程に問題があったはすば傘歯車やボス付きはすば歯車の粉末成形が、容易になし得るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図３の成形品に係る、この発明の一実施例を説明する図面である。
【図２】この発明の一実施例を説明する、図１の続きの図面である。
【図３】この発明における成形対象品の形状を例示する図面である。
【図４】この発明の他の実施例を説明する図面である。
【図５】この発明の他の実施例を説明する、図４の続きの図面である。
【符号の説明】
１０…ダイ，１１…歯形溝，１２…はすば溝，２０…下パンチ
２１…パンチ台，２２…はすば，２３…土手，２４…はすば溝
３０…コアロッド，３１…はすば凸条，４０…上パンチ，４１…はすば
５１…ダイプレート，５２…グランドプレート，５３…コラムプレート
５４…コラム，５５…上ラムプレート
６０…下ラム，７０…鋼球（スラスト軸受），８０…ガイドプレート
８１…はすば溝，８２…ピン，８３…スプリング，８４…スペーサー
【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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