CN113646112A - 烧结体的制造系统及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一个方式所涉及的制造系统具有：成型装置，其通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的压粉成型体；机器人加工装置，其具有通过对所述压粉成型体进行机械加工而制作加工成型体的多关节机器人；以及感应加热烧结炉，其通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

Description

烧结体的制造系统及制造方法

技术领域

本发明涉及烧结体的制造系统及制造方法。

背景技术

在专利文献1及2记载了一种烧结体的制造方法，其包含：准备工序，准备包含金属粉末的原料粉末；成型工序，通过使用模具将原料粉末进行单轴加压，从而制作压粉成型体；加工工序，对压粉成型体进行机械加工而制作加工成型体；以及烧结工序，对加工成型体进行烧结而得到烧结体。

在专利文献2中，在上述的成型工序，推荐将压粉成型体的整体的平均相对密度设为93％以上。

专利文献1：日本特开2004－323939号公报

专利文献2：国际公开第2017/175772号

发明内容

本发明的一个方式所涉及的制造系统具有：成型装置，其通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的压粉成型体；机器人加工装置，其具有通过对所述压粉成型体进行机械加工而制作加工成型体的多关节机器人；以及感应加热烧结炉，其通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

本发明的另一方式所涉及的制造系统具有：加工装置，其仿形成为形状的基准的对象品的3D数据而对压粉成型体进行机械加工，由此制作加工成型体；以及烧结装置，其对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

附图说明

图1是表示烧结体的制造方法的概要的说明图。

图2是表示在步骤1及步骤2使用的装置的一个例子的说明图。

图3是表示在步骤3使用的制造设备的一个例子的整体结构图。

图4是表示在成型工序使用的成型装置的一个例子的概略结构图。

图5是表示在加工工序使用的加工装置的一个例子的概略结构图。

图6是表示在烧结工序使用的烧结装置的一个例子的概略结构图。

图7是表示在检查工序中使用的检查装置的一个例子的概略结构图。

图8是表示在步骤4使用的装置的一个例子的说明图。

图9是表示能够移动的制造系统的一个例子的概略结构图。

具体实施方式

＜本发明所要解决的课题＞

在存在对将当前产品置换为烧结体进行研究中的顾客的情况下，作为烧结体的制造商，优选尽可能早地制造仿形顾客的当前产品的烧结体，将制造出的烧结体作为样品而提示给顾客。

但是，在专利文献1及2，关于作为样品而提示给顾客的烧结体的交货期并没有设想。本发明鉴于该现有的问题，其目的在于使得能够缩短烧结体的交货期。

另外，对作为样品而提示给顾客的烧结体进行制造的情况下的设备希望实现紧凑化(小型化)。本发明鉴于该现有的问题，其目的在于使得能够将烧结体的制造设备紧凑化。

＜本发明的效果＞

根据本发明，能够缩短烧结体的交货期。

根据本发明，能够将烧结体的制造设备紧凑化。

＜本发明的实施方式的概要＞

下面，列举本发明的实施方式的概要而进行说明。

(1)本实施方式的制造系统具有：成型装置，其通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的压粉成型体；机器人加工装置，其具有通过对所述压粉成型体进行机械加工而制作加工成型体的多关节机器人；以及感应加热烧结炉，其通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

根据本实施方式的制造系统，具有与带式连续烧结炉相比能够以短时间制作烧结体的感应加热烧结炉，因此能够缩短烧结体的交货期。

根据本实施方式的制造系统，具有与5轴加工中心相比设置空间小的机器人加工装置和与带式连续烧结炉相比设置空间小的感应加热烧结炉，因此能够将烧结体的制造设备紧凑化。

(2)在本实施方式的制造系统，优选还具有取得部，该取得部取得成为形状的基准的对象品的3D数据。

根据本实施方式的制造系统，取得部取得成为形状的基准的对象品的3D数据，因此如后面记述那样，能够执行基于所取得的3D数据的烧结体的检查及加工程序的创建等。

(3)在本实施方式的制造系统，优选还具有检查装置，该检查装置基于所述对象品的3D数据而执行所述烧结体的尺寸精度及有无缺陷中的至少1个检查。

根据本实施方式的制造系统，检查装置执行上述的检查，因此能够制造不逊色于对象品的高精度的烧结体。

(4)在本实施方式的制造系统，优选还具有计算机装置，该计算机装置基于所述对象品的3D数据，创建用于对所述机器人加工装置的动作进行控制的加工程序，所述机器人加工装置基于所述加工程序而制作所述加工成型体。

根据本实施方式的制造系统，计算机装置创建上述的加工程序，机器人加工装置基于上述的加工程序而制作加工成型体，因此能够对机器人加工装置进行控制以使得将压粉成型体加工成与对象品实质上相同的形状。

(5)在本实施方式的制造系统，优选所述机器人加工装置具有多个所述多关节机器人，在多个所述多关节机器人包含对加工所述压粉成型体的刀具进行保持的第1机器人和对所述压粉成型体进行保持的第2机器人。

根据本实施方式的制造系统，压粉成型体的相对密度为93％以上，因此即使通过由第1机器人保持的刀具对由第2机器人保持的压粉成型体进行切削作业，压粉成型体也不会损坏。因此，能够迅速地加工压粉成型体。

另外，能够使刀具以任意的角度与压粉成型体接触，能够迅速地执行复杂的加工。

(6)本实施方式的制造系统具有：加工装置，其仿形成为形状的基准的对象品的3D数据而对压粉成型体进行机械加工，由此制作加工成型体；以及烧结装置，其对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

根据本实施方式的制造系统，加工装置通过仿形对象品的3D数据而对压粉成型体进行机械加工，从而制作加工成型体，烧结装置通过对加工成型体进行烧结，从而制作烧结体，因此能够以短时间制作与对象品实质上相同形状的烧结体。因此，能够缩短烧结体的交货期。

(7)在本实施方式的制造系统，优选还具有3D扫描仪，该3D扫描仪通过非接触的方式取得所述对象品的3D数据。

根据本实施方式的制造系统，3D扫描仪通过非接触的方式取得对象品的3D数据，因此即使在当前不存在对象品的3D数据的情况下，也能够迅速地取得对象品的3D数据。

(8)在本实施方式的制造系统，优选还具有计算机装置，该计算机装置在所述加工装置为具有多关节机器人的机器人加工装置的情况下，基于所述对象品的3D数据，创建用于对所述机器人加工装置的动作进行控制的加工程序。

根据本实施方式的制造系统，具有与5轴加工中心相比设置空间小的机器人加工装置，因此能够将烧结体的制造设备紧凑化。

根据本实施方式的制造系统，计算机装置创建上述的加工程序，因此能够对机器人加工装置进行控制以使得将压粉成型体加工成与对象品实质上相同的形状。

(9)在本实施方式的制造系统，优选还具有检查装置，该检查装置基于所述对象品的3D数据，执行所述烧结体的尺寸精度及有无缺陷中的至少1个检查。

根据本实施方式的制造系统，检查装置执行上述的检查，因此能够制造不逊色于对象品的高精度的烧结体。

(10)在本实施方式的制造系统，优选还具有成型装置，该成型装置通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的所述压粉成型体。

根据本实施方式的制造系统，成型装置通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作上述的相对密度的压粉成型体，因此迅速地得到高精度的压粉成型体。因此，能够缩短烧结体的交货期。

(11)在本实施方式的制造系统，优选所述烧结装置是通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结的感应加热烧结炉。

在该情况下，感应加热烧结炉与带式连续烧结炉相比能够以短时间制作烧结体，因此能够缩短烧结体的交货期。另外，感应加热烧结炉与带式连续烧结炉相比设置空间小，因此能够将烧结体的制造设备紧凑化。

(12)在本实施方式的制造系统，优选在还具有能够在道路通行的移动装置的情况下，所述加工装置是具有多关节机器人的机器人加工装置，所述烧结装置是通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结的感应加热烧结炉，在搭载于所述移动装置的装置包含所述机器人加工装置及所述感应加热烧结炉。

根据本实施方式的制造系统，在移动装置搭载有机器人加工装置和感应加热烧结炉，因此能够将这些装置搬运至顾客所在地的邻近地点为止。因此，能够在顾客所在地的邻近地点进行烧结体的制造。

因此，与在远离顾客所在地的工厂制造烧结体的情况相比，使得能够以更短时间将烧结体交付给顾客。

(13)在本实施方式的制造系统，优选在搭载于所述移动装置的装置包含通过非接触的方式取得所述对象品的3D数据的3D扫描仪。

根据本实施方式的制造系统，3D扫描仪通过非接触的方式取得对象品的3D数据，因此即使在顾客或第三者没有保存对象品的3D数据的情况下，也能够迅速地取得对象品的3D数据。

(14)在本实施方式的制造系统，优选所述压粉成型体整体或一部分的相对密度为96％以上。

如果将压粉成型体的相对密度设为96％以上，则与相对密度小于上述值的情况相比，烧结体的强度提高，且在通过机器人加工装置进行加工的情况下不易损坏压粉成型体。

(15)本实施方式的制造方法是使用在上述的(1)～(14)中任一项所述的制造系统而制造所述烧结体的烧结体的制造方法。

因此，本实施方式的制造方法具有与上述的(1)～(14)中任一项所述的制造系统相同的作用效果。

＜本发明的实施方式的详细内容＞

下面，参照附图对本发明的实施方式的详细内容进行说明。此外，也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意地组合。

〔烧结体的制造方法的概要〕

图1是表示烧结体S的制造方法的概要的说明图。

如图1所示，顾客例如将装入本公司产品(完成品)的现有的部件即当前产品C提供给制造商。制造商仿形当前产品C而制造烧结体S，将制造出的烧结体S作为样品而提供给顾客。

在本实施方式所涉及的烧结体S的制造方法，包含步骤1至步骤5的顺序。制造商经过步骤1至步骤5，对与当前产品C实质上相同形状的烧结体S进行制造。下面，对各步骤1～5的概要进行说明。

此外，将在图1所示的制造方法使用的全部或一部分装置的组合称为烧结体S的“制造系统”。

步骤1：3D数据的取得

步骤1是取得成为烧结体S的形状的基准的对象品(在本实施方式为顾客的当前产品C)的3维CAD(Computer Aided Design)数据的步骤。下面，将3维CAD数据称为“3D数据”。

在步骤1中，例如通过3D扫描仪1读取当前产品C的实物，由此取得3D数据。在该情况下，3D扫描仪成为3D数据的取得部。

在顾客或第三者(以下，称为“顾客等”)具有当前产品C的3D数据的情况下，只要将从顾客等指定出的3D数据通过电子邮件进行的数据发送或使用USB存储器的数据转发等直接输入至步骤2的计算机装置2即可。在该情况下，不需要或不使用3D扫描仪1，计算机装置2成为3D数据的取得部。

步骤2：成型体加工程序的创建(制造条件的设定)

步骤2是根据通过步骤1取得的3D数据而创建成型体加工程序(以下，也称为“加工程序”)的步骤。

加工程序是用于对在步骤3所使用的成型体加工装置32的动作进行控制的计算机程序。加工程序的创建例如是由储存有CAD/CAM(Computer Aided Manufacturing)软件的计算机装置2执行的。

步骤3：通过成型体加工进行的烧结体的制造

步骤3是通过制造设备3制造烧结体S的步骤。

在步骤3所使用的制造设备3，包含由成型体加工装置(以下，也称为“加工装置”)32对烧结前的压粉成型体M进行加工的工序P2。加工装置32按照通过步骤2创建出的加工程序，对压粉成型体M进行规定的加工。

步骤4：成型体加工程序的修正(制造条件的优化)

步骤4是基于通过步骤3制造出的合格品的烧结体S的3D数据而对加工程序进行修正的步骤。

加工程序的修正例如是由储存有CAD/CAT(Computer Aided Testing)软件的计算机装置4执行的。加工程序的修正结果反馈给步骤3的加工装置32。加工程序的修正结果也可以反馈给进行加工程序的创建(步骤2)的计算机装置2。

步骤5：烧结体(样品)的提供

步骤5是将通过步骤4的修正程序制造出的1或多个烧结体S决定为样品，将决定为样品的烧结体S提供给顾客的步骤。

被提供了样品即烧结体S的顾客，例如能够通过本公司的试验设备进行当前产品C和烧结体S的性能比较。如果作为样品被提供的烧结体S的性能是当前产品C的性能的同等以上，则顾客有可能将当前产品C置换为烧结体S。

在本实施方式，在步骤3，使用对未烧结的压粉成型体M进行加工的制造设备3(参照图3)，因此切削等的加工容易且生产率优异。因此，例如与铸造品或锻造品相比，能够以低价且短交货期制造烧结体S。

因此，在当前产品C为铸造体或锻造体的情况下，顾客将当前产品C置换为烧结体S，由此预见抑制制造成本和缩短筹措期间。

根据本实施方式的制造方法，例如能够对装入至汽车等机械的链轮、转子、齿轮、连杆、凸缘、带轮、叶片或轴承等烧结体S进行制造。

烧结体S并不限定于汽车领域的产品。例如，根据本实施方式的制造方法，也能够对飞机的涡轮叶片、医疗领域所利用的人工骨骼及人工关节，或者核能领域所利用的辐射线屏蔽部件等烧结体S进行制造，应用范围广。

〔在步骤1中使用的装置〕

图2是表示在步骤1及步骤2使用的装置的一个例子的说明图。

如图2所示，在步骤1使用的装置由非接触式的3维形状测定机(以下，称为“3D扫描仪”)1构成。非接触式的3D扫描仪1是不与对象物接触，对表面的凹凸(直至表面的任意点为止的距离)进行检测，将检测结果变换为3维CAD数据而导入至计算机装置2的装置。

具体地说，3D扫描仪1一边将光照射至对象物，一边取得对象物表面的各点的3维坐标数据(X，Y，Z)。3D扫描仪1将取得的点群数据变换为多边形数据而生成网格状的立体图形。

3D扫描仪1将构成立体图形的点群数据变换为规定的文件形式的3维CAD数据，将变换后的3维CAD数据发送至与本机连接的计算机装置2。

非接触式的3D扫描仪1大致分为“激光类型”和“图案光类型”。激光类型是将激光光线照射至对象物并进行扫描，由受光传感器对来自对象物的反射光进行识别而通过三角法对至对象物为止的距离进行测量。

图案光类型是将图案光照射至对象物并进行扫描，对条纹样式的图案的线进行识别，由此对从本机至对象物为止的距离进行测量。

图案光类型与激光类型相比能够高速地进行测定。因此，在图2的例子，采用了图案光类型的3D扫描仪1。作为图案光类型的3D扫描仪1的商品，例如有KEYENCEVL－300系列。

在图2例示的3D扫描仪1为固定类型，但3D扫描仪1也可以是用户能够手持而进行测定的便携类型的扫描仪。

如图2所示，在顾客具有当前产品C的3维CAD数据的情况下，可以将该数据的文件直接读入至计算机装置2。在该情况下，不需要对实物的当前产品C进行扫描的作业。

当前产品C的3维CAD数据的取得对象可以是除了顾客以外的第三者。作为第三者，例如可想到从顾客被委托制造的当前产品C的制造商，或者专门进行将完成品分解而读入当前产品C的3D数据的从业者。

〔在步骤2使用的装置〕

如图2所示，在步骤2使用的装置由计算机装置2构成。计算机装置2例如由台式型的个人计算机(PC)构成。计算机装置2的类型并不特别受到限定。计算机装置2的类型例如也可以是笔记本型，也可以是平板型。

计算机装置2由包含CPU(Central Processing Unit)和易失性存储器在内的信息处理装置、以及包含对由CPU执行的计算机程序和其执行所需的数据等进行存储的非易失性存储器在内的存储装置等构成。在计算机装置2还包含输入装置和显示器。

计算机装置2由CPU将计算机程序读出至易失性存储器而执行，由此作为规定的控制装置起作用。

在计算机装置2安装有CAD/CAM软件。CAD/CAM软件是与用户针对计算机装置2的GUI(Graphical User Interface)的操作输入相应地，实现用于使成型体加工装置32进行动作的加工程序的创建的软件。

作为CAD/CAM软件，例如可采用“MasterCam”或“Robotmater”(都为注册商标)等软件。这些软件能够生成与成型体加工装置32的类别(例如，多关节机器人或5轴加工中心等)相对应的加工程序。另外，这些软件也可以能够生成在日本特开2009－226562号公报记载的加工程序。

作为加工程序的创建所需的设定，包含被加工物(在本实施方式为压粉成型体M)的形状的设定、加工所使用的刀具的设定、以及刀具路径的设定等。

计算机装置2基于当前产品C的3维CAD数据和用户所操作输入的设定信息，例如创建由NC(Numerical Control)程序构成的成型体加工程序。计算机装置2将通过CAD/CAM软件创建出的加工程序发送至在步骤3使用的成型体加工装置32。

在本实施方式，在步骤3，成型装置31(参照图3及图4)制作圆柱或圆筒等单纯形状的压粉成型体M，加工装置32(参照图3及图5)切削压粉成型体M而制作与当前产品C相同形状的加工成型体P。

因此，计算机装置2创建的加工程序由使加工装置32进行针对规定形状的压粉成型体M的切削加工的程序构成。被加工物即压粉成型体M的3维CAD数据预先登记于计算机装置2。

(使用刀具的种类)

在成型体加工装置32包含能够进行刀具的更换的多关节机器人201、202(参照图5)的情况下，加工程序优选包含代码，该代码对多关节机器人201、202指定针对作业的每个类别而使用不同的刀具。

例如，在需要在压粉成型体M的表面进行比较细的切削的情况下，只要将使用刀具设为立铣刀即可。在压粉成型体M切削出槽部、窗部等的情况下，只要将使用刀具设为侧面刃铣刀即可。

在以将在压粉成型体M形成的槽部的中途扩宽的方式进行切削的情况下，只要将使用刀具设为T槽铣刀即可。在对压粉成型体M切削出贯通孔的情况下，只要将使用刀具设为钻头即可。

在开孔时使用的钻头优选为在前端部具有圆弧状的刀刃的圆头钻头(例如，参照日本特开2016－113657号公报)或者蜡烛型钻头(例如，参照日本特开2016－113658号公报)。如果采用这些钻头，则能够抑制在压粉成型体M的孔出口发生缺边。

(压粉成型体的加工条件)

在对压粉成型体M进行切削加工的情况下的使用刀具的优选的转速例如为500～50000rpm。更优选为1000～15000rpm。

在对压粉成型体M进行切削加工的情况下的使用刀具的优选的进给速度例如为20～6000mm/min。更优选为200～2000mm/min。

压粉成型体M的切入深度及切入位置是基于在步骤2由用户操作输入的压粉成型体M的3维CAD数据和在步骤1取得的当前产品C的3维CAD数据而计算的。

〔在步骤3使用的制造设备〕

图3是表示在步骤3使用的制造设备3的一个例子的整体结构图。

如图3所示，本实施方式的制造设备3是依次地设置有将工序P1至工序P5分别单独地执行的装置31～35的设备。制造设备3设置于烧结体S的制造商的工厂内。

在图3例示的制造设备3，由生产线构成，具体地说，该生产线具有与工序P1～P5分别对应的装置31～35、经过各装置31～35的附近的输送机36、以及进行工件(压粉成型体M等)相对于各装置31～35的搬入及搬出的机器人臂37。

机器人臂37以1个为单位执行工件从输送机36向各装置32～35的搬入、以及工件从各装置31～35向输送机36的搬出。

通过制造设备3执行的各工序P1～P5的概要如下所述。

P1)成型工序：通过使用模具对原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的压粉成型体M。

P2)加工工序：对压粉成型体M进行机械加工而制作加工成型体P。

P3)烧结工序：将加工成型体P烧结而得到烧结体S。

P4)精加工工序：进行使烧结体S的实际尺寸接近设计尺寸的精加工。

P5)检查工序：进行烧结体S的尺寸精度和/或有无缺陷等的检查。

下面，对工序P1～P5的优选的具体例进行说明。

〔成型工序P1〕

(原料粉末的例1)

成为成型工序P1的原材料的金属粉末是构成烧结体S的主要材料。作为金属粉末，例如举出铁或以铁为主要成分的铁合金的粉末。作为金属粉末，代表性地举出使用纯铁粉或铁合金粉。

“以铁为主要成分的铁合金”是指，作为构成成分，含有铁元素超过50质量％，优选含有80质量％以上，更优选含有90质量％以上。作为铁合金，举出含有从Cu、Ni、Sn、Cr、Mo、Mn及C选择的至少1种合金化元素的铁合金。

上述的合金化元素有助于铁类烧结体的机械特性的提高。合金化元素之中的Cu、Ni、Sn、Cr、Mn及Mo的含有量举出设为合计0.5质量％以上5.0质量％以下，进一步设为1.0质量％以上3.0质量％以下。

C的含有量举出设为0.2质量％以上2.0质量％以下，进一步设为0.4质量％以上1.0质量以下。另外，作为金属粉末可以使用铁粉并在其中添加上述的合金化元素的粉末(合金化粉末)。

在该情况下，在原料粉末的阶段，金属粉末的构成成分为铁，但通过烧结工序P3进行烧结而铁与合金化元素进行反应而被合金化。

原料粉末中的金属粉末(包含合金化粉末)的含有量，例如举出设为90质量％以上，进一步设为95质量％以上。作为金属粉末能够利用例如通过水雾化法、气体雾化法、羰基法、还原法等制作出的粉末。

金属粉末的平均粒径例如举出设为20μm以上200μm以下，进一步设为50μm以上150μm以下。通过使金属粉末的平均粒径处于上述的范围内，从而容易处理，且容易加压成型。并且，通过将金属粉末的平均粒径设为20μm以上，从而容易确保原料粉末的流动性。通过将金属粉末的平均粒径设为200μm以下，从而容易得到致密组织的烧结体S。

金属粉末的平均粒径是构成金属粉末的颗粒的平均粒径。颗粒的平均粒径，例如是通过激光衍射式粒度分布测定装置测定出的体积粒度分布的累积体积成为50％的粒径(D50)。通过利用微粒的金属粉末，从而能够减小烧结体S的表面粗糙度，或使拐角边缘变得锐利。

(原料粉末的例2：感应加热的情况)

在通过高频感应加热进行烧结工序P3的情况下，优选设为包含Fe粉末或Fe合金粉末和C粉末在内的原料粉末。该原料粉末将Fe粉末或Fe合金粉末作为主体。下面，有时将Fe粉末和Fe合金粉末汇总而称为Fe类粉末。

Fe粉末、Fe合金粉末：

Fe粉末为纯铁粉。Fe合金粉末以铁为主要成分，例如具有多个Fe合金颗粒，该Fe合金颗粒含有从Ni、及Mo中选择的1种以上的添加元素。Fe合金容许包含不可避免的杂质。

作为具体的Fe合金，举出Fe－Ni－Mo类合金。Fe类粉末例如能够使用水雾化粉、气体雾化粉、羰基粉、还原粉。原料粉末中的Fe类粉末的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，例如举出为90质量％以上，进一步举出为95质量％以上。Fe合金中的Fe的含有量，在将Fe合金设为100质量％时，举出为90质量％以上，进一步举出为95质量％以上。Fe合金中的添加元素的含有量，举出合计为超过0质量％、10.0质量％以下，进一步举出为0.1质量％以上5.0质量％以下。

Fe类粉末的平均粒径例如举出为50μm以上150μm以下。通过使Fe类粉末的平均粒径处于上述范围内，从而容易处理，容易加压成型。通过将Fe类粉末的平均粒径设为50μm以上，从而容易确保流动性。通过将Fe类粉末的平均粒径设为150μm以下，从而容易得到致密的组织的烧结体S。Fe类粉末的平均粒径进一步举出为55μm以上100μm以下。

“平均粒径”是通过激光衍射式粒度分布测定装置测定出的体积粒度分布的累积体积成为50％的粒径(D50)。这点对于后面记述的C粉末及Cu粉末的平均粒径也是同样的。

C粉末：

C粉末在升温时成为Fe－C的液相，将烧结体S中的空孔的角圆化而使烧结体S的强度(径向抗压强度)提高。原料粉末中的C粉末的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，举出为0.2质量％以上1.2质量％以下。

通过将C粉末的含有量设为0.2质量％以上，从而Fe－C的液相充分出现，将空孔的角部有效地圆化而容易提高强度。通过将C粉末的含有量设为1.2质量％以下，从而容易抑制过度地生成Fe－C的液相，容易制造尺寸精度高的烧结体S。

C粉末的含有量进一步优选为0.4质量％以上1.0质量％以下，特别优选为0.6质量％以上0.8质量％以下。C粉末的平均粒径优选比Fe粉末的平均粒径小。如果这样，则容易使C颗粒在Fe颗粒间均匀地分散，因此容易推进合金化。

C粉末的平均粒径例如举出为1μm以上30μm以下，进一步举出为10μm以上25μm以下。从生成Fe－C的液相的观点来看，优选C粉末的平均粒径大，但如果过大，则液相出现的时间变长，由此空孔变得过大而成为缺陷。此外，在原料粉末包含纯铁粉但不包含C的情况下，烧结体S的强度低于使用带式连续烧结炉而制造出的烧结体S。

Cu粉末：

原料粉末进一步优选包含Cu粉末。Cu粉末在后面记述的烧结工序的升温时有助于Fe－C的液相化。并且，Cu具有固溶于Fe中而提高强度的作用，通过包含Cu粉末，从而能够制造高强度的烧结体S。

原料粉末中的Cu粉末的含有量，在将原料粉末设为100质量％时，为0.1质量％以上3.0质量％以下。通过将Cu粉末的含有量设为0.1质量％以上，从而在升温(烧结)时Cu在Fe中扩散而容易抑制C向Fe中的扩散，容易使Fe－C的液相生成。

通过将Cu粉末的含有量设为3.0质量％以下，从而Cu作用为在升温(烧结)时在Fe中扩散，由此Fe颗粒膨胀，抵消烧结时的收缩，因此容易制造尺寸精度高的烧结体S。

Cu粉末的含有量进一步举出为1.5质量％以上2.5质量％以下。Cu粉末的平均粒径与C粉末同样地，优选比Fe粉末的平均粒径小。如果这样，则容易使Cu颗粒在Fe颗粒间均匀地分散，因此容易推进合金化。Cu粉末的平均粒径例如举出为1μm以上30μm以下，进一步举出为10μm以上25μm以下。

(内部润滑剂)

在使用模具的冲压成型中，为了防止金属粉末向模具的烧熔，通常使用将金属粉末和内部润滑剂混合的原料粉末。但是，在本实施方式，优选在原料粉末不含有内部润滑剂，或即使含有也设为原料粉末整体的0.2质量％以下。其目的在于，抑制原料粉末中的金属粉末的比例降低，得到相对密度为93％以上的压粉成型体M。

但是，在能够制作相对密度为93％以上的压粉成型体的范围，容许使微量的内部润滑剂包含于原料粉末。作为内部润滑剂，能够利用硬脂酸锂、硬脂酸锌等金属皂。

(有机粘合剂)

在之后的加工工序P2，为了抑制在压粉成型体M发生裂痕或缺口，也可以向原料粉末添加有机粘合剂。

作为有机粘合剂，例如举出聚乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚、聚乙烯醇、醋酸乙烯酯、石蜡、各种蜡等。有机粘合剂只要根据需要进行添加即可，也可以不添加。在添加有机粘合剂的情况下，需要设为在成型工序P1能够制作相对密度为93％以上的压粉成型体M的程度的添加量。

(压粉成型体的加压方式)

在成型工序P1，通过使用模具对原料粉末进行单轴加压，从而制作压粉成型体M。进行单轴加压的模具是具有冲模和嵌入至其上下的开口部的一对冲头的模具。将在冲模的空腔填充的原料粉末通过上冲头和下冲头进行压缩，由此制作压粉成型体M。

通过上述的模具能够成型的压粉成型体M为单纯的形状。作为单纯的形状，例如能够举出圆柱状、圆筒状、方柱状、方筒状等。

也可以利用在冲头面具有凸部或凹部的冲头。在该情况下，在单纯形状的压粉成型体M形成与凸部或凹部相对应的凹陷或伸出部。具有如上所述的凹陷或伸出部的压粉成型体也包含于单纯形状的压粉成型体M。

单轴加压的压力(面压力)举出设为600MPa以上。通过增大面压力，从而能够提高压粉成型体M的相对密度。优选的面压力为1000MPa以上，更优选的面压力为1500MPa以上。面压力的上限没有特别限制。

(外部润滑剂)

在单轴加压时，为了防止金属粉末向模具的烧熔，优选在模具的内周面(冲模的内周面、冲头的按压面)涂敷外部润滑剂。

作为外部润滑剂，例如能够利用硬脂酸锂、硬脂酸锌等金属皂等。除此以外，作为外部润滑剂也能够利用月桂酰胺、硬脂酸酰胺、棕榈酸酰胺等脂肪酸酰胺、乙撑双硬脂酸酰胺等高级脂肪酸酰胺。

(压粉成型体的相对密度)

通过单轴加压而得到的压粉成型体M的整体的平均相对密度优选为93％以上。平均相对密度优选为94％以上或95％以上，更优选为96％以上，进一步优选为97％以上，最优选为99.8％以上。

平均相对密度成为93％以上的高密度的部分，可以是压粉成型体M的整体，也可以是一部分。但是，在后面记述的加工工序P2，在通过多关节机器人202(参照图5)抓持压粉成型体M的情况下，优选整体的平均相对密度设为93％以上。其原因在于，如果整体为高密度，则无论抓持哪里都不易产生缺口。

如上所述，根据本实施方式的制造设备3，能够得到整体的平均相对密度为93％以上的烧结体S。

烧结体S的整体的平均相对密度与烧结前的压粉成型体M的整体的平均相对密度大致相等。烧结体S的平均相对密度优选为95％以上，更优选为96％以上，进一步优选为97％以上，该平均相对密度越高，则烧结体S的强度变得越高。

关于压粉成型体M的整体的平均相对密度，在压粉成型体M的加压轴方向的中央附近、一端侧附近及另一端侧附近的位置，取与加压轴方向交叉的剖面(优选为正交的剖面)，通过对各剖面进行图像解析而能够求出。

更具体地说，首先在各剖面取得多个观察视场的图像，例如在各剖面取得10个以上具有500μm×600μm＝300000μm²的面积的观察视场的图像。各观察视场的图像优选是从剖面中的尽可能均等地分散的位置取得的。

接下来，对所取得的各观察视场的图像进行二值化处理，求出金属颗粒在观察视场所占的面积比例，将其面积比例视作观察视场的相对密度。

而且，将从各观察视场求出的相对密度进行平均，对压粉成型体的整体的平均相对密度进行计算。在这里，关于上述一端侧附近(另一端侧附近)，例如举出设为从压粉成型体M的表面起3mm以内的位置。

〔加工工序P2〕

在加工工序P2，针对通过单轴加压制作出的压粉成型体M，不进行烧结而是进行机械加工。

机械加工代表性的是切削加工。在该情况下，使用切削刀具而加工出规定形状的压粉成型体M。作为切削加工，例如举出铣削加工、车削加工等，在铣削加工中包含开孔加工。在切削刀具中，举出在开孔加工的情况下使用钻头、铰刀，在铣削加工的情况下使用铣刀、立铣刀，在车削加工的情况下使用车刀、刃尖更换型切削片等。除此以外，也可以使用滚刀、拉刀、或插齿刀等进行切削加工。

在金属颗粒被压固的压粉成型体M的情况下，以通过切削刀具从压粉成型体M的表面将金属颗粒剥离的方式实施机械加工。

因此，例如与对铸造体、临时烧成体等进行切削的情况相比，切削刀具的摩擦变得非常少，能够大幅地缩短刀具的寿命。另外，通过机械加工而产生的加工屑是由从构成压粉成型体M的各个金属颗粒分离的金属粉末构成的。粉末状的加工屑无需溶解就能够再利用。

〔烧结工序P3〕

在烧结工序P3，使对压粉成型体M进行机械加工而得到的加工成型体P进行烧结。通过对加工成型体P进行烧结，从而得到金属粉末的颗粒彼此接触而结合的烧结体S。在烧结工序P3，能够应用与金属粉末的组分相对应的规定的条件。

在金属粉末为铁粉或铁合金粉的情况下，烧结温度例如举出设为1100℃以上1400℃以下，进一步举出设为1200℃以上1300℃以下。烧结时间例如举出设为15分钟以上150分钟以下，进一步举出设为20分钟以上60分钟以下。

可以基于烧结体S的实际尺寸和设计尺寸的差，对加工工序P2中的加工程度进行调整。对相对密度为93％以上的高密度的压粉成型体M进行加工而得到的加工成型体P在烧结时大致均等地收缩。

因此，基于烧结后的实际尺寸和设计尺寸的差，对加工工序P2的加工程度进行调整，由此能够使烧结体S的实际尺寸接近设计尺寸。其结果，能够减小接下来的精加工工序P4的工作量和时间。在通过多关节机器人201、202、加工中心进行机械加工的情况下，能够容易地进行加工程度的调整。

〔精加工工序P4〕

在精加工工序P4，对烧结体S的表面进行研磨等，减小烧结体S的表面粗糙度，并且使烧结体S的尺寸与设计尺寸(当前产品C的尺寸)一致。

研磨精加工是通过未图示的研磨装置执行的。向研磨装置输入通过步骤1取得的当前产品C的3维CAD数据。研磨装置根据输入数据对烧结体S的设计尺寸进行计算，对烧结体S的各部分进行研磨以使得成为计算出的设计尺寸。例如，在烧结体S由齿轮构成的情况下，进行齿轮的齿面的研磨等。

〔检查工序P5〕

在检查工序P5，对烧结体S是否符合设计尺寸(当前产品C的尺寸)及是否没有裂痕等缺陷的至少1个进行检查。

这些检查优选通过非接触式的3D扫描仪(例如，激光类型或图案光类型的3D扫描仪)、非接触式的非破坏检查装置进行。如果使用这些检查装置，则能够自动地且一个一个地检查烧结体S。

〔在成型工序P1使用的装置〕

图4是表示在成型工序P1使用的成型装置31的一个例子的概略结构图。

如图4所示，在成型工序P1使用的成型装置31例如由通过液压伺服方式进行驱动的单轴加压的冲压成型装置构成。

冲压成型装置31具有：矩形形状的基座板101；支柱102，其设置于基座板101的四角；顶棚框架103，其固定于支柱102的上端；以及上部板104，其可自由上下移动地支撑于支柱102的上部。

在基座板101的上方设置有通过液压缸机构105对上下方向位置进行控制的冲头组106，在上部板104的下方设置有通过液压缸机构107对上下方向位置进行控制的冲头组108。

在顶棚框架103的中央部设置有液压驱动的上部油缸109。上部油缸109的杆下端和上部板104的上表面经由连杆机构110连结。

因此，如果上部油缸109伸展，则上部板104下降至原料粉末116的准备位置为止。然后，通过对上下的液压缸机构105、107进行驱动，从而冲头组106和冲头组108接合，对原料粉末116进行加压。

上下的液压缸机构105、107是将多个液压缸以同轴心状进行多层化的构造，各液压缸的轴心处于基座板101的中心位置。

因此，冲压成型装置31是不存在向基座板101的外侧伸出的部件的细长的构造，且能够无凹坑地设置。因此，冲压成型装置31具有设置面积及设置成本少这样的优点。

如图4所示，下侧的冲头组106具有圆筒状的冲模111、芯棒112、外冲头113及内冲头114。通过冲模111的内周面和芯棒112的外周面而形成空腔。

上侧的冲头组108具有上冲头115。上冲头115是具有芯棒112的经过孔的圆筒状。

在冲压前的阶段，设为使芯棒112的上端面从冲模111的上端面凸出，且将外冲头113设置于比内冲头114深的位置的状态。在该状态下，向空腔填充原料粉末116。

在冲压时，使外冲头113和下冲头114一起上升并使上冲头115下降。此时，对上升速度进行控制以使得外冲头113和内冲头114同时地在相同的位置到达上止点。

通过上述的压缩成型，原料粉末116的填充量多的外周部与填充量少的内周部相比以高压力被压缩。另外，在图4的例子，成型出厚度均匀的压粉成型体M。因此，压粉成型体M成为在外周部具有高密度区域M1、在内周部具有低密度区域M2的大致环状形状的平板。

上述的成型方法适合于如外齿轮、链轮那样，滑动部位在外周缘连续的烧结体S的制造。例如，在外齿轮的情况下，通过将压粉成型体M的外周侧设为高密度区域M1，从而得到高刚性且耐磨性优异的外齿。

与图4的情况相反地，如果将内冲头114设置于比外冲头113深的位置而对原料粉末116进行冲压成型，则得到内周部为高密度区域M1、外周部为低密度区域M2的压粉成型体M。

上述的成型方法适合于如内齿轮那样，滑动部位在内周缘连续的烧结体S的制造。例如，在内齿轮的情况下，通过将压粉成型体M的内周侧设为高密度区域M1，从而得到高刚性且耐磨性优异的内齿。

如上所述，在具有相对密度不同的区域M1、M2的压粉成型体M的情况下，只要将高密度区域M1的相对密度设为93％以上即可，低密度区域M2的相对密度可以小于93％。

此外，如果将外冲头113和内冲头114设置于相同的深度位置而对原料粉末116进行冲压成型，则还能够使用冲压成型装置31，对整体的平均相对密度为93％以上的压粉成型体M进行成型。

〔在加工工序P2使用的装置〕

图5是表示在加工工序P2使用的加工装置32的一个例子的概略结构图。

如图5所示，在加工工序P2使用的加工装置32，例如由使用多关节机器人201、202对压粉成型体M进行加工的机器人加工装置构成。

该机器人加工装置32例如与5轴加工中心相比设置空间小，因此有助于烧结体S的制造设备3的紧凑化。

本实施方式的机器人加工装置32具有：2个多关节机器人201、202；以及控制装置203，其对2个多关节机器人201、202的动作进行控制。

2个多关节机器人201、202之中的一个第1机器人201是对钻头等刀具204进行保持的机器人。另一个第2机器人202是对压粉成型体M进行保持的机器人。

第1机器人201在臂前端部具有刀具204的抓持部205。第1机器人201与来自控制装置203的指令相应地，能够通过抓持部205对不同种类的刀具204进行抓持。

第2机器人202在臂前端部具有压粉成型体M的抓持部206。第2机器人202能够通过抓持部206对在输送机36输送中的压粉成型体M进行抓持。第2机器人202也能够使加工成型体P返回输送机36。

控制装置203具有第1通信部207、第2通信部208、控制部209及存储部210。

第1通信部207由按照以太网(注册商标)等规定的通信标准与外部装置进行通信的通信接口构成。第2通信部208由能够通信地与第1及第2臂201、202连接的通信接口构成。

控制部209由包含CPU及易失性存储器等在内的信息处理装置构成。存储部210由包含HDD(Hard Disk Drive)或SSD(Solid State Drive)等记录介质在内的存储装置构成。

第1通信部207如果从步骤2的计算机装置2接收到加工程序，则将接收到的程序提供给控制部209。控制部209从接收到的加工程序对动作代码(例如G代码或M代码等)进行提取。

控制部209将提取出的各动作代码依次输出至第2通信部208，发送至多关节机器人201、202。多关节机器人201、202按照接收到的动作代码而执行规定的作业。

由此，多关节机器人201、202与来自控制装置203的指令相应地对压粉成型体M进行规定的加工。

设为能够将作业对象物(刀具204及压粉成型体M)的位置及姿态这两者3维地进行调整，因此第1及第2机器人201、202优选具有至少6自由度的臂构造。

但是，关于压粉成型体M，在加工时保持于相同的位置等，在不需要高的自由度的位置及姿态的调整的情况下，也可以采用自由度小于6的第2机器人202。

在本实施方式的制造设备3，由于压粉成型体M的相对密度为93％以上，因此即使对由第2机器人202保持的压粉成型体M通过第1机器人201的刀具204进行切削作业，压粉成型体M也不会破损。因此，能够迅速地加工压粉成型体M。

另外，至少第1机器人201为6自由度，因此能够使刀具204以任意的角度与压粉成型体M接触，能够迅速地执行复杂的加工。

〔在烧结工序P3使用的装置〕

图6是表示在烧结工序P3使用的烧结装置33的一个例子的概略结构图。

如图6所示，在烧结工序P3使用的烧结装置33，例如由通过高频感应方式对加工完的压粉成型体M(加工成型体P)进行加热的感应加热烧结炉构成。

通过高频感应方式进行的加热，能够将对象物高速地升温，因此能够将加工成型体P以短时间提高至规定温度为止。因此，容易以短时间制造烧结体S。

如图6所示，感应加热烧结炉33具有：纵长的腔室301；圆筒状的加热容器302，其收容于腔室301内；冷却容器303，其配置于加热容器302的下方；以及升降台304，其配置于加热容器302的下方。

在加热容器302的外周面卷绕有感应线圈305，加热容器302的内部和冷却容器303的内部在上下方向连通。升降台304能够将加工成型体P升降至加热容器302的内部及冷却容器303的内部的任意高度。

感应加热烧结炉33还具有能够调整对感应线圈305的输出值(例如电力值)、频率的电源(省略图示)。

加工成型体P通过机器人臂37而载置于升降台304。在对加工成型体P进行加热的情况下，升降台304将加工成型体P定位于加热容器302的内部。在对烧结后的加工成型体P(烧结体S)进行冷却的情况下，升降台304将烧结后的加工成型体P定位于冷却容器303的内部。

感应加热烧结炉33优选具有：气体供给路，其向加热容器302的内部供给惰性气体；以及气体排出路，其将气体排出至加热容器302的外部。在该情况下，能够在非氧化性的气体气氛下对加工成型体P进行烧结。惰性气体举出氮气、氩气等。

感应加热烧结炉33能够将对象物高速地升温而且能够将加工成型体P以短时间提高至规定温度为止。因此，例如与带式连续烧结炉相比，具有能够以短时间制造烧结体S这样的优点。

感应加热烧结炉33的升温速度快，因此例如与带式连续烧结炉相比，还具有以狭小的设置空间就能设置这样的优点。在感应加热烧结炉33的情况下，例如能够采用比较小型的腔室301(例如1.5m×1.5m)。

感应加热烧结炉33在对加工成型体P进行烧结时以短时间就可以完成，在不对加工成型体P进行烧结的期间无需持续保持烧结炉33的温度。因此，例如与带式连续烧结炉相比，还具有实现节能化这样的优点。

在烧结工序P3，依次经过升温过程、烧结过程、冷却过程。下面，对在使用感应加热烧结炉33的情况下优选的温度经过进行说明。

(升温过程)

在升温过程中，对加工成型体P的温度进行控制以使得满足下面的条件(I)至条件(III)的全部。A1点为738℃左右，A3点为910℃左右。

(I)在Fe－C类状态图的A1点以上、小于加工成型体P的烧结温度的温度区域，不对温度进行保持而是升温。

(II)将Fe－C类状态图的A1点至A3点的温度区域的升温速度设为12℃/秒以上。

(III)将Fe－C类状态图的A3点至加工成型体P的烧结温度的升温速度设为4℃/秒以上。

如果进行温度控制以使得满足条件(I)至条件(III)，则满足下面的条件(i)至条件(iii)。其原因在于，条件(I)至条件(III)和条件(i)至条件(iii)实质上具有相关关系。

即，进行温度控制，以使得如果满足条件(i)至条件(iii)，则满足条件(I)至条件(III)。

(i)在与Fe－C类状态图的A1点以上、小于加工成型体P的烧结温度相对应的气氛温度区域，不对气氛温度进行保持而是升温。

(ii)将与Fe－C类状态图的A1点至A3点相对应的气氛温度区域的升温速度设为12℃/秒以上。

(iii)将与Fe－C类状态图的A3点至加工成型体P的烧结温度相对应的气氛温度区域的升温速度设为4℃/秒以上。

气氛温度是加热容器302内的气氛温度，设为是通过在从加工成型体P起8.5mm以内配置的热电偶(直径φ3.5mm)测定出的温度。

加热容器302内的气氛由被感应加热的加工成型体P的热进行加温，因此气氛温度与被感应加热的加工成型体P本身的温度相比较，大多温度稍低。例如，与A1点相对应的气氛温度是加工成型体P的温度成为A1点时的气氛的温度，大多成为A1点以下的温度。与A3点相对应的气氛温度、与加工成型体P的烧结温度相对应的气氛温度也是同样的。

通过满足条件(I)至条件(III)的全部(即，条件(i)至条件(iii)的全部)，从而能够制造高强度的烧结体S。其理由可想到如下所述。

在条件(I)的温度区域，C容易向Fe中扩散，但在该温度区域不保持温度，将升温速度设为如条件(II)及(III)这样的高速，由此抑制C向Fe中的扩散。

于是，例如与Fe颗粒相邻的C颗粒仍以固相残存，其Fe颗粒和C颗粒的相邻界面等成为富C相(有时仅为C)。

如果富C相残存于Fe的表面，则在烧结温度成为Fe－C的液相。如根据Fe－C类状态图明确可知那样，如果C为大约0.2质量％以上，则在1153℃以上Fe－C类材料成为液相。因此，如果将加工成型体P设为1153℃以上的烧结温度，则富C相成为液相。

即，如果在C容易向Fe中扩散的温度区域不保持温度而是高速升温，则容易生成Fe－C的液相。该Fe－C的液相将在颗粒间形成的空孔的角圆化，减小成为强度降低的原因(破坏的起点)的空孔的锐角部。其结果，提高烧结体S的强度，特别是径向抗压强度。

升温速度能够通过对感应加热烧结炉33的电源的输出、频率进行调整而调整。关于输出、频率的设定，例如举出设为满足条件(II)的升温速度的输出、频率的设定。

关于输出、频率的设定，可以遍及条件(II)的温度区域至条件(III)的温度区域而设为恒定，也可以在从条件(II)的温度区域向条件(III)的温度区域转换时改变。

如果将输出、频率的设定遍及条件(II)的温度区域至条件(III)的温度区域而设为恒定，则能够满足条件(III)的升温速度。

但是，如果将输出、频率设为恒定，则条件(III)的升温速度与条件(II)的升温速度相比变慢。如果将输出、频率的设定在从条件(II)的温度区域向条件(III)的温度区域转换时改变，则将条件(III)的升温速度进一步加快，进而也能够设为与条件(II)的升温速度同等程度。

条件(II)的升温速度优选越快越好，例如进一步优选为12.5℃/秒以上。条件(II)的升温速度的上限例如举出为50℃/秒以下，进一步优选为15℃/秒以下。

条件(III)的升温速度与上述条件(II)同样地，优选越快越好，例如优选为5℃/秒以上，进一步优选为10℃/秒以上。条件(III)的升温速度的上限例如举出为50℃/秒以下，进一步优选为15℃/秒以下。

在升温过程中，进一步优选对加工成型体P的温度进行控制，以使得满足条件(IV)及条件(V)的任一者。

(IV)在加工成型体P为410℃以上、小于Fe－C类状态图的A1点的温度区域，不保持温度，将该温度区域的升温速度设为12℃/秒以上。

(V)将加工成型体P为410℃以上、小于Fe－C类状态图的A1点的温度区域的温度保持30秒以上90秒以下。

如果进行温度控制以使得满足条件(IV)及条件(V)的任一者，则满足下面的条件(iv)及条件(v)的任一者。其原因在于，条件(IV)及条件(V)和条件(iv)及条件(v)实质上存在相关关系。

即，进行温度控制，以使得如果满足条件(iv)及条件(v)的任一者，则满足条件(IV)及条件(V)的任一者。

(iv)不对400℃以上、小于700℃的气氛温度进行保持，将该气氛温度区域的升温速度设为12℃/秒以上。

(v)将400℃以上、小于700℃的气氛温度保持30秒以上90秒以下。

如果满足条件(IV)、条件(iv)，则与满足条件(V)、条件(v)的情况相比较，能够以短时间制造高强度的烧结体S。条件(IV)、条件(iv)的升温速度，例如能够通过将输出、频率的设定设为与满足条件(II)、条件(ii)的升温速度的输出、频率相同的设定而实现。

在该情况下，举出将感应加热烧结炉33的电源的输出、频率的设定设为从升温开始时至烧结时为止始终恒定，不对从升温开始时的气氛温度至烧结时的气氛温度为止的气氛温度进行保持。由于不对小于烧结时的气氛温度的气氛温度进行保持，因此能够以短时间制造烧结体S。条件(IV)、条件(iv)的气氛温度的升温速度进一步优选为15℃/秒以上，特别优选为20℃/秒以上。

如果满足条件(V)、条件(v)，则与满足条件(IV)、条件(iv)的情况相比较，容易将加工成型体P均热化。即，条件(V)、条件(v)在对复杂形状的加工成型体P进行烧结的情况下特别优选。

另外，满足条件(V)、条件(v)，也能得到高强度的烧结体S。条件(V)的温度区域进一步优选为735℃以下，特别优选为700℃以下。条件(v)的气氛温度进一步优选为600℃以下，特别优选为500℃以下。

对条件(V)、条件(v)的气氛温度进行保持的保持时间进一步优选为45秒以上75秒以下。对条件(V)的温度、条件(v)的气氛温度进行保持后的升温速度，设为条件(II)、条件(ii)及条件(III)、条件(iii)的升温速度。

(烧结过程)

加工成型体P的烧结时的气氛温度(烧结温度)的保持时间，根据其气氛温度(烧结温度)、成型体尺寸而决定，但例如优选为30秒以上90秒以下。

如果将保持时间设为30秒以上，则能够将加工成型体P充分地加热，容易制造高强度的烧结体S。如果将保持时间设为90秒以下，则保持时间短，因此能够以短时间制造烧结体S。保持时间进一步优选为小于90秒，特别优选为60秒以下。此外，在尺寸大的加工成型体P等的情况下，有时将保持时间设为90秒以上是有效的。

加热成型体P的烧结温度举出设为生成Fe－C的液相的温度以上，举出为1153℃以上。如果将烧结温度设为1153℃以上，则能够生成液相而容易将空孔的角圆化，容易制造高强度的烧结体S。

烧结温度例如优选为1250℃以下。在该情况下，温度不会过高，能够抑制液相的过度生成，容易制造尺寸精度高的烧结体S。烧结温度进一步优选为1153℃以上1200℃以下，特别优选为1155℃以上1185℃以下。

加工成型体P的烧结时的气氛温度优选为1135℃以上、小于1250℃。如果加工成型体P的烧结温度满足1153℃以上，则加工成型体P烧结时的气氛温度满足1135℃以上。

同样地，如果加工成型体P的烧结温度满足1250℃以下，则加工成型体P烧结时的气氛温度满足小于1250℃。烧结时的气氛温度进一步优选为1135℃以上1185℃以下，特别优选为1135℃以上、小于1185℃。

(冷却过程)

烧结工序P3的冷却过程的降温速度优选设得快。通过加快降温速度，从而容易形成贝氏体组织，更容易形成马氏体组织，因此容易提高烧结体S的强度。

降温速度优选为1℃/秒以上。由此，能够快速冷却。降温速度进一步优选为2℃/秒以上，特别优选为5℃/秒以上。降温速度例如举出为200℃/秒以下，进一步举出为100℃/秒以下，特别举出为50℃/秒以下。

以该降温速度进行冷却的温度区域，可以设为从冷却开始(加工成型体P的烧结温度)至冷却完成(例如200℃左右)为止的温度区域。特别地，优选设为加工成型体P的温度(气氛温度)为750℃(700℃)至230℃(200℃)的温度区域(气氛温度区域)。

冷却方法举出将冷却气体吹到烧结体S的方法。冷却气体的种类举出为氮气、氩气等惰性气体。能够通过急速降温而省略后续工序的热处理工序。

〔在检查工序P5使用的装置〕

图7是表示在检查工序P5使用的检查装置35的一个例子的概略结构图。

如图7所示，在检查工序P5使用的检查装置35具有第1及第2传感器装置501、502、以及能够通信地与各传感器装置501、502连接的计算机装置503。

计算机装置503例如由台式型的个人计算机(PC)构成。计算机装置503的类型并不特别受到限定。计算机装置503的类型例如可以为笔记本型，也可以为平板型。

计算机装置503由包含CPU和易失性存储器在内的信息处理装置、以及包含对由CPU执行的计算机程序和其执行所需的数据等进行存储的非易失性存储器在内的存储装置等构成。在计算机装置2还包含输入装置和显示器。

计算机装置503由CPU将计算机程序读出至易失性存储器并执行，由此作为规定的控制装置起作用。

第1传感器装置501例如由非接触式的3D扫描仪构成。3D扫描仪可以是前述的图案光类型的3D扫描仪1(参照图2)，也可以是激光类型的3D扫描仪。

第1传感器装置501对经过精加工工序P4的烧结体S一个一个进行扫描而生成3维CAD数据，将生成的数据发送至计算机装置503。

第2传感器装置502例如由能够取得数字图像的数字照相机构成。第2传感器装置502对经过精加工工序P4的烧结体S一个一个进行拍摄而生成图像数据，将生成的图像数据发送至计算机装置503。

计算机装置503存储有当前产品C的3维CAD数据。该数据例如是从步骤2的计算机装置2接收到的数据，或者经由USB存储器等记录介质而存储于计算机装置503的数据。

计算机装置503基于烧结体S的3维CAD数据和当前产品C的3维CAD数据对两者的尺寸误差进行计算，基于计算出的尺寸误差而判定烧结体S是否合格。具体地说，将尺寸误差为规定值以下的烧结体S设为合格，将超过规定值的烧结体S设为不合格(不良)。

另外，计算机装置503将判定为合格的烧结体S的3维CAD数据发送至在步骤4使用的计算机装置4。

计算机装置503基于从第2传感器装置502取得的图像数据，对有无表面的裂痕、损伤进行判定，将存在裂痕、损伤的烧结体S判定为不合格(不良)。存在裂痕、损伤的烧结体S作为不合格品被排除。

判定处理例如能够通过在将图像数据分割为格子状的部分图像是否包含通过机器学习而得到的分类模型所包含的损伤等对象事件而进行(参照日本特开2018－81629号公报)。

〔本实施方式的制造设备的效果〕

根据本实施方式的制造设备3，通过单轴加压而制造单纯形状且高密度的压粉成型体M，将压粉成型体M通过加工自由度高的机器人加工装置32进行加工，由此制作加工成型体P，对加工成型体P进行烧结而制作烧结体S。

因此，即使不使用制作需要几个月的复杂形状的模具，也能够制作高精度的烧结体S。因此，能够缩短烧结体S的交货期。

根据本实施方式的制造设备3，采用与带式连续烧结炉相比能够以短时间制作烧结体S的感应加热烧结炉33，因此在这点也能够缩短烧结体S的交货期。

根据本实施方式的制造系统，采用与5轴加工中心相比设置空间小的机器人加工装置32和与带式连续烧结炉相比设置空间小的感应加热烧结炉33，因此还具有能够将制造设备3紧凑化这样的优点。

〔在步骤4使用的装置〕

图8是表示在步骤4使用的装置的一个例子的说明图。

如图8所示，在步骤4使用的装置由计算机装置4构成。计算机装置2例如由台式型的个人计算机(PC)构成。计算机装置2的类型并不特别受到限定。计算机装置2的类型例如可以为笔记本型，也可以为平板型。

计算机装置4由包含CPU和易失性存储器在内的信息处理装置、以包含对由CPU执行的计算机程序和其执行所需的数据等进行存储的非易失性存储器在内的存储装置等构成。在计算机装置2还包含输入装置和显示器。

计算机装置4由CPU将计算机程序读出至易失性存储器并执行，由此作为规定的控制装置起作用。

在计算机装置4安装有CAD/CAT软件。CAD/CAT软件是与用户针对计算机装置4的GUI的操作输入相应地，实现判定对象(在这里，是检查工序P5的检查合格的烧结体S)的3维CAD数据和成为烧结体S的形状的基准的设计数据(当前产品C的3维CAD数据)的比较处理的软件。

计算机装置4从检查工序P5的计算机装置503接收多个烧结体S的3维CAD数据。

计算机装置4存储有当前产品C的3维CAD数据。该数据例如是从步骤2的计算机装置2接收到的数据、从检查工序P5的计算机装置503接收到的数据、或者经由USB存储器等记录介质而存储于计算机装置4的数据。

计算机装置4基于多个烧结体C的3D数据和当前产品C的3D数据的比较结果，对切削过量或切削不足的部位是否以在统计上具有优势的数量被检测出进行判定。

计算机装置4在检测出切削过量或切削不足的部位的情况下，生成加工程序的修正程序(例如NC程序)。在修正程序例如包含使切削过量的部位的切入深度加深的动作代码，或者使切削不足的部位的切入深度加深的动作代码。

计算机装置4将生成的修正程序发送至在步骤3的加工工序P2使用的加工装置32。由此，接收到修正程序的成型体加工装置32以修正后的切入深度进行压粉成型体M的加工。

此外，计算机装置4也可以向步骤2的计算机装置2(参照图2)发送修正程序。在该情况下，步骤2的计算机装置2只要将接收到的修正程序转发至加工装置32即可。

〔第1变形例：在步骤3使用的装置的变化〕

在步骤3的成型工序P1使用的成型装置31，可以是对整体的平均相对密度小于93％的压粉成型体M进行成型的冲压成型装置。

在步骤3的加工工序P2使用的加工装置32可以是仅具有第1机器人201的机器人加工装置。在该情况下，第1机器人201对设置于固定台的压粉成型体M进行规定的加工。

在步骤3的加工工序P2使用的加工装置32可以是具有多台第1及第2机器人201、202之中的至少1个的机器人加工装置。即，第1及第2机器人201、202的台数可以为多台。

在步骤3的加工工序P2使用的加工装置32可以是取代多关节机器人201、202而采用5轴加工中心的加工装置。

在步骤3的烧结工序P3使用的烧结装置33可以取代感应加热烧结炉而是带式连续烧结炉。

步骤3的检查工序P5并不限定于使用检查装置35而全自动地进行的情况，也可以是由人进行全部或一部分的检查作业。

步骤3的检查工序P5可以包含步骤4的加工程序的修正。即，可以将由步骤4的计算机装置4进行的运算处理及通信处理由检查工序P5的计算机装置503执行。在该情况下，不需要步骤4的计算机装置4。

〔第2变形例：能够移动的制造系统〕

图9是表示能够移动的制造系统的一个例子的概略结构图。

如图9所示，第2变形例所涉及的制造系统具有能够在道路通行的移动装置601、以及在移动装置601的收纳库602收纳的规定的收纳要素。规定的收纳要素是指烧结体S的制造所需的结构要素。

如图9所示，移动装置601例如由大型卡车构成，收纳库602由在大型卡车的装载平台固定的集装箱构成。

在图9所示的制造系统，作为规定的收纳要素而包含在步骤1使用的3D扫描仪1、在步骤2使用的计算机装置2、在步骤3的加工工序P2使用的机器人加工装置32及在步骤3的烧结工序P3使用的感应加热烧结炉33。

根据第2变形例，规定的收纳要素搭载于移动装置601的收纳库602，因此能够以下述顺序制造烧结体S。因此，能够将仿形当前产品C的烧结体S(样品)以短时间(例如几小时)提供给顾客。

顺序1：将移动装置601移动至顾客所在地的邻近地点为止，将在收纳库602搭载的规定的收纳要素搬运至该邻近地点。

顺序2：从顾客借来当前产品C。

顺序3：执行步骤1～3而在现场制造仿形当前产品C的烧结体S。

顺序4：将制造出的烧结体S(样品)提供给顾客。

此外，在顺序3的烧结体C的制造时，关于由机器人加工装置32加工的压粉成型体M，只要是制造商在本公司工厂预先制作而装入移动装置601即可。

在第2变形例，可以将3D扫描仪1从规定的收纳要素排除在外。在该情况下，只要将由车外的3D扫描仪1生成的3D数据发送至车内的计算机装置2即可。可以将从顾客等取得的当前产品C的3D数据发送至车内的计算机装置2。

在第2变形例，可以将计算机装置2从规定的收纳要素排除在外。在该情况下，只要车外的计算机装置2根据当前产品C的3D数据而生成成型体加工程序，将生成的程序发送至车内的机器人加工装置32即可。

在第2变形例，可以将在步骤3的成型工序P1使用的成型装置31包含于规定的收纳要素。在该情况下，关于压粉成型体M的成型也能够在现场进行。

在第2变形例，可以将在步骤3的精加工工序P4使用的装置(研磨装置等)包含于规定的收纳要素。在该情况下，关于烧结体S的精加工也能够在现场进行。

在第2变形例，可以将在步骤3的检查工序P5使用的检查装置35包含于规定的收纳要素。在该情况下，关于烧结体S的合格与否的判定等检查也能够在现场进行。

在第2变形例，可以将在步骤4使用的装置(计算机装置4)包含于规定的收纳要素。在该情况下，关于步骤4的加工程序的修正也能够在现场进行。

〔其他〕

应当认为上述的实施方式(包含变形例)在所有方面都是例示且并不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求书表示而不是由上述说明表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。

例如，在上述的实施方式(包含变形例)中，成为烧结品S的形状的基准的对象品并不限定于现有的当前产品C，也可以是还未产品化的计划中的物品。

标号的说明

1 3维形状测定机(3D扫描仪、取得部)

2 计算机装置(取得部)

3 制造设备(生产线)

4 计算机装置

31 成型装置(成型装置)

32 加工装置(成型体加工装置、机器人加工装置)

33 烧结装置(感应加热烧结炉)

35 检查装置

36 输送机

37 机器人臂

101 基座板

102 支柱

103 顶棚框架

104 上部板

105 液压缸机构(下侧)

106 冲头组(下侧)

107 液压缸机构(上侧)

108 冲头组(上侧)

109 上部气缸

110 连杆机构

111 冲模

112 芯棒

113 外冲头

114 内冲头

114 下冲头

115 上冲头

116 原料粉末

201 多关节机器人(第1机器人)

201 多关节机器人(第2机器人)

203 控制装置

204 刀具

205 抓持部

206 抓持部

207 第1通信部

208 第2通信部

209 控制部

210 存储部

301 腔室

302 加热容器

303 冷却容器

304 升降台

305 感应线圈

501 第1传感器装置(3D扫描仪)

502 第2传感器装置(数字照相机)

503 计算机装置

601 移动装置

602 收纳库

C 当前产品(对象品)

M 压粉成型体

P 加工成型体

S 烧结体

Claims (15)

1.一种烧结体的制造系统，其具有：

成型装置，其通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的压粉成型体；

机器人加工装置，其具有通过对所述压粉成型体进行机械加工而制作加工成型体的多关节机器人；以及

感应加热烧结炉，其通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

2.根据权利要求1所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有取得部，该取得部取得成为形状的基准的对象品的3D数据。

3.根据权利要求2所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有检查装置，该检查装置基于所述对象品的3D数据而执行所述烧结体的尺寸精度及有无缺陷中的至少1个检查。

4.根据权利要求2或3所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有计算机装置，该计算机装置基于所述对象品的3D数据，创建用于对所述机器人加工装置的动作进行控制的加工程序，

所述机器人加工装置基于所述加工程序而制作所述加工成型体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的烧结体的制造系统，其中，

所述机器人加工装置具有多个所述多关节机器人，

在多个所述多关节机器人包含对加工所述压粉成型体的刀具进行保持的第1机器人和对所述压粉成型体进行保持的第2机器人。

6.一种烧结体的制造系统，其具有：

加工装置，其仿形成为形状的基准的对象品的3D数据而对压粉成型体进行机械加工，由此制作加工成型体；以及

烧结装置，其对所述加工成型体进行烧结，由此制作烧结体。

7.根据权利要求6所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有3D扫描仪，该3D扫描仪通过非接触的方式取得所述对象品的3D数据。

8.根据权利要求6或7所述的烧结体的制造系统，其中，

所述加工装置是具有多关节机器人的机器人加工装置，

该烧结体的制造系统还具有计算机装置，该计算机装置基于所述对象品的3D数据，创建用于对所述机器人加工装置的动作进行控制的加工程序。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有检查装置，该检查装置基于所述对象品的3D数据，执行所述烧结体的尺寸精度及有无缺陷中的至少1个检查。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有成型装置，该成型装置通过对包含金属粉末的原料粉末进行单轴加压，从而制作整体或一部分的相对密度为93％以上的所述压粉成型体。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的烧结体的制造系统，其中，

所述烧结装置是通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结的感应加热烧结炉。

12.根据权利要求6所述的烧结体的制造系统，其中，

还具有能够在道路通行的移动装置，

所述加工装置是具有多关节机器人的机器人加工装置，

所述烧结装置是通过高频感应加热对所述加工成型体进行烧结的感应加热烧结炉，

在搭载于所述移动装置的装置包含所述机器人加工装置及所述感应加热烧结炉。

13.根据权利要求12所述的烧结体的制造系统，其中，

在搭载于所述移动装置的装置包含通过非接触的方式取得所述对象品的3D数据的3D扫描仪。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的烧结体的制造系统，其中，

所述压粉成型体整体或一部分的相对密度为96％以上。

15.一种烧结体的制造方法，其使用权利要求1至14中任一项所述的制造系统而制造所述烧结体。

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