JP2002011596A - 粉末成形方法及び粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高密度かつ均一性の高い圧粉体をクラックな
く製造する。 【解決手段】 コアロッド５を挿通状態としたダイ２の
成形用穴３に原料粉末Ｇを充填した後、成形用穴の中で
上パンチ１と下パンチ４との間で粉末を圧縮して圧粉体
を成形する粉末成形方法において、原料粉末の圧縮工程
でコアロッド及びダイの少なくとも一方を自身の軸心回
りに回転させながら充填された原料粉末を圧縮する工程
と、圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き
出す工程でコアロッド及びダイの少なくとも一方を自身
の軸心回りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き
出す工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末成形方法、粉
末成形装置に係り、ダイの成形用穴の中に原料粉末を充
填して圧縮し、圧粉体を成形して抜き出す方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼結部品の製造に用いる圧粉体は、原料
粉末を金型内で加圧することにより成形されるが、この
とき成形された圧粉体の密度、すなわち圧粉密度が高密
度かつ均一であることが求められる。この圧粉密度は、
金型内に充填される粉末の密度、すなわち粉末充填密度
の密度分布に影響され、該粉末充填密度が低密度かつ不
均一であると、圧粉体の圧粉密度が同様に低密度かつ不
均一となり、製造される焼結部品の強度の低下やばらつ
き等が生じて成形不良の原因となる。

【０００３】圧粉密度の均一化を図るため、加圧成形時
において、上パンチの下降だけでなく、下パンチの上昇
も伴う両押成形法、さらにはダイも下降させるフローテ
ィング法等、上・下パンチの一方のみを加圧方向に移動
させるだけでなく、両パンチをダイに対して上下方向に
相対的に移動させて圧粉密度を上下方向で均一化させる
方法が一般に用いられている。

【０００４】より均一な圧粉密度を得るためには、圧粉
密度に直接影響する粉末充填密度をより均一な状態かつ
高密度で充填することが望ましい。この粉末充填密度の
均一化および高密度化を図る原料粉末の充填手段とし
て、例えば特開平９−１４３５０６に開示されるような
粉末成形方法が用いられる。この粉末成形方法では、ダ
イまたはコアロッドを自身の軸心回りに回転させながら
粉末を充填する粉末流動工程が備えられている。ダイま
たはコアロッドを自身の軸心回りに回転させることによ
り、ダイの内周面またはコアロッドの外周面に接する原
料粉末に振動が加わって粉末を流動させるので、粉末の
充填密度が高密度化かつ均一化される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような粉末成形方法には、以下のような課題が残されて
いる。原料粉末の充填行程においては、コアロッドまた
はダイの回転によって良好な粉末充填密度が得られるも
のの、圧縮行程の最中では、コアロッドまたはダイの回
転がないため、原料粉末間及びコアロッド外周面とダイ
内周面に接触する原料粉末に働く摩擦の影響が大きく、
この摩擦力に起因して圧縮される粉末の移動速度が上・
下パンチの端面から遠ざかるにつれて減衰するので、粉
末が上・下パンチの端面から遠くまで移動できない。こ
のため、特に軸方向に長い圧粉体では長さ方向中央部の
密度が十分に高くならずブリッジ状態となって、取り出
し後の運搬時等に割れる原因となる。さらに、圧縮工程
終了後の抜き出し時、圧粉体が静止状態から押し出され
るので抜き出し開始時に、コアロッド外周面及びダイ内
周面と圧粉体との接触面で、最大静止摩擦力が圧粉体に
作用し、圧粉体上部の稜線部にクラックが生じやすくな
る。この傾向は、圧粉体に接触するコアロッド外周面及
びダイ内周面との摩擦力が大きいほど強くなる。

【０００６】また、上パンチ及び下パンチの少なくとも
一方が径の異なる複数のパンチを組み合わせた多段パン
チとなっているような多段プレスによる粉末成形方法で
も、上記と同様の問題があった。例えば外径の異なる複
数の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉体を成形する粉末
成形方法において、上パンチが多段パンチとなっている
粉末成形装置を用いるとする。圧縮行程の最中には、コ
アロッド外周面及びダイ内周面と、さらに多段パンチの
一部（その外周面または内周面が原料粉末に接触するパ
ンチ）とが原料粉末に接触することになり、それらの回
転がないため、原料粉末に働く摩擦が大きくなって圧粉
体の圧縮密度が均一化できない。圧粉体の抜き出し時に
も、コアロッド、ダイ及び多段パンチの一部と圧粉体と
の接触面で最大静止摩擦力が圧粉体に作用してクラック
が生じるといった問題があった。

【０００７】また、円柱状の圧粉体を成形するような、
コアロッドがない場合の粉末成形でも、原料粉末の圧縮
工程において、回転のないダイ内周面と原料粉末との接
触面で摩擦力が働き、圧粉体の圧縮密度が均一化でき
ず、圧粉体の抜き出し時にも、ダイ内周面と圧粉体との
接触面で最大静止摩擦力が圧粉体に作用してクラックが
生じるという問題があった。

【０００８】本発明は、前記の課題に鑑みてなされたも
ので、高密度かつ均一性の高い圧粉体をクラックなく製
造することができる粉末成形方法を提供すること及び上
記の粉末成形方法を的確に実施しうる粉末成形装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の方法及び構成を採用した。すなわ
ち、請求項１に記載に粉末成形方法では、コアロッドを
挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充填した
後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で粉末を
圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法において、原料
粉末の圧縮工程でコアロッド及びダイの少なくとも一方
を自身の軸心回りに回転させながら充填された粉末を圧
縮する工程を備えることを特徴とした。このような粉末
成形方法を用いたことにより、原料粉末を圧縮する際
に、原料粉末がコアロッド外周面及びダイ内周面から受
ける上下方向の摩擦力の少なくとも一方を小さくするこ
とができ、原料粉末の圧縮による移動を促進して、ブリ
ッジ状態になりやすい中央部を含めて全体に均一で高密
度の圧粉体を成形できる。

【００１０】請求項２に記載の粉末成形方法では、コア
ロッドを挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充
填した後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で
粉末を圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法におい
て、圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き
出す工程でコアロッド及びダイの少なくとも一方を自身
の軸心回りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き
出す工程を備えることを特徴とした。このような粉末成
形方法を用いたことにより、圧粉体を成形用穴から抜き
出す際に、コアロッド外周面及びダイ内周面と圧粉体と
の接触面に働く静止摩擦力の少なくとも一方を回避で
き、圧粉体の抜き出し時の静止摩擦力を低減させてクラ
ック等を防止できる。

【００１１】請求項３に記載の粉末成形方法では、コア
ロッドを挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充
填した後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で
粉末を圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法におい
て、原料粉末の圧縮工程でコアロッド及びダイの少なく
とも一方を自身の軸心回りに回転させながら充填された
粉末を圧縮する工程と、圧粉体を成形した後に、圧粉体
を成形用穴から抜き出す工程でコアロッド及びダイの少
なくとも一方を自身の軸心回りに回転させながら圧粉体
を成形用穴から抜き出す工程とを備えることを特徴とし
た。このような粉末成形方法を用いたことにより、原料
粉末を圧縮する際には、原料粉末がコアロッド外周面及
びダイ内周面から受ける上下方向の摩擦力の少なくとも
一方を小さくすることができ、圧粉体を成形用穴から抜
き出す際には、コアロッド外周面及びダイ内周面と圧粉
体との接触面に働く静止摩擦力の少なくとも一方を回避
できる。これにより、原料粉末の圧縮による移動を促進
して、ブリッジ状態になりやすい中央部を含めて全体に
高密度で均一な圧粉体を成形でき、さらに圧粉体の抜き
出し時の静止摩擦力を低減させてクラック等を防止でき
る。

【００１２】請求項４に記載の粉末成形方法では、コア
ロッドを挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充
填した後、少なくとも一方が径の異なる複数のパンチを
組み合わせた多段パンチとなっている上パンチと下パン
チとの間で粉末を圧縮し、外径または内径の異なる複数
の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉体を成形する粉末成
形方法において、原料粉末の圧縮工程でコアロッド、ダ
イ及び多段パンチのうち、少なくとも一つを自身の軸心
回りに回転させながら充填された原料粉末を圧縮する工
程を備えることを特徴とした。このような粉末成形方法
を用いたことにより、原料粉末を圧縮する際に、原料粉
末がコアロッド外周面、ダイ内周面及び多段パンチの一
部から受ける上下方向の摩擦力の少なくとも一つを小さ
くすることができ、原料粉末の圧縮による移動を促進し
て、ブリッジ状態になりやすい中央部を含めて全体に高
密度で均一な多段圧粉体を成形できる。

【００１３】請求項５に記載の粉末成形方法では、コア
ロッドを挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充
填した後、少なくとも一方が径の異なる複数のパンチを
組み合わせた多段パンチとなっている上パンチと下パン
チとの間で粉末を圧縮し、外径または内径の異なる複数
の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉体を成形する粉末成
形方法において、圧粉体を成形した後に圧粉体を成形用
穴から抜き出す工程でコアロッド、ダイ及び多段パンチ
のうち、少なくとも一つを自身の軸心回りに回転させな
がら圧粉体を成形用穴から抜き出す工程を備えることを
特徴とした。このような粉末成形方法を用いたことによ
り、圧粉体を成形用穴から抜き出す際に、コアロッド外
周面、ダイ内周面及び多段パンチの一部と圧粉体との接
触面に働く静止摩擦力の少なくとも一つを回避でき、多
段圧粉体の抜き出し時の静止摩擦力を低減させてクラッ
ク等を防止できる。

【００１４】請求項６に記載の粉末成形方法では、コア
ロッドを挿通状態としたダイの成形用穴に原料粉末を充
填した後、少なくとも一方が径の異なる複数のパンチを
組み合わせた多段パンチとなっている上パンチと下パン
チとの間で粉末を圧縮し、外径または内径の異なる複数
の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉体を成形する粉末成
形方法において、原料粉末の圧縮工程でコアロッド、ダ
イ及び多段パンチのうち、少なくとも一つを自身の軸心
回りに回転させながら充填された原料粉末を圧縮する工
程と、圧粉体を成形した後に圧粉体を成形用穴から抜き
出す工程でコアロッド、ダイ及び多段パンチのうち、少
なくとも一つを自身の軸心回りに回転させながら圧粉体
を成形用穴から抜き出す工程とを備えることを特徴とし
た。このような粉末成形方法を用いたことにより、原料
粉末を圧縮する際には、原料粉末がコアロッド外周面、
ダイ内周面及び多段パンチの一部から受ける上下方向の
摩擦力の少なくとも一つを小さくすることができ、圧粉
体を成形用穴から抜き出す際には、コアロッド外周面、
ダイ内周面及び多段パンチの一部と圧粉体との接触面に
働く静止摩擦力の少なくとも一つを回避できる。これに
より、原料粉末の圧縮による移動を促進して、ブリッジ
状態になりやすい中央部を含めて全体に高密度で均一な
多段圧粉体を成形でき、さらに多段圧粉体の抜き出し時
の静止摩擦力を低減させてクラック等を防止できる。

【００１５】請求項７に記載の粉末成形装置では、原料
粉末が充填される成形用穴を有するダイと、前記成形用
穴に挿通状態に配されるコアロッドと、成形用穴の中で
粉末を圧縮して圧粉体を成形する上パンチおよび下パン
チとを備えた粉末成形装置において、コアロッド、ダイ
及びパンチのうち、少なくとも二つ以上、もしくは、パ
ンチのみを自身の軸心回りに回転させる回転駆動機構が
備えられている構成とした。このような構成としたこと
により、請求項１乃至請求項６に記載の粉末成形方法を
的確に実施できる。

【００１６】請求項８に記載の粉末成形方法では、ダイ
の成形用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で上
パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成形
する粉末成形方法において、原料粉末の圧縮工程でダイ
を自身の軸心回りに回転させながら充填された原料粉末
を圧縮する工程を備えることを特徴とした。このような
粉末成形方法を用いたことにより、原料粉末を圧縮する
際に、原料粉末がダイ内周面から受ける上下方向の摩擦
力を小さくすることができ、原料粉末の圧縮による移動
を促進して、中央部を含めて全体に高密度で均一な圧粉
体を成形できる。

【００１７】請求項９に記載の粉末成形方法では、ダイ
の成形用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で上
パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成形
する粉末成形方法において、圧粉体を成形した後に、圧
粉体を成形用穴から抜き出す工程でダイを自身の軸心回
りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き出す工程
を備えることを特徴とした。このような粉末成形方法を
用いたことにより、圧粉体を成形用穴から抜き出す際
に、ダイ内周面と圧粉体との接触面に働く静止摩擦力を
回避でき、圧粉体の抜き出し時の静止摩擦力を低減させ
てクラック等を防止できる。

【００１８】請求項１０に記載の粉末成形方法では、ダ
イの成形用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で
上パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成
形する粉末成形方法において、原料粉末の圧縮工程でダ
イを自身の軸心回りに回転させながら充填された原料粉
末を圧縮する工程と、圧粉体を成形した後に、圧粉体を
成形用穴から抜き出す工程でダイを自身の軸心回りに回
転させながら圧粉体を成形用穴から抜き出す工程とを備
えることを特徴とした。このような粉末成形方法を用い
たことにより、原料粉末を圧縮する際には、原料粉末が
ダイ内周面から受ける上下方向の摩擦力を小さくするこ
とができ、圧粉体を成形用穴から抜き出す際には、ダイ
内周面と圧粉体との接触面に働く静止摩擦力を回避でき
る。これにより、原料粉末の圧縮による移動を促進し
て、中央部を含めて全体に高密度で均一な圧粉体を成形
でき、さらに圧粉体の抜き出し時の静止摩擦力を低減さ
せてクラック等を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付し
た図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の
実施形態に係る粉末成形装置を示す断面図である。

【００２０】本実施形態における粉末成形装置Ａは、図
１に示すように、ダイプレート７に取り付けられた略円
筒状のダイ２と、例えばＦｅ系の筒状軸受けの材料に用
いる原料粉末Ｇが充填される成形用穴３と、成形用穴３
に挿通状態に配されるコアロッド５と、成形用穴３に原
料粉末Ｇを充填した後に成形用穴３の中で、その軸心方
向（上下方向）に相対的に移動自在に配された上パンチ
１及び下パンチ４とを備え、上パンチ１及び下パンチ４
の間で原料粉末Ｇを圧縮して、円筒状の圧粉体を成形す
るものである。

【００２１】上パンチ１及び下パンチ４は、略円筒状に
形成されたコアロッド５を上下方向に挿通する貫通孔１
ａ，４ａがそれぞれ形成されている。上パンチ１は上パ
ンチ固定部材１０により上パンチプレート６に固定さ
れ、また、下パンチ４はその下部が下パンチ固定部材１
１により下パンチプレート８に固定されている。ここで
上パンチプレート６及び上パンチ１は上部ガイドポスト
１５に沿って成形用穴の軸心方向（上下方向）に移動自
在となっており、上パンチプレート６の上部に取り付け
られた上ラム１３の上下方向の移動によって、上パンチ
プレート６に取り付けられた上パンチ１が上下方向に連
動するようになっている。また、下パンチプレート８は
支持部材１９により固定されて支えられる。

【００２２】ダイ２は略円筒形状に形成され、同心状に
配置されたコアロッド５との間に円筒状の成形用穴３を
有しており、ダイプレート７に鋼球１７が象徴するスラ
スト軸受けによって、ダイ２の軸心回りに回転自在に装
着されている。

【００２３】コアロッド５は、略円柱状に形成され、該
コアロッド５は、コアロッド装着部材１２により、引き
下げプレート９に固定されており、さらに該コアロッド
５はコアロッド装着部材１２に鋼球１８が象徴するスラ
スト軸受けによってコアロッド５の軸心回りに回転自在
に装着されている。ここで引き下げプレート９はダイプ
レート７と下部ガイドポスト１６を介して固定されてお
り、引き下げプレート９の下部に取り付けられた下ラム
１４の上下方向の移動によって、ダイプレート７に装着
されたダイ２及び引き下げプレート９に装着されたコア
ロッド５が上下方向に連動するようになっている。な
お、前記上パンチプレート６、下パンチプレート８及び
引き下げプレート９等は、成形プレス（図示略）の内部
に設置されている。

【００２４】次に、本実施の形態の粉末成形装置におけ
る粉末成形方法について説明する。 〔粉末充填工程〕ダイ２の成形用穴３にコアロッド５を
挿通状態とし、下ラム１４を下降させることにより、該
成形用穴３に下パンチ４を挿通させて下開口部を閉塞す
るとともに、原料粉末Ｇを成形用穴３に上開口部から充
填する。 〔粉末流動工程〕上記の粉末充填工程と同時に、コアロ
ッド５及びダイ２を自身の軸心回りに回転させながら、
所定量の原料粉末Ｇを充填する。このとき、コアロッド
外周面５ａ及びダイ内周面２ａに接する原料粉末Ｇに振
動が加えられて、該原料粉末Ｇが成形用穴３の中で流動
する。コアロッド５及びダイ２は相対的に異なる角速度
で回転しているとする。例えばコアロッド５がダイ２よ
りも大きい角速度で同じ方向に回転する、あるいは、コ
アロッド５がダイ２と同じ角速度でも異なる方向に回転
していればよい。 〔粉末圧縮行程〕次に、コアロッド５及びダイ２を回転
させたまま、上ラム１３を下降させることにより上パン
チ１を下降させ、それと同時に下ラム１４を下降させる
ことによりダイ２及びコアロッド５を例えば上パンチ１
の半分の速度で下降させる。すなわち、ダイ２及びコア
ロッド５が下降することで成形用穴３内で下パンチ４が
相対的に上昇することになり、原料粉末Ｇは上下方向か
ら圧縮されることになる。 〔圧粉体抜き出し工程〕次に、上パンチ１を上昇させ、
上記のようにして成形された圧粉体を引き下げプレート
９に取り付けられた下ラム１４を下降させることによっ
て、これに連動するダイ２及びコアロッド５を回転させ
たまま下降させる。これによって成形用穴３内で成形さ
れた圧粉体を下パンチ４で押し出す。

【００２５】上記のような本実施形態による粉末成形装
置Ａを用いた粉末成形方法では、コアロッド５及びダイ
２がともに回転することにより、コアロッド外周面５ａ
及びダイ内周面２ａで形成される原料粉末Ｇのブリッジ
ングが崩されることにより、充填される原料粉末Ｇが成
形用穴３内で流動して粉末充填密度が均一化される。

【００２６】次に、原料粉末Ｇの圧縮行程において考え
る。図２（ａ）に成形用穴３に充填された原料粉末Ｇの
モデルを示し、（ｂ），（ｃ）に（ａ）における原料粉
末Ｇの一部分を拡大した図を示す。ここで上パンチ１の
みが原料粉末Ｇを圧縮する場合について考えると、原料
粉末Ｇを上パンチ１が圧縮（下降）するに伴いダイ内周
面２ａとコアロッド外周面５ａの径方向に圧力が働く。
円筒状に充填された原料粉末Ｇのダイ内周面２ａと接す
る外周面Ｇ１を例にとり、単位面積に働く力をＰとす
る。ダイ２の回転のない場合、上パンチ１の圧縮（下
降）に伴い、粉末の移動する速度Ｖは図２（ｂ）に示す
ように下向きに生じ、摩擦力Ｆはその逆方向に生じ、Ｆ
＝μＰ（μ：摩擦係数）である。ここでダイ２の回転の
ある場合を考えると、粉末の下方向に移動する速度Ｖは
水平方向に移動する速度Ｖｒと下方向に移動する速度Ｖ
ｓの合成方向となり、摩擦力Ｆはその逆方向に働く。こ
のＦの大きさは回転のない場合と同じμＰであるが、軸
方向の摩擦力の分力Ｆｓは回転のない場合より小さくな
る。この結果、上パンチ１の圧縮（下降）に対する上下
方向の抵抗が小さくなる、つまり粉末の上下方向の移動
速度Ｖの減衰が小さくなる。よって、上パンチ１の端面
から遠くまで粉末が移動できて圧縮されることになり、
とくに成形用穴３に充填された原料粉末の長さ方向中央
部の密度が均一化する。また、圧縮荷重が小さくなるた
め、より高密度なプレスが可能となる。また、充填され
た原料粉末Ｇの内周面Ｇ２を考えた場合、あるいは下パ
ンチ４も上昇する場合に圧縮される原料粉末Ｇの外周面
Ｇ１、内周面Ｇ２を考えた場合も、上記と同様である。
ここで、望ましくは、ダイ２とコアロッド５を逆方向
に、また、パンチの移動速度より早く回転させると、効
果が大きい。

【００２７】次に、成形された圧粉体の抜き出し工程に
ついて考える。従来では、コアロッド５及びダイ２が静
止した状態から圧粉体を成形用穴３から抜き出すので、
圧粉体が動き始める直前に最大静止摩擦力が働くことに
なる。このように抜き出し圧力が大きい場合、圧粉体上
部の稜線部にクラックが生じやすくなる。この傾向はコ
アロッド外周面５ａ及びダイ内周面２ａとの摩擦力が大
きいほど強くなる。しかし、抜き出し工程の開始前から
ダイ２とコアロッド５を回転させることで、抜き出し工
程初期に発生するダイ内周面２ａ及びコアロッド外周面
５ａと圧粉体との接触面に働く静止摩擦力を回避でき、
抜き出し圧を低減できる。このため圧粉体上部の稜線部
にクラックが生じるのを防ぐことができる。また、圧縮
行程における摩擦力の方向を変える方向が抜き出し工程
においても適用され、抜き出し工程中の抜き出し方向の
摩擦力が減少し、抜き出し圧を下げることができる。圧
粉体密度が十分に高い抜き出し時には、成形体はもっぱ
ら外側に膨張するので、とくにダイ２の回転が有効であ
る。

【００２８】ここで、第２の実施形態として、上パンチ
１または下パンチ４の少なくとも一方が径の異なる複数
のパンチを組み合わせた多段パンチとなっているような
多段プレスによる粉末成形方法を考えても、上記と同様
なことがいえる。図３（ａ）に示すような第１の円筒部
Ｂ１とこの第１の円筒部Ｂ１よりも外径が大きい第２の
円筒部Ｂ２が同軸状に並んだ多段圧粉体Ｂを成形する粉
末成形方法において、図３（ｂ）に示すような下パンチ
４が径の異なる下第１パンチ４ｃと下第２パンチ４ｂと
が組み合わされてなり、コアロッド５、ダイ２及び下第
２パンチ４ｂに自身の軸心回りに回転させる回転駆動機
構が備えられた粉末成形装置を用いるとする。すなわ
ち、多段圧粉体Ｂの第１の円筒部Ｂ１の外周面を形成す
る上下動可能な下第１パンチ４ｃと、第１の円筒部Ｂ１
より外径の大きい第２の円筒部Ｂ２の外周面を形成する
上下動可能な下第２パンチ４ｂとが備えられた粉末成形
装置でコアロッド５、ダイ２及び下第２パンチ４ｂが自
身の軸心回りに回転させる回転駆動機構が備えられてい
る。圧縮行程の最中には、コアロッド外周面５ａ、ダイ
内周面２ａ及び下第２パンチ４ｂの内周面４ｄが原料粉
末Ｇに接触することになるので原料粉末Ｇに働く摩擦が
大きくなるが、コアロッド５、ダイ２及び下第２パンチ
４ｂがそれぞれ相対的に異なる角速度で回転することに
より、上下方向の摩擦を低減でき、成形される多段圧粉
体Ｂの密度を均一化できる。また、抜き出し時には、多
段とされた下パンチ４を抜き出す際に、下第２パンチ４
ｂが回転していることから下第２パンチ４ｂの内周面４
ｄで多段圧粉体Ｂに作用する最大静止摩擦力を回避で
き、クラックが生じることなく多段圧粉体Ｂを成形でき
る。

【００２９】また、第３の実施形態として、円柱状の圧
粉体を成形するようなコアロッド５がない場合の粉末成
形装置において、ダイ２を自身の軸心回りに回転させる
回転駆動機構が備えられた粉末成形装置を用いた粉末成
形方法においても、上記と同様なことがいえる。つま
り、原料粉末の圧縮工程においては、ダイ２が回転する
ことにより、原料粉末Ｇとダイ内周面２ａとの接触面に
働く上下方向の摩擦を低減でき、成形される円柱状の圧
粉体の密度を均一化できる。また、抜き出し時には、圧
粉体とダイ内周面２ａとの接触面に働く静止摩擦力を回
避でき、クラックが生じることなく圧粉体を成形でき
る。さらに、第３の実施形態において、上パンチ１及び
下パンチ４の少なくとも一方が多段パンチとされている
ような場合でも、多段パンチの一部（その外周面または
内周面が粉末に接触するパンチ）とダイに回転駆動機構
を備えて自身の軸心回りに回転するように構成された粉
末成形装置を用いることにより、上記と同様のことがい
える。

【００３０】なお、第１の実施形態では、コアロッド５
及びダイ２のいずれもが相対的に異なる角速度で回転す
るようになっているが、これに限定されることなく、コ
アロッド５またはダイ２の一方のみが回転するようにし
たものでもよい。また、第２の実施形態でも同様のこと
がいえる。

【００３１】また、本実施形態では、上パンチ１を下降
させるに伴い、下パンチ４をその半分の速度で相対的に
上昇するようにしたが、このような上パンチ１及び下パ
ンチ４の移動速度のパターンに限定されない。また、上
パンチ１のみを下降させて圧縮する、あるいは、下パン
チ４のみを上昇させて圧縮する等の方法も考えられる。

【００３２】また、本実施形態では、一つのコアロッド
５で成形される圧粉体に孔を一つ形成していたが、断面
が円形状であるならば複数個の孔を形成するものでも構
わない。この場合には、複数の回転自在なコアロッド５
を形成する孔に対応して設けるとさらに効果的に圧縮密
度の均一化が図れる。

【００３３】また、第１の実施形態では、円筒状の圧粉
体の成形に適用したが、外周面の断面形状が円形の円周
面であるならば、内周面の断面形状が非円形とされる圧
粉体の成形や、内周面の断面形状が円形であるならば、
外周面の断面形状が非円形とされる圧粉体の成形におい
ても適用することができる。例えば、図４（ａ）に示さ
れるような内周面の断面形状が角形とされる筒状の圧粉
体を形成する場合には、外周面の断面形状が角形とされ
たコアロッド５を用いてダイ２のみを回転させればよい
し、図４（ｂ）に示されるような外周面の断面形状が角
形とされる筒状の圧粉体を成形する場合には、内周面の
断面形状が角形とされたダイ２を用いてコアロッド５の
みを回転させればよい。また、第２の実施形態でも同様
のことがいえる。

【００３４】また、本実施形態では、ダイ２全体を一体
としてその軸心を中心に回転自在に配したが、成形され
る圧粉体の外周面に断面形状が円形の円周面となる部分
がある場合、その部分に対応して、ダイ２を分割し部分
的に回転させても構わない。例えば、断面形状が矩形の
上部と断面形状が円形の下部を有する圧粉体の場合、ダ
イ２の内周面のうち、上部の断面形状を矩形とし、下部
の断面形状を円形とするとともに、ダイ２の下部のみを
リング状に分割して、そのリング状部分のみを回転可能
な構造としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を有する。
請求項１に記載の粉末成形方法によれば、原料粉末の圧
縮工程において、コアロッド及びダイの少なくとも一方
を自身の軸心回りに回転させることから、原料粉末がコ
アロッド外周面及びダイ内周面から受ける上下方向の摩
擦力の少なくとも一方を小さくすることができるので、
原料粉末が上・下パンチの端面から遠くまで移動でき、
成形される圧粉体の中央部周辺を含めて全体の密度を均
一化できる。また上・下パンチにかかる荷重も小さくな
るので、より高密度な圧縮が可能となる。

【００３６】請求項２に記載の粉末成形方法によれば、
成形された圧粉体を成形用穴から抜き出す工程で、コア
ロッド及びダイの少なくとも一方を自身の軸心回りに回
転させることから、コアロッド外周面及びダイ内周面と
圧粉体との接触面に作用する静止摩擦力の少なくとも一
方を回避でき、圧粉体にクラックを生じさせることがな
い。

【００３７】請求項３に記載の粉末成形方法によれば、
原料粉末の圧縮工程では、コアロッド及びダイの少なく
とも一方を自身の軸心回りに回転させ、成形された圧粉
体を成形用穴から抜き出す工程では、コアロッド及びダ
イの少なくとも一方を自身の軸心回りに回転させること
から、高密度かつ均一性の高い圧粉体をクラックなく製
造することができる。

【００３８】請求項４に記載の粉末成形方法によれば、
原料粉末の圧縮工程において、コアロッド、ダイ及び多
段パンチのうち、少なくとも一つを回転させることか
ら、原料粉末がコアロッド外周面、ダイ内周面及び多段
パンチから受ける摩擦力の少なくとも一つを小さくする
ことができるので、原料粉末が上・下パンチの端面から
遠くまで移動でき、成形される圧粉体の中央部周辺を含
めて全体の密度を均一化できる。また上・下パンチにか
かる荷重も小さくなるので、より高密度な圧縮が可能と
なる。

【００３９】請求項５に記載の粉末成形方法によれば、
成形された圧粉体を成形用穴から抜き出す工程で、コア
ロッド、ダイ及び多段パンチのうち、少なくとも一つを
回転させることから、抜き出し時にコアロッド外周面、
ダイ内周面及び多段パンチの一部と圧粉体との接触面に
作用する静止摩擦力の少なくとも一つを回避することが
でき、圧粉体にクラックを生じさせることがない。

【００４０】請求項６に記載の粉末成形方法によれば、
原料粉末の圧縮工程では、コアロッド、ダイ及び多段パ
ンチのうち、少なくとも一つを回転させ、成形された圧
粉体を成形用穴から抜き出す工程では、コアロッド、ダ
イ及び多段パンチの少なくとも一つを回転させることか
ら、高密度かつ均一性の高い多段圧粉体をクラックなく
製造することができる。

【００４１】請求項７に記載の粉末成形装置によれば、
請求項１乃至請求項６に記載の粉末成形方法を的確に実
施できる。

【００４２】請求項８に記載の粉末成形方法によれば、
原料粉末の圧縮工程において、ダイを自身の軸心回りに
回転させることから、原料粉末がダイ内周面から受ける
上下方向の摩擦力を小さくすることができるので、原料
粉末が上・下パンチの端面から遠くまで移動でき、成形
される圧粉体の中央部周辺を含めて全体の密度を均一化
できる。また上・下パンチにかかる荷重も小さくなるの
で、より高密度な圧縮が可能となる。

【００４３】請求項９に記載の粉末成形方法によれば、
成形された圧粉体を成形用穴から抜き出す工程で、ダイ
を自身の軸心回りに回転させることから、ダイ内周面と
圧粉体との接触面に作用する静止摩擦力を回避でき、圧
粉体にクラックを生じさせることがない。

【００４４】請求項１０に記載の粉末成形方法によれ
ば、原料粉末の圧縮工程では、ダイを自身の軸心回りに
回転させ、成形された圧粉体を成形用穴から抜き出す工
程では、ダイを自身の軸心回りに回転させることから、
高密度かつ均一性の高い円柱状の圧粉体をクラックなく
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態における粉末成形装
置の側面図である。

【図２】 （ａ）は本発明の第１の実施形態における粉
末成形方法において、成形用穴に充填された原料粉末の
モデルを示す説明図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）の要部拡
大図である。

【図３】 （ａ）は本発明の第２の実施形態における粉
末成形装置で成形される多段圧粉体を示す斜視図、
（ｂ）は本発明の第２の実施形態における粉末成形装置
の要部拡大断面図である。

【図４】 （ａ）は本発明の第１の実施形態における粉
末成形方法において、成形される圧粉体の第１変形例、
（ｂ）は第２変形例を示す。

【符号の説明】

１ 上パンチ ２ ダイ ２ａ ダイ内周面 ３ 成形用穴 ４ 下パンチ ４ｂ 下第２パンチ ４ｃ 下第１パンチ ５ コアロッド ５ａ コアロッド外周面 Ａ 粉末成形装置 Ｂ 多段圧粉体 Ｇ 原料粉末

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で上パンチ
   と下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成形する粉
   末成形方法において、 原料粉末の圧縮工程でコアロッド及びダイの少なくとも
   一方を自身の軸心回りに回転させながら充填された原料
   粉末を圧縮する工程を備えることを特徴とする粉末成形
   方法。
2. 【請求項２】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で上パンチ
   と下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成形する粉
   末成形方法において、 圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程でコアロッド及びダイの少なくとも一方を自身の軸
   心回りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程を備えることを特徴とする粉末成形方法。
3. 【請求項３】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、成形用穴の中で上パンチ
   と下パンチとの間で粉末を圧縮して圧粉体を成形する粉
   末成形方法において、 原料粉末の圧縮工程でコアロッド及びダイの少なくとも
   一方を自身の軸心回りに回転させながら充填された原料
   粉末を圧縮する工程と、 圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程でコアロッド及びダイの少なくとも一方を自身の軸
   心回りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程とを備えることを特徴とする粉末成形方法。
4. 【請求項４】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、少なくとも一方が径の異
   なる複数のパンチを組み合わせた多段パンチとなってい
   る上パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮し、外径また
   は内径の異なる複数の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉
   体を成形する粉末成形方法において、原料粉末の圧縮工
   程でコアロッド、ダイ及び多段パンチのうち、少なくと
   も一つを自身の軸心回りに回転させながら充填された原
   料粉末を圧縮する工程を備えることを特徴とする粉末成
   形方法。
5. 【請求項５】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、少なくとも一方が径の異
   なる複数のパンチを組み合わせた多段パンチとなってい
   る上パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮し、外径また
   は内径の異なる複数の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉
   体を成形する粉末成形方法において、圧粉体を成形した
   後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す工程でコアロッ
   ド、ダイ及び多段パンチのうち、少なくとも一つを自身
   の軸心回りに回転させながら圧粉体を成形用穴から抜き
   出す工程を備えることを特徴とする粉末成形方法。
6. 【請求項６】 コアロッドを挿通状態としたダイの成形
   用穴に原料粉末を充填した後、少なくとも一方が径の異
   なる複数のパンチを組み合わせた多段パンチとなってい
   る上パンチと下パンチとの間で粉末を圧縮し、外径また
   は内径の異なる複数の円筒部が同軸状に並んだ多段圧粉
   体を成形する粉末成形方法において、 原料粉末の圧縮工程でコアロッド、ダイ及び多段パンチ
   のうち、少なくとも一つを自身の軸心回りに回転させな
   がら充填された原料粉末を圧縮する工程と、 圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程でコアロッド、ダイ及び多段パンチのうち、少なく
   とも一つを自身の軸心回りに回転させながら圧粉体を成
   形用穴から抜き出す工程とを備えることを特徴とする粉
   末成形方法。
7. 【請求項７】 原料粉末が充填される成形用穴を有する
   ダイと、前記成形用穴に挿通状態に配されるコアロッド
   と、成形用穴の中で粉末を圧縮して圧粉体を成形する上
   パンチ及び下パンチとを備えた粉末成形装置において、 コアロッド、ダイ及びパンチのうち、少なくとも二つ以
   上、もしくは、パンチのみを自身の軸心回りに回転させ
   る回転駆動機構が備えられていることを特徴とする粉末
   成形装置。
8. 【請求項８】 ダイの成形用穴に原料粉末を充填した
   後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で粉末を
   圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法において、 原料粉末の圧縮工程でダイを自身の軸心回りに回転させ
   ながら充填された原料粉末を圧縮する工程を備えること
   を特徴とする粉末成形方法。
9. 【請求項９】 ダイの成形用穴に原料粉末を充填した
   後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で粉末を
   圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法において、 圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す
   工程でダイを自身の軸心回りに回転させながら圧粉体を
   成形用穴から抜き出す工程を備えることを特徴とする粉
   末成形方法。
10. 【請求項１０】 ダイの成形用穴に原料粉末を充填した
    後、成形用穴の中で上パンチと下パンチとの間で粉末を
    圧縮して圧粉体を成形する粉末成形方法において、 原料粉末の圧縮工程でダイを自身の軸心回りに回転させ
    ながら充填された原料粉末を圧縮する工程と、 圧粉体を成形した後に、圧粉体を成形用穴から抜き出す
    工程でダイを自身の軸心回りに回転させながら圧粉体を
    成形用穴から抜き出す工程とを備えることを特徴とする
    粉末成形方法。