JP2005281739A

JP2005281739A - 凹凸形状を有する成形品の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JP2005281739A
Application number: JP2004094879A
Authority: JP
Inventors: Shinji Okada; 伸治岡田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】割型を用いること無く簡単な金型構造で複雑な凹凸形状を有する成形品を低価格に且つ効率的に製造する。
【解決手段】凹凸状の表面形状を有する捨て型２２を金型２４にセットした後、捨て型に素材２６を充填し圧縮処理を施して、当該素材を捨て型に一体化させる。次に、捨て型と素材が一体化した圧縮成形品２８を金型から取り出した後、圧縮成形品に焼成処理を施して、捨て型を焼失させる。この結果、くびれ３２ａを有する成形品３２が完成する。この場合、捨て型は、有機化合物で一体的に成形され、素材は、粉末状或いはペースト状の材料から成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、表面に凹凸形状を有する成形品の製造方法及び製造装置に関する。

従来、表面に凹凸形状を有する成形品の成形方法としては、例えば特許文献１に示すように、所定の割型を用いた成形処理(例えば、圧縮成形、インジェクション成形、スリップアキャスト成形など)を行った後、例えば切削処理などの二次加工(後加工)を施して成形品を完成させていた。この場合、成形品は、成形の前後において焼結処理が施される。
また、粉末素材を用いた成形方法としては、例えば図３に示すように、金型２で粉末素材４にプレス成形を施した後、金型２から取り出した成形品６に対して切削具８でくびれ６ａを形成し、それを焼結装置１０で焼結している。
また、粉末素材を用いた他の成形方法としては、例えば図４に示すように、上下に分割可能な一対の金型12a,12bと、左右に分割可能なくびれ形成用金型14a,14bとの間で粉末素材１６にプレス成形を施した後、各金型12a,12b,14a,14bを分割して成形品１８を取り出した後、それを焼結装置２０で焼結している。
特開２００１−３００９８号公報

ところで、上述した従来の成形方法には、以下のような課題があった。
切削処理などの二次加工(別工程)を行うと、その分だけ成形工程が煩雑になるため、成形品の製造コストが上昇してしまう場合がある。また、割型を用いた成形方法では、金型構造が複雑になるため、成形品の製造コストが上昇してしまう場合がある。この場合、金型の構造上の制約から、成形品の形状の自由度に制限がある。更に、割型を用いた成形方法では、金型の動きが煩雑になるため、所要成形時間の短縮化に限界があり、そのため製造コストの低減を図ることが困難である。
本発明は、このような課題を解決するために成されており、その目的は、割型を用いること無く簡単な金型構造で複雑な凹凸形状を有する成形品を低価格に且つ効率的に製造することが可能な方法及び装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の凹凸形状を有する成形品の製造方法は、凹凸状の表面形状を有する捨て型を金型にセットする工程と、捨て型に素材を充填する工程と、素材に圧縮処理を施して、当該素材を捨て型に一体化させる工程と、捨て型と素材が一体化した圧縮成形品を金型から取り出す工程と、圧縮成形品に焼成処理を施して、捨て型を焼失させる工程とを含んでいる。
また、本発明は、金型と、この金型にセット可能であって、凹凸形状の表面形状を有する捨て型と、を備えた凹凸形状を有する成形品の製造装置であって、金型にセットした捨て型に素材を充填して圧縮処理を施し、当該素材を捨て型に一体化させた後、捨て型と素材が一体化した圧縮成形品を金型から取り出し、圧縮成形品に焼成処理を施して捨て型を焼失させることにより、所定の凹凸形状を有する成形品を製造することができる。
このような発明において、捨て型は、有機化合物で一体的に成形されている。また、素材は、粉末状或いはペースト状の材料から成る。

本発明の凹凸形状を有する成形品の製造方法及び製造装置によれば、割型を用いること無く簡単な金型構造で複雑な凹凸形状を有する成形品を低価格に且つ効率的(二次加工などの別工程を不要)に製造することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る凹凸形状を有する成形品の製造方法及び製造装置について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、凹凸形状を有する成形品の一例として、鼓(つづみ)のように胴回りがくびれた成形品を想定する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の製造方法及び製造装置では、まず、くびれを有する捨て型２２を一体成形する(Ｓ１)。
捨て型２２は、完成品である成形品の表面形状を規定するための部材であり、成形品の使用目的や使用環境に応じて任意の表面形状に成形することが可能である。本実施の形態では、その一例として、略中空円筒状の部材の内周に内向きテーパー状の凸部２２ａが成形された捨て型２２を想定している。

この場合、凸部２２ａは、図のように１箇所に限定されることは無く、複数箇所に亘って成形しても良い。また、凸部２２ａの内向き高さ寸法も成形品の使用目的や使用環境に応じて任意の寸法に設定することが可能である。
また、捨て型２２の材料としては、後述する焼成処理において焼失される材料であれば任意のものを適用することが可能であり、例えば熱可塑性樹脂やワックスなどの有機化合物を適用することができる。

次に、捨て型２２を金型２４にセットした後(Ｓ２)、捨て型２２に素材２６を充填する(Ｓ３)。
素材２６としては、後述する焼成処理で焼失されないような素材を例えば粉末状或いはペースト状にして使用することができる。この場合、素材２６には、例えば、軸受鋼、銅合金、ステンレス鋼、セラミック、チタン合金などを使用することが好ましい。

続いて、捨て型２２に充填された素材２６に圧縮処理(矢印Ｆ方向の押圧力)を施して、当該素材２６を捨て型２２に一体化させる(Ｓ４)。
この場合の押圧力や押圧時間などは、素材２６を捨て型２２に一体化できるような設定であれば良いので特に数値限定はしない。

そして、捨て型２２と素材２６が一体化した圧縮成形品２８を金型２４から取り出した後(Ｓ５)、圧縮成形品２８に焼成処理を施して、捨て型２２を焼失させる(Ｓ６)。
焼成処理では、圧縮成形品２８を既存の焼成装置３０にセットし、所定の温度に加熱する。この場合の加熱温度は、捨て型２２が焼失する温度であって且つ一体化した素材２６は現存する温度であれば任意の温度に設定することができるので特に数値限定はしない。

このような焼成処理を施すことにより、捨て型２２のみが焼失され、焼成装置３０内には、くびれ３２ａを有する成形品３２が完成する。その後、焼成装置３０から完成品である成形品３２を取り出して(Ｓ７)、所定の機器や装置などに適用することになる。

以上、本実施の形態によれば、金型２４を複雑な割型とする必要が無くなるため、金型２４の製造コストを低減することができ、その結果、成形品３２の製造コストを大幅に削減することが可能となる。この場合、捨て型２２の外周はストレートな筒状を成しているため、金型２４の構造も単純且つシンプルなものであれば良く、かかる金型２２から捨て型２２を取り出す際もスムーズに且つ短時間に圧縮成形品２８を引き出すことができる。このため、成形品３２の製造時間の短縮化及び円滑化を実現することが可能となる。

また、捨て型２２の凸部２２ａの形状や大きさや個数を任意に設定することにより、複雑な凹凸形状を有する成形品３２を簡単に成形することができる。また、捨て型２２は、焼成処理において焼失してしまうため、完成品である成形品３２の取り出し工程の簡略化を実現することができる。更に、従来のように割型を用いた場合には、完成品の取り出し時に割型に接触して成形品３２の表面に損傷が加えられる場合も想定できるが、捨て型２２を焼失させる方法によれば、そのような事態は完全に回避することが可能となる。
更に、従来に比べて、金型成形後の二次加工を行う工程が不要な製造ラインを構築することができるため、装置全体の製造コストを削減することが可能となる。

本発明の製造方法及び製造装置は、例えば転がり軸受の製造分野にも利用することが可能であり、例えば、凸面ころや凹面ころの製造、外輪及び内輪の製造にも利用することが可能である。この場合、内輪を成形する場合には、捨て型２２の凸部２２ａの内径形状を転動面の形状に設定すれば良い。また、外輪を成形する場合には、捨て型２２の外周に凸部を成形し、その凸部の外径形状を転動面の形状に設定すれば良い。

成形品の製造工程のフローチャート。成形品の製造装置を用いた製造工程の概略図。従来の製造装置を用いた成形品の製造工程の概略図。従来の他の製造装置を用いた成形品の製造工程の概略図。

符号の説明

２２捨て型
２２ａ捨て型の凸部
２４金型
２６素材
２８圧縮成形品
３０焼成装置
３２成形品
３２ａくびれ

Claims

凹凸状の表面形状を有する捨て型を金型にセットする工程と、
捨て型に素材を充填する工程と、
素材に圧縮処理を施して、当該素材を捨て型に一体化させる工程と、
捨て型と素材が一体化した圧縮成形品を金型から取り出す工程と、
圧縮成形品に焼成処理を施して、捨て型を焼失させる工程と、を含む凹凸形状を有する成形品の製造方法。
捨て型は、有機化合物で一体的に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の凹凸形状を有する成形品の製造方法。
素材は、粉末状或いはペースト状の材料から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の凹凸形状を有する成形品の製造方法。
金型と、
この金型にセット可能であって、凹凸形状の表面形状を有する捨て型と、を備えた凹凸形状を有する成形品の製造装置であって、
金型にセットした捨て型に素材を充填して圧縮処理を施し、当該素材を捨て型に一体化させた後、捨て型と素材が一体化した圧縮成形品を金型から取り出し、圧縮成形品に焼成処理を施して捨て型を焼失させることにより、所定の凹凸形状を有する成形品を製造することが可能な製造装置。
捨て型は、有機化合物で一体的に成形されていることを特徴とする請求項４に記載の凹凸形状を有する成形品の製造装置。
素材は、粉末状或いはペースト状の材料から成ることを特徴とする請求項４又は５に記載の凹凸形状を有する成形品の製造装置。