JP2012096239A - 微小部品の成形金型装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】押し型10の上ダイス20に挿入した内側ダイス25に、原料貯留部26を形成するとともに原料貯留部26とキャビティ11とを連通する上パンチ孔27を形成し、原料貯留部26の原料粉末Pをキャビティ11に押し込んで注入するプランジャ40に、上パンチ孔27に挿入されて原料貯留部26と上パンチ孔27との間のゲート28を開閉する上パンチ50を摺動自在に挿入した構成とする。上パンチ50を上昇させてゲート28を開けた状態でプランジャ40を押し込むと、原料貯留部26内の原料粉末Pがゲート28を経てキャビティ11内に注入され、続いて上パンチ50を押し込むと、ゲート28が閉じられるとともに、キャビティ11内の原料粉末Pが圧縮成形される。
【選択図】図2
Description
[1]第1実施形態
(1)微小歯車
図1は、第1実施形態の成形金型装置によって成形した粉末成形体を焼結して得られる微小部品である微小歯車を示している。この歯車1は、外周面に多数の歯2からなる歯列3が形成された平歯車部4の中心から両側に同じ長さの円柱状の軸部5,6が直交して延びている形状を有するものである。この歯車1は、例えば平歯車部4の外径D1が数百μm〜数mm、軸部5,6の直径D2が数十〜数百μmといった寸法例が挙げられる。
(2−1)構成
図2(a)〜(d)、図3(a)〜(d)は、第1実施形態の成形金型装置によって上記歯車1の粉末成形体を成形する工程を示している。まず、図2により成形金型装置の構成を説明する。同図で符号10は押し型であり、この押し型10は、上ダイス20と下ダイス30とから構成されている。上下のダイス20,30は、いずれも上下方向に移動可能に設けられ、上下方向に互いに離接可能に配設されている。
次に、図2および図3により、上記成形金型装置を用いて歯車1の粉末成形体を成形する工程を説明する。はじめに、上ダイス20の内側ダイス25を、外側ダイス21に対して、円筒状孔22の下端部の内歯列22aが露出する位置まで挿入した状態とし、外側ダイス21の下面21aと下ダイス30の上面30aとを当接させて型締めする。そして、上ダイス20側において、上パンチ50を上パンチ孔27に挿入してゲート28を閉じ、下ダイス30側においては下パンチ60を下降させる。これにより、押し型10内に、上ダイス20側に歯車1の平歯車部4と上側の軸部5に対応する部分を有し、下ダイス30側に歯車1の下側の軸部6に対応する部分を有する断面十字状のキャビティ11を形成する。一方、内側ダイス25の原料貯留部26に原料粉末Pをほぼ充満させ、プランジャ40の先端を原料貯留部26に挿入する(図2(a))。
上下のパンチ孔27,33にそれぞれ軸部5,6が造形されて、歯車1の粉末成形体1Aが成形される。
上記第1実施形態の成形金型装置によれば、上パンチ50を上昇させてゲート28を開けた状態で、押し型10内の原料貯留部26に貯留した原料粉末Pをプランジャ40でキャビティ11に注入し、次いで上パンチ50を押し込んでゲート28を閉じ、引き続き上パンチでキャビティ11内の原料粉末Pを圧縮してから型開きすることにより、粉末成形体1Aが得られる。そしてこの動作を繰り返すことにより、粉末成形体1Aを連続的に得ることができる。上パンチ50を抜き出すことなくプランジャ40の押し込み操作で少量の原料粉末Pをキャビティ11内に容易に供給することができるため、1回の成形に要する原料粉末Pの量が少なくても粉末成形体1Aを効率的に製造することができる。
(1)微小歯車
図5は、第2実施形態の成形金型装置によって成形した粉末成形体を焼結して得られる微小部品である微小歯車を示している。この歯車7は、大径側の平歯車部4の片側(図5で上側)に、外周面に多数の歯2からなる歯列3が形成された小径側の平歯車部8が積層された2段歯車であり、小径の平歯車部8から軸部5が突出し、大径の平歯車部4から軸部6が突出している。この歯車7は、例えば大径側の平歯車部4の外径D1が数百μm〜数mm、軸部5,6の直径D2が数十〜数百μmといった寸法例が挙げられる。
(2−1)構成
図6(a)〜(d)、図7(a)〜(d)は、第2実施形態の成形金型装置によって上記歯車7の粉末成形体を成形する工程を示している。第2実施形態の成形金型装置では、図8に示すように、上ダイス20を構成する外側ダイス21の円筒状孔22の下端部の内周面に、歯車7の大径側の平歯車部4の歯列3を造形する内歯列22aが、上記第1実施形態と同様に形成されている。
上記構成が第1実施形態と異なる部分であり、次に、図6および図7により、第2実施形態の成形金型装置を用いて歯車7の粉末成形体を成形する工程を説明する。はじめに、上ダイス20の内側ダイス25を、外側ダイス21に対して、円筒状孔22の下端部の内歯列22aが露出する位置まで挿入した状態とし、外側ダイス21の下面21aと下ダイス30の上面30aとを当接させて型締めする。そして、上ダイス20側において、上パンチ50を、下端面が内側ダイス25の下面25aと面一になる状態まで挿入してゲート28を閉じる。下ダイス30側においては、内側ダイス32を、円筒状孔31の上端部の内歯列31aが露出するまで下ダイス30よりも下方に位置付け、さらに、下パンチ60を内側ダイス32よりも下降させる。これにより、押し型10内に、上ダイス20側に歯車7の大径側の平歯車部4に対応する部分を有し、下ダイス30側に歯車7の小径側の平歯車部8と軸部5に対応する部分を有するキャビティ11を形成する。一方、上ダイス20側の内側ダイス25の原料貯留部26に原料粉末Pをほぼ充満させ、プランジャ40の先端を原料貯留部26に挿入する(図6(a))。
(1)微小歯車
第3実施形態の成形金型装置も、図5に示した歯車7の粉末成形体を成形するものである。
(2−1)構成
図9(a)〜(d)、図10(a)〜(d)は、第3実施形態の成形金型装置によって上記歯車7の粉末成形体を成形する工程を示している。第3実施形態の成形金型装置では、上ダイス20の外側ダイス21の円筒状孔22の下端部が、テーパ部22bを介して縮径し小径部22cに形成されている。そしてこれに対応して、円筒状孔22に摺動自在に挿入される内側ダイス25の下端部の外径はテーパ部25bを介して先細りに縮径し、小径部25cが形成されており、この小径部25cが円筒状孔22の小径部22cに摺動自在に挿入されるようになっている。図11に示すように、上ダイス20側の上記小径部22cの内周面には、歯車7の小径側の平歯車部8の歯列3を造形する内歯列22dが形成されている。
次に、図9および図10により、第3実施形態の成形金型装置を用いて歯車7の粉末成形体を成形する工程を説明する。はじめに、上ダイス20の内側ダイス25を、外側ダイス21に対して、円筒状孔22の下端部の内歯列22dが露出する位置まで挿入した状態とし、外側ダイス21の下面21aと下ダイス30の上面30aとを当接させて型締めする。そして、上ダイス20側において、上パンチ50を上パンチ孔27に挿入してゲート28を閉じ。下ダイス30側においては、内側ダイス36を、円筒状孔35の上端部の内歯列35aが露出するまで下ダイス30よりも下方に位置付け、さらに、下パンチ60を内側ダイス32よりも下降させる。これにより、押し型10内に、上ダイス20側に歯車7の小径側の平歯車部8と軸部5に対応する部分を有し、下ダイス30側に歯車7の大径側の平歯車部4と軸部6に対応する部分を有するキャビティ11を形成する。一方、上ダイス20側の内側ダイス25の原料貯留部26に原料粉末Pをほぼ充満させ、プランジャ40の先端を原料貯留部26に挿入する(図9(a))。
上記第2実施形態および第3実施形態によれば、大径と小径の平歯車部4,8を同軸的に有する2段構成の軸付き歯車7の粉末成形体7Aを得ることができる。そしてこれら実施形態でも、第1実施形態と同様に、押し型10内への原料粉末Pの供給を容易として効率的に粉末成形体を得ることができることや、プランジャ40と上パンチ50が挿入される内側ダイス25を複数セット用意することによるメンテナンスおよび原料粉末Pの補給の効率化といった効果を、同様に得ることができる。
上記各実施形態では、平歯車部の両側に軸部を有する歯車を微小部品として成形するものであるが、軸部は平歯車部の両側ではなく、片側だけにあるもの、あるいは平歯車部のみの微小部品を成形することもできる。また、平歯車部の代わりに単なる円板状の鍔部の両側に軸部を有するものや、軸部が片側にだけあるもの、あるいは単なる円板状部材も成形の対象部品となり得る。
Claims (4)
- 外側ダイスと、該外側ダイスに摺動自在に挿入され、該外側ダイスとの間にキャビティの少なくとも一部を形成する内側ダイスとを有するとともに、該内側ダイスに、可塑性を有する原料粉末を貯留する原料貯留部と、キャビティと原料貯留部とを連通するとともに該原料貯留部との間にゲートを形成するパンチ孔とが形成された押し型と、
前記原料貯留部に摺動自在に挿入され、該原料貯留部に貯留されている原料粉末を前記パンチ孔を経て前記キャビティに注入するプランジャと、
このプランジャに、該プランジャの摺動方向に沿って摺動自在に貫通され、往復摺動することにより前記ゲートを開閉し、前記キャビティ方向に摺動した時に、該ゲートを閉じるとともにキャビティ内の原料粉末を成形体に圧縮するパンチと、
を備えることを特徴とする微小部品の成形金型装置。 - 前記押し型は、上下方向に相対的に離接可能に配設された上ダイスと下ダイスとで構成され、
これら上ダイスおよび下ダイスのうちの一方が、前記外側ダイスおよび前記内側ダイスとを備えており、上ダイスと下ダイスとが当接した状態で前記キャビティが形成されることを特徴とする請求項1に記載の微小部品の成形金型装置。 - 前記成形体は、鍔状部から軸部が突出する形状であることを特徴とする請求項1または2に記載の微小部品の成形金型装置。
- 前記押し型に、前記原料貯留部に貯留される原料粉末を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の微小部品の成形金型装置。
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