JP3203925B2 - 粉末成形品の圧縮成形方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末材料からなる焼結
機械部品の圧縮成形装置に関し、特に、１つのスライデ
ィングブロックにより複数のパンチに圧縮力を付与し得
る圧縮成形方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる焼結機械部品は、所望の形状に
成形された成形品が焼結されて製造されるので、製造過
程における切削などの機械加工工程を大幅に減ずること
ができる。焼結機械部品は、このような特徴を有するこ
とから、近年、チェーンのスプロケットや回転軸に装着
されるプーリをはじめとして、様々な部品に採用されつ
つある。

【０００３】図５は、焼結機械部品であるスプロケット
Ｓの形状の一例を示す断面図である。図示されるよう
に、このスプロケットＳは、一方の側面に、ボス部の端
面Ｓ１および周縁部に歯を有する外周部の側面Ｓ２を有
しており、複数の段差が形成されている。

【０００４】図６（ａ）は、上述のような段差を有する
形状のスプロケットＳを成形する圧縮成形装置の一例を
示す部分断面図である。図示されるように、この圧縮成
形装置は、粉末材料が充填される空間の周囲を区画する
ダイス１１を有しており、このダイス１１は、圧縮成形
装置の基盤Ｂに対して上下動自在に設置されている。ま
た圧縮成形装置は、図示しない上下動自在な上パンチを
有している。この上パンチの下方には、当該上パンチに
対して相対近接離反自在に上下動する下パンチ１７が設
置されており、この下パンチ１７によって段差を有する
面を形成している。

【０００５】図６（ａ）示されるように、この下パンチ
１７は、スプロケットＳの中央孔Ｈを形成するコア１９
と、ボス部の端面を圧縮成形する第１下パンチ２１と、
外周部を形成する第２下パンチ２３とから構成されてお
り、コア１９と各パンチ２１，２３は同心円状に、しか
も摺接自在に設置されている。そしてこれらの部材は、
それぞれ独立して進退移動できる。このように、各パン
チ２１，２３を独立して上下動させ得る構造とすると、
圧縮成形されるスプロケットＳ全体の粉末材料の密度を
均一にすることができる。

【０００６】このように複数に分割された下パンチ１７
のうち、外周部の側面Ｓ２を成形する第２下パンチ２３
には、下パンチ１７の下部に形成されるスライディング
ブロック２９によって圧縮成形時の圧縮力が付与され
る。

【０００７】このスライディングブロック２９は、基盤
Ｂに水平移動自在に設置されており、図６（ａ）に示さ
れる前進限度位置と、図６（ｃ）に示される後退限度位
置に進退移動自在になっている。そして前進限度位置に
おいて、下方に移動された第２下パンチ２３の基端部２
３ａに当接して第２下パンチ２３に圧縮力を付与するよ
うになっており、後退限度位置に移動されると、第２下
パンチ２３の基端部２３ａには当接しない。

【０００８】なお、スライディングブロック２９は、ダ
イス１１に上下動自在に設置されるスライド突起３１に
より後退限度位置に移動される。すなわち、このスライ
ド突起３１は傾斜したラック３３を有しており、スライ
ド突起３１を下方に移動させると、ラック３３がスライ
ディングブロック２９のピニオンギア３５に係合して、
スライディングブロック２９を後退移動させるのであ
る。

【０００９】したがって、上下のパンチにより粉末成形
品を成形する際は、スライディングブロック２９を前進
限度位置に位置させて第２下パンチ２３に圧縮力を付与
し得る状態とする。また圧縮成形された粉末成形品を抜
き出す際には、スライド突起３１をダイス１１の下方移
動に連動させて下方に移動させることによりスライディ
ングブロック２９を後退限度位置に移動させて、第２下
パンチ２３を最下方位置まで移動させ得る経路を確保
し、ダイス１１と第２下パンチ２３の下方の移動によ
り、コア１９や第１下パンチ２１により成形品を相対上
方に移動させて抜き出し得る状態にする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スライ
ディングブロック２９により圧縮成形時の圧縮力を第２
下パンチ２３に付与する構造にあっては、成形される焼
結機械部品の形状が、より複雑になり、下パンチ１７の
分割数を増やす場合に、スライディングブロック２９を
も増やさなければならず、圧縮成形装置、特にダイセッ
ト部の構造が著しく複雑になる。また、現状のダイセッ
ト部においては、スペースの都合上、スライディングブ
ロックをさらに増設することは困難である。

【００１１】したがって、例えば図３に示されるように
比較的複雑な最終形状のスプロケットＳを形成する場
合、圧縮成形時に全ての段差を形成することができず、
図４において斜線で示される余分な部分Ｄが残ってしま
う。このような部分Ｄが残ると、圧縮成形工程や焼結工
程の他に、切削などの機械加工工程が必要になる。つま
り工程が増加する。また機械加工時に、加工硬化等によ
り好ましくない機械的性質が現れたり欠陥が生じる虞れ
があり、耐久性が低下する虞れがある。

【００１２】以上のような問題点に鑑みてなされた本発
明は、一つのスライディングブロックにより複数のパン
チに圧縮力を付与することにより、装置の大きさを大型
化することなく、下パンチの分割数を増加させてより複
雑な形状の部品を、圧縮成形のみにより形成することが
できる圧縮成形装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の粉末成形品の圧縮成形装置は、粉末材料が充填され
る貫通孔を有するダイスを基盤に対して近接離反移動自
在に設け、このダイスの貫通孔に嵌合して前記粉末材料
が充填される型空間を形成する一対のパンチを相対近接
離反自在に設置し、前記一対のパンチのうちの一方のパ
ンチを同心円状に配置される複数の成形パンチにより構
成する粉末成形品の圧縮成形装置であって、前記基盤
に、前記複数の成形パンチのうちの少なくとも２つ以上
の成形パンチに圧縮力を付与する圧縮位置と、圧縮力を
付与しない解除位置とに移動自在なスライディングブロ
ックを取り付け、前記少なくとも２つ以上の成形パンチ
を、粉末充填時の位置に位置決めする支持手段によりそ
れぞれ支持し、圧縮成形された成形品を抜き出す際に、
前記スライディングブロックを前記解除位置に移動して
前記少なくとも２つ以上の成形パンチを後退限度位置ま
で移動させ得る経路を確保するスライド部材を前記ダイ
スに設け、前記スライディングブロックを１つ用いて少
なくとも２つ以上の成形パンチに圧縮力を付与すること
を特徴としている。

【００１４】そして、別の粉末成形品の圧縮成形装置で
は、上記２つ以上の成形パンチの基端部は、スライディ
ングブロックに対して圧縮力を付与または付与しない方
向に当接離反可能に積重ねられる状態で配置されてい
る。

【００１５】さらに別の粉末成形品の圧縮成形装置で
は、上記２つ以上の成形パンチは、内周側の成形パンチ
の基端部に当接離反可能に積重なる状態で外周側の成形
パンチの基端部が配置されている。

【００１６】また、上記目的を達成する本発明の粉末成
形品の圧縮成形方法は、粉末材料が充填される貫通孔を
有するダイスと、このダイスの貫通孔に嵌合して前記粉
末材料が充填される型空間を形成する一対のパンチとに
より形成される型空間内に粉末材料を充填する粉末材料
充填工程と、前記ダイスと、同心円状に配置される複数
の成形パンチにより構成される前記一対のパンチのうち
の一方のパンチと、他方のパンチとにより、前記型空間
内に充填された粉末材料を圧縮成形する圧縮成形工程と
を有する粉末成形品の圧縮成形方法であって、前記圧縮
成形工程を、前記粉末材料充填工程においてはそれぞれ
別個の支持部材により所定の位置に位置決めされる前記
複数の成形パンチの少なくとも２つ以上の成形パンチを
１つのスライディングブロックで押圧して前記粉末材料
を圧縮する圧縮成形工程としたことを特徴としている。

【００１７】

【作用】このような特徴を有する粉末成形品の圧縮成形
装置では、まず型空間内に粉末材料を充填する。このと
き複数の成形パンチのうちの少なくとも２つ以上の成形
パンチは、それぞれ別個の支持手段により所定の位置に
支持されている。粉末材料が充填されると、両パンチを
相対近接移動させると共にダイスの貫通孔に嵌合させて
粉末材料を圧縮して所定の形状に成形する。このとき、
圧縮位置に移動されたスライディングブロックによっ
て、粉末材料充填時にはそれぞれ別個に支持されていた
少なくとも２つ以上の成形パンチに圧縮力を付与する。
このようにして圧縮成形が終了した後、ダイスを後退移
動させる際、スライド突起を前進移動させてスライディ
ングブロックを解除位置に移動させる。このようにする
と、少なくとも２つ以上の成形パンチを後退限度位置ま
で移動させ得るようになるので、これらの成形パンチを
後退限度位置まで移動させる。この後、成形された粉末
成形品をダイスから抜き出す。

【００１８】また、粉末成形品の圧縮成形方法による
と、粉末材料充填工程ではそれぞれ別個に支持される複
数の成形パンチの少なくとも２つ以上の成形パンチが１
つのスライディングブロックにより押圧され粉末材料が
圧縮成形される。

【００１９】

【実施例】次に、本実施例の圧縮成形装置を、図面に基
づいて説明する。なお、既に説明した部材と共通の部材
には同一の符号を付すものとし、また説明を省略するこ
とがある。図１は、粉末材料が充填される際の圧縮成形
装置の要部を示す断面図である。また図２は、第２下パ
ンチおよび第３下パンチの各工程における状態を示す部
分断面図である。

【００２０】図示されるように、この圧縮成形装置は、
粉末材料が充填される空間の周囲を区画する貫通孔１３
を有するダイス１１が設置されており、このダイス１１
は、圧縮成形装置の基盤Ｂに対して上下動自在に設置さ
れている。またダイス１１の貫通孔１３は、形成される
圧縮成形品の周縁部の形状を成形しており、例えば本実
施例のように、図３に示される形状のスプロケットＳを
成形する圧縮成形装置では、歯形形状に成形されてい
る。

【００２１】また図１に示されるように、ダイス１１の
上部には上下動自在な上パンチ（第１パンチ）１５が設
置されている。この上パンチ１５は、下方移動されると
ダイス１１の貫通孔１３に嵌合する。また上パンチ１５
の下方には、上パンチ１５に対して相対近接離反移動自
在に上下動する下パンチ（第２パンチ）１７が設置され
ている。図１に示されるように、この下パンチ１７は、
スプロケットＳの中央孔Ｈの内周面を形成するコア１９
と、ボス部の端面を圧縮成形する第１下パンチ２１と、
外周部を形成する第２下パンチ２３と、最外周部の段差
を形成する第３下パンチ２５とから構成されており、コ
ア１９と各パンチ（成形パンチ）２１，２３，２５は同
心円状に、しかも摺接自在に設置されている。そして、
これらの部材はそれぞれ独立して上下動できる。つま
り、最内部のコア１９は、連結される第１駆動シリンダ
のロッド２７により上下動される。また第１下パンチ２
１は、基盤Ｂ上に支持されており、コア１９や他の下パ
ンチ２３，２５の上下動により相対上下動する。

【００２２】一方、第２および第３下パンチ２３，２５
は、油圧シリンダなどの支持手段（図示せず）により、
それぞれ別個に支持されている。図示しない両支持手段
は、各下パンチ２３，２５を粉末材料を充填する際の位
置、すなわち充填位置に位置決めする手段であり、圧縮
成形時の圧縮力を付与するものではない。したがって、
各下パンチを上下動させることができればよく、比較的
小さなスペースに設置することができる。なお第１下パ
ンチ２１には、基盤Ｂにより圧縮力が付与される。

【００２３】そして第２および第３下パンチ２３，２５
には、基盤Ｂに設置されるスライディングブロック２９
から圧縮成形時の圧縮力が付与される。図１に示される
ように、スライディングブロック２９は、基盤Ｂに水平
方向に進退移動自在に設置されており、図示しない付勢
手段により型の中心側すなわち図中右側に付勢されてい
る。したがって、通常は、図２（Ａ）および（Ｂ）に示
される前進限度位置（圧縮位置）に移動されている。ス
ライディングブロック２９がこの前進限度位置に位置す
るときに、第２下パンチ２３が下方に移動されると、第
２下パンチ２３の基端部２３ａがスライディングブロッ
ク２９に当接し、スライディングブロック２９から第２
下パンチ２３に圧縮力が付与される。また第３下パンチ
２５が第２下パンチ２３に対して相対下方に移動する
と、第３下パンチを支持するアダプタ２５ａが第２下パ
ンチ２３の基端部２３ａに当接するので、スライディン
グブロック２９からの圧縮力が第２下パンチ２３を介し
て第３下パンチ２５に付与される。

【００２４】つまり、両下パンチ２３，２５にあって
は、図１に示される粉末材料充填時の位置に、両下パン
チ２３，２５を位置決めする支持手段は別個の部材であ
り、圧縮成形時の圧縮力を付与する手段（スライディン
グブロック）は共有している。このように、スライディ
ングブロック（圧縮手段）２９を共有する構造とする
と、比較的小型の支持手段（図示せず）を追加するだけ
で、つまりスライディングブロック２９を増設すること
なく、下パンチ１７の分割数を増加することができる。
したがって、本実施例のように、設置スペースの制約か
らスライディングブロック２９を増設することが困難な
場合であっても、下パンチ１７の分割数を増加させるこ
とができる。

【００２５】また、本実施例のように、スライディング
ブロック２９を共有しても、粉末材料充填時の位置に両
下パンチ２３，２５を位置決めする支持手段を別個にし
ていれば、各パンチ２１，２３，２５毎に圧縮時のスト
ローク距離を変化させることができる。つまり、圧縮成
形時のストローク距離を、各下パンチ２１，２３，２５
毎に独立して設定できる。したがって、各下パンチ２
１，２３，２５のストローク距離を、対応する部分の厚
さに比例させることができ、予め粉末材料を適正量充填
しさえすれば、圧縮成形されるスプロケットＳの粉末材
料の密度を均一にすることができる。

【００２６】そして、図１に示されるように、スライデ
ィングブロック２９には、上下方向に貫通する貫通路２
９ａが形成されており、貫通路２９ａには、ダイス１１
に上下動自在に取り付けられるスライド突起３１のラッ
ク３３に噛合い可能なピニオンギア３５が取り付けられ
ている。ラック３３の噛合い面３３ａは、上下方向に対
して傾いているので、スライド突起３１が下方に移動さ
れてスライディングブロック２９のピニオンギア３５に
ラック３３の噛合い面３３ａが噛合うと、スライディン
グブロック２９が、図示しない付勢部材の付勢力に抗し
て図２（Ｃ）に示される後退限度位置（解除位置）に移
動される。この状態では、第２下パンチ１７は、下方に
移動されてもスライディングブロック２９に当接するこ
とはないので、下方限度位置まで移動し得る。

【００２７】このような構造の圧縮成形装置により、粉
末材料を圧縮成形して所望の形状の圧縮成形品を成形す
る手順を、図２を参照しつつ説明する。なお、図２
（Ａ）は、粉末材料充填時の第２下パンチおよび第３下
パンチの状態を示す部分断面図であり、図２（Ｂ）は、
圧縮成形時の状態を示す部分断面図、また図２（Ｃ）は
抜き出し時の状態を示す部分断面図である。また、この
実施例の圧縮成形装置で成形されるスプロケットの形状
は図３に示される形状である。以下、粉末材料充填工程
を起点として説明する。

【００２８】図２（Ａ）および図１に示されるように、
上パンチ１５は上方に移動されており、下パンチ１７か
ら離反されている。一方、下パンチ１７を構成するコア
１９および第１乃至第３下パンチ２１，２３，２５は、
形成されるスプロケットＳの形状に対応して、それぞれ
所定の位置に位置決めされている。このうち、スプロケ
ットＳの中央孔Ｈの内径を形成するコア１９は、先端面
がダイス１１の上面に一致する位置に位置決めされてい
る。また第２下パンチ２３と、第３下パンチ２５は、図
示しない支持部材によりそれぞれ所定の位置に位置決め
されている。なお、第１下パンチ２１は基盤Ｂ上に支持
されており、コア１９や第２および第３下パンチ２３，
２５を所定の位置に位置決めすることにより、相対的に
位置決めされる。

【００２９】各パンチ２１，２３，２５の位置決め位置
は、それぞれのパンチ２１，２３，２５が当接する部分
のスプロケットＳの厚さに比例して決定される。各下パ
ンチ２１，２３，２５の位置をこのようにして位置決め
すると、型空間内に供給された粉末材料の上面をダイス
１１の上面に一致させることにより、供給量とスプロケ
ットＳの各部分の厚さとを容易に比例させることができ
る。したがって、各パンチ２１，２３，２５の圧縮成形
時のストローク距離を、圧縮成形されたスプロケットＳ
の厚さに比例させることにより、スプロケットＳを所望
の形状に圧縮成形した際、全体の粉末材料の密度を均一
にすることができる。

【００３０】上下のパンチ１５，１７の位置決めが完了
し、下パンチ１７の型空間内に粉末材料を充填すると、
次に上パンチ１５を下方に移動させて、粉末材料を圧縮
成形する。このときダイス１１に取り付けられるスライ
ド突起３１は、ダイス１１に対して相対上方に移動され
ており、図２（Ｂ）に示されるように、スライディング
ブロック２９は前進限度位置に移動されている。したが
って、上パンチ１５が下方に移動されると、第２下パン
チ２３の基端部２３ａはスライディングブロック２９に
当接することとなり、第２下パンチ２３に圧縮力が付与
される。また第２下パンチに圧縮力が付与されると、第
２下パンチにアダプタ２５ａにおいて当接する第３下パ
ンチ２５にも圧縮力が付与される。つまり第２下パンチ
２３と第３下パンチ２５とには、同一のスライディング
ブロック２９から圧縮力が付与される。

【００３１】このようにして粉末材料の圧縮成形が終了
すると、図２（Ｃ）に示されるように、コア１９および
ダイス１１が相対的に下方に移動され、成形されたスプ
ロケットＳ（図示せず）をダイス１１から上方に抜き出
し得る状態にする。抜き出されたスプロケットＳが、図
示しない搬送手段により搬出されると、下パンチ１７の
コア１９および各下パンチ２１，２３，２５を図２
（Ａ）に示す粉末材料充填時の位置に移動させ、次に圧
縮成形されるスプロケット用の粉末材料が型空間内に充
填される。

【００３２】このように、本実施例の圧縮成形装置で
は、スライディングブロック２９を第２下パンチ２３と
第３下パンチ２５とで共有することにより、圧縮成形装
置のコンパクト性を維持した状態で下パンチの分割数を
増加させることを実現している。このように、パンチの
分割数を増加できると、より複雑な形状の部品を、圧縮
成形のみにより、つまり切削などの機械加工を用いるこ
となく、成形することができる。また、圧縮成形のみに
より所望の形状に部品を成形できるので、機械加工を用
いることなく部品を軽量化できる。

【００３３】なお、上記実施例では、粉末材料の充填時
に、第３下パンチを第２下パンチとは独立して位置決め
する支持手段が備えられているが、第３下パンチをばね
等を介して第２下パンチの支持手段に支持させること
で、第３下パンチの支持手段を廃止することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、一つの
スライディングブロックにより複数のパンチに圧縮力を
付与しているので、圧縮成形装置の大きさを大型化する
ことなく、下パンチの分割数を増加させることができ
る。したがって、より複雑な形状の部品を、圧縮成形の
みにより形成することができ、機械加工が不要になる。

【００３５】また、圧縮成形のみにより所望の形状に部
品を成形できるので、機械加工を用いることなく部品を
軽量化することができる。さらに、スライディングブロ
ックを共有していても、少なくとも２つ以上の成形パン
チを粉未充墳時の位置に位置決めする支持手段を別個に
しているため、各パンチ毎に圧縮時のストローク距離を
変化させることができる。つまり、圧縮成形時のストロ
ーク距離を、各パンチ毎に独立して設定可能であり、こ
れによってストローク距離を対応する部分の厚さに比例
させることができる。したがって、予め粉末材料を適正
量充填しさえすれば、圧縮成形される部品の粉末材料密
度を、均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 粉末材料が充填される際の圧縮成形装置の要
部を示す断面図である。

【図２】 第２および第３下パンチの各工程における状
態を示す部分断面図である。

【図３】 実施例の圧縮成形装置により形成されるスプ
ロケットを示す断面図である。

【図４】 実施例の圧縮成形装置により形成されるスプ
ロケットと、従来の技術で説明される圧縮成形装置によ
り形成されるスプロケットの形状の差異を示す断面図で
ある。

【図５】 従来の技術で説明される圧縮成形装置により
形成されるスプロケットの形状を示す断面図である。

【図６】 従来の圧縮成形装置を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１１…ダイス、 １５…上パンチ、 １
７…下パンチ、１９…コア、 ２１…第１下
パンチ、 ２３…第２下パンチ、２５…第３下パン
チ、 ２９…スライディングブロック、３１…スライ
ド突起、 ３３…ラック、 ３５…ピニオン
ギア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B30B 11/00 B22F 3/035 B22F 5/00 B30B 11/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末材料が充填される貫通孔を有するダ
   イスを基盤に対して近接離反移動自在に設け、このダイ
   スの貫通孔に嵌合して前記粉末材料が充填される型空間
   を形成する一対のパンチを相対近接離反自在に設置し、
   前記一対のパンチのうちの一方のパンチを同心円状に配
   置される複数の成形パンチにより構成する粉末成形品の
   圧縮成形装置であって、 前記基盤に、前記複数の成形パンチのうちの少なくとも
   ２つ以上の成形パンチに圧縮力を付与する圧縮位置と、
   圧縮力を付与しない解除位置とに移動自在なスライディ
   ングブロックを取り付け、 前記少なくとも２つ以上の成形パンチを、粉末充填時の
   位置に位置決めする支持手段によりそれぞれ支持し、 圧縮成形された成形品を抜き出す際に、前記スライディ
   ングブロックを前記解除位置に移動して前記少なくとも
   ２つ以上の成形パンチを後退限度位置まで移動させ得る
   経路を確保するスライド部材を前記ダイスに設け、 前記スライディングブロックを１つ用いて少なくとも２
   つ以上の成形パンチに圧縮力を付与する ことを特徴とす
   る粉末成形品の圧縮成形装置。
2. 【請求項２】 上記２つ以上の成形パンチの基端部は、
   スライディングブロックに対して圧縮力を付与または付
   与しない方向に当接離反可能に積重ねられる状態で配置
   される請求項１に記載の粉末成形品の圧縮成形装置。
3. 【請求項３】 上記２つ以上の成形パンチは、内周側の
   成形パンチの基端部に当接離反可能に積重なる状態で外
   周側の成形パンチの基端部が配置される請求項２に記載
   の粉末成形品の圧縮成形装置。
4. 【請求項４】 粉末材料が充填される貫通孔を有するダ
   イスと、このダイスの貫通孔に嵌合して前記粉末材料が
   充填される型空間を形成する一対のパンチとにより形成
   される型空間内に粉末材料を充填する粉末材料充填工程
   と、 前記ダイスと、同心円状に配置される複数の成形パンチ
   により構成される前記一対のパンチのうちの一方のパン
   チと、他方のパンチとにより、前記型空間内に充填され
   た粉末材料を圧縮成形する圧縮成形工程とを有する粉末
   成形品の圧縮成形方法であって、 前記圧縮成形工程を、前記粉末材料充填工程においては
   それぞれ別個の支持部材により所定の位置に位置決めさ
   れる前記複数の成形パンチの少なくとも２つ以上の成形
   パンチを１つのスライディングブロックで押圧して前記
   粉末材料を圧縮する圧縮成形工程としたことを特徴とす
   る粉末成形品の圧縮成形方法。