JP3226947B2 - 筒状部材に圧粉体の第２層を形成する方法及び成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筒状部材の内径面また
は外径面に圧粉体の第２層を形成する方法およびそれに
用いられる成形装置に関するもので、第２層に筒状部材
と異なる性質が必要な機械要素の製作に利用される。

【０００２】

【従来の技術】筒状部材の内径又は外径に圧粉体の第２
層を形成し、それを焼結した部品としては、焼結２層軸
受、自動車の同期装置部品であるシンクロナイザーリン
グ等が挙げられる。前記の焼結２層軸受は、外部材は強
度が高く安価な鉄系材料とし、内径の第２層は青銅のよ
うな多孔質摺動材料としたもので、第２層を形成する方
法は特公昭５１−２９４８５号公報等に開示されてい
る。その方法は、ダイと上パンチのキャビティに異なる
粉末を充填し、それらを移動して内外一体とし、一緒に
圧縮し圧粉体を形成する方法である。

【０００３】また、シンクロナイザーリングは歯車をも
つ外部材は鉄合金鍛造材で、その内径テーパ面に例えば
青銅焼結材料の第２層を備えたものであり、このような
２層圧粉体形成方法としては特開昭６３−１３０７０５
号公報等が挙げられる。この方法は、外部材の内径テー
パ面と離隔して粉末充填キャビティを形成する治具を用
い、そのキャビティに粉末を充填して、治具と外部材と
を共に加熱し焼結する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者のような成形方法
の場合、外部材が圧粉体、焼結材、溶製材のような固体
状では適用できない。また、後者のような成形方法で
は、緻密な第２層を得ることが困難で、治具と共に加熱
するため熱損失が多く、治具の損傷が早い欠点がある。

【０００５】本発明は、前述のような従来の状況に鑑み
なされたもので、固体状の部材の内径側または外径側に
所望する密度の圧粉体を密着性及び寸法精度よく形成す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、上記目的
を達成するもので、筒状部材の内径又は外径に圧粉体の
第２層を形成するにあたり、プレスの下側のダイに前記
円筒部材の内径又は外径に対して外径又は内径が一致す
る円筒状の下側キャビティを形成し、該下側キャビティ
に向って進退可能な粉末フィーダを用いて粉末を充填
し、前記筒状部材の内径に第２層を形成するときはキャ
ビティの外郭と筒状部材の内孔が合致するように筒状部
材を供給すると共に上側のダイを当接してダイ孔内に筒
状部材を挿入した状態に該下側のダイ上に前記筒状部材
をセットして前記筒状部材の内周に円筒状の上側キャビ
ティを形成し、又は、前記筒状部材の外径に第２層を形
成するときにはコアの端面上に筒状部材を供給すると共
に上側のダイを前記筒状部材の外側にセットしてダイ孔
を形成し、筒状部材押さえパンチを下降して、前記コア
又は前記上側のダイと筒状部材押さえパンチにより円筒
状の上側キャビティを形成し、次いで、上記粉末を上側
キャビティ内に押しあげて前記筒状部材の外周又は内周
の上下に亙る位置へ粉末を移動し、該粉末を上下から圧
縮して筒状部材の外周又は内周に圧着し、前記筒状部材
と同一高さの圧粉体を形成することを特徴とする筒状部
材に圧粉体の第２層を形成する方法である。ここで筒状
部材とは全体又は１部が中実又は中空の円筒形の部材、
円錐台形の部材、またはこれらに類似する曲面を有する
部材をいう。

【０００７】本発明方法を好適に実施することができる
本発明の筒状部材に第２層を成形する成形装置は、筒孔
を持つ第１ダイと、第１ダイの筒孔内に装着され上下動
が可能な下圧粉パンチ及びコアと、第１ダイ上面にあっ
てキャビティに向かって進退可能な粉末フィーダと、第
１ダイ上に筒状部材１を１個ずつ供給するための部材供
給手段と、ダイ上面の両側にあって互いにキャビティに
向かって進退可能で当接したときには第１ダイの筒孔よ
り大きいダイ孔を形成する分割された第２ダイと、第２
ダイの上方にあって第２ダイのダイ孔に向かって上下動
が可能な上圧粉パンチと、前記筒状部材と第２ダイまた
はコアとともに上側キャビティを形成するとともに前記
筒状部材を上方より押さえ込む筒状部材押えパンチとを
備えていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】第１ダイと下圧粉パンチは、所要の粉末を充填
し、下圧粉パンチの上昇により粉末を移動する。コア
は、筒状部材の内径に第２層を形成する場合にあって
は、上昇して筒状部材との間に隙間を形成して第２層の
内径寸法を決定する。

【０００９】分割された第２ダイは、筒状部材の内径に
第２層を形成する場合においては、筒状部材の外径を挾
持し成形圧力による拡大を阻止する役割を果し、筒状部
材の外径に第２層を形成する場合においては、筒状部材
との間に隙間を形成して第２層の外径寸法を決定する。
筒状部材押えパンチは、スプリング等により下方に付勢
されており、筒状部材の内径に第２層を形成する場合に
おいては、第２ダイに嵌合し、筒状部材を上方から押え
込むと共にコアとの間に隙間を形成して移送される第２
層用粉末キャビティを形成する。また、筒状部材の外径
に第２層を形成する場合において、筒状部材の内孔塞ぎ
筒状部材を上方から押え込むと共に第２のダイとの間に
隙間を形成して移送される第２層用粉末キャビティを形
成する。

【００１０】上圧粉パンチは下圧粉パンチと共動して第
２層用粉末を圧縮する。この成形装置により第２層圧粉
体を成形するに際して、筒状部材の内径に第２層を形成
する場合は、筒状部材はダイの一部になり、筒状部材の
外径に第２層を形成する場合は、筒状部材はコアの一部
になる。第１ダイ内の粉末は、第１ダイ上の第２ダイ、
筒状部材、筒状部材押えパンチ、及びコアにより形成さ
れる第２のキャビティへ移送され、筒状部材に対してほ
ぼ均等になるようにして、上下の圧粉パンチで筒状部材
高さと同じまで圧縮され、密度と第２層の寸法が決定さ
れる。

【００１１】なお、上側の各パンチ、第２ダイ及びコア
を後退すれば、第２層を形成した筒状部材は取出し可能
な状態で第１ダイ上に残る。次に本発明方法を上記装置
に即して具体的に説明すると、次の（１）〜（７）に示
す工程となる。 （１）下圧粉パンチを下降して第１のダイのキャビティ
に第２層を形成するための粉末を充填する。 （２）筒状部材を第１ダイ上にセットする。

【００１２】筒状部材の内径側に第２層を形成する場合
ではキャビティの外郭と筒状部材の内孔が合致するよう
に筒状部材を供給しかつ第２ダイを当接してダイ孔内に
筒状部材を挿入した状態とし、筒状部材の外径側に第２
層を形成する場合ではコアの端面上に筒状部材を供給す
ると共に第２ダイを当接しダイ孔を形成する。 （３）筒状部材押えパンチを下降し、第２キャビティを
形成する。

【００１３】筒状部材の内径側に第２層を形成する場合
では筒状部材の上端面を押え込むための筒状部材押えパ
ンチを下降すると共にコアを上昇して第１ダイのキャビ
ティ上に第２キャビティを形成し、筒状部材の外径側に
第２層を形成する場合では筒状部材の内孔に嵌合する軸
部を備え、筒状部材と外郭が同じ筒状部材押えパンチを
下降して第１ダイのキャビティ上に第２キャビティを形
成する。 （４）下圧粉パンチを上昇して粉末を筒状部材位置へ移
動する。 （５）上圧粉パンチ及び下圧粉パンチで粉末を圧縮す
る。 （６）上圧粉パンチ及び筒状部材押えパンチと第２ダイ
をダイ孔から後退する。 （７）粉末フィーダを前進し成形体を移動する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は、成形装置の概要を示しており、軸受のよう
な筒状部材１０の内径面に圧粉体の第２層を成形する例
である。第１ダイ１のダイ孔に下圧粉パンチ２とコア３
が装着されており、下圧粉パンチ２が下降したとき粉末
を充填することができる。第１ダイ１上面に粉末フィー
ダ７があり、図では紙面に直角に進退することができ
る。また、第１ダイ１の上面には２分割された第２ダイ
４を備えている。この第２ダイ４は、コア軸心で当接し
たとき、筒状部材１０の外径を包み込む孔を形成する。
第２ダイ４は油圧シリンダー等のアクチュエータによっ
て図のそれぞれ左右に進退する。第２ダイ４の上方のプ
レス上ラムに、上圧粉パンチ５が固定されてあり、その
外側に筒状部材押えパンチ６がばね１１で下方に付勢さ
れ上圧粉パンチ５を軸として相対的に進退することがで
きる。筒状部材１０は、図示を省略してあるワークフィ
ーダで１個ずつ、第２ダイ４の孔内に供給できるように
なっている。ワークフィーダは、通常のロボットハンド
を用いるとか、或はパイプ内に積み重ねられた筒状部材
１０を、第２ダイ４が前進したとき第２ダイ４の上面に
１個づつ落し、第２ダイ４が後退したときに第２ダイの
半円切込み部分に落下させるような構成の装置である。

【００１５】図２は、この成形装置を用いた成形方法を
示したものである。 （イ）粉末フィーダにより第１ダイ１の第１キャビティ
８に第２層となる粉末を充填する。 （ロ）筒状部材１０の供給及び第２ダイ４ａ，４ｂの前
進により第２ダイ４の孔内に筒状部材１０を嵌合した状
態にする。 （ハ）〜（ニ）筒状部材押えパンチ６を下降し筒状部材
１０の上端面を押え込み、コア３を上昇すると、第１ダ
イ１より上方に第２キャビティ９が形成される。そし
て、下パンチ２を上昇させて充填粉末を筒状部材１０に
対して均等になる位置まで移動する。つまり、通常の粉
末成形金型と対比すると、コアは同じで、第１ダイ１の
内径、筒状部材１０の内径、及び筒状部材押えパンチ６
の内径とによりダイを形成していることになる。 （ホ）下圧粉パンチ２及び上圧粉パンチ５により粉末を
圧縮する。 （ヘ）第２ダイ４ａ、４ｂを後退してダイ孔を開き、上
側のパンチ群を上昇すれば、筒状部材の内径面に圧粉体
の第２層が形成された筒状部材が第１ダイ１上に残る。
そして、粉末フィーダ７の前進により、或は、適宜のワ
ーク移動手段により取出す。

【００１６】図３は、筒状部材１０の外径面に第２層圧
粉体を形成する成形方法を示す断面図である。（イ）〜
（ヘ）の工程は前例の図２の場合とほぼ同様であるが、
異なる点は円筒筒状部材１０の供給位置がコア３上であ
ること、上圧粉パンチ５と筒状部材押えパンチ６とは内
外が反対であり、筒状部材押えパンチ６は筒状部材１０
の内径に嵌合し、コア３及び筒状部材１０の外径と共に
コア体を形成すること、コア３は上下動しないことであ
る。

【００１７】図４は、図２の成形方法に類似した同期装
置用シンクロナイザリングの内径テーパ面に第２層圧粉
体を形成する方法を示す断面図である。筒状部材１０は
つば部の外径に歯を持つ焼結鍛造された鉄系材料で、第
２ダイ４はその外径輪郭に沿った断面段付き状である。
上圧粉パンチ５は底面がコア３の端面に当接し、筒状部
材１０の内径テーパ比と同じテーパ面を持ち、第２層の
厚さの分の水平面を備えた形状である。図４の（ニ）の
ようにコア３を上昇させて上圧粉パンチ５に当接させて
第２キャビティ９を形成し、下圧粉パンチ２により粉末
を移動する。下圧粉パンチ２を上昇すると共にコア３及
び上圧粉パンチ５を下降させると、第２キャビティ９の
体積が減少し、図４の（ホ）まで圧縮して第２層が形成
される。

【００１８】なお、筒状部材１０は、圧粉体、焼結体、
焼結鍛造体、または溶製材料のようなものが適用され、
この成形方法では積極的に圧縮されない。第２層の圧粉
体を形成した筒状部材は、焼結されるわけであり、筒状
部材１０は第２層圧粉体の焼結温度で溶融しない材料で
なければならない。筒状部材１０が鉄系焼結材である場
合は、第２層材料は鉄系材料、銅系材料、アルミニウム
系材料のような組合せになる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の成形装
置、この成形装置を用いた成形方法によれば、溶製材や
焼結材料からなる筒状部材の内径面又は外径面に所望す
る密度の圧粉体を寸法精度よく形成することが可能であ
るから、内外で性質の異なる合金からなる複合機械部品
などを能率よく製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の成形装置の構造を示す断面図
である。

【図２】円筒筒状部材の内径に第２層圧粉体を形成する
成形方法の工程を説明する工程図である。

【図３】円筒筒状部材の外径に第２層圧粉体を形成する
成形方法の工程を説明する工程図である。

【図４】シンクロナイザリングの成形方法を説明する工
程図である。

【符号の説明】

１ 第１ダイ ２ 下圧粉パンチ ３ コア ４ 第２ダイ ５ 上圧粉パンチ ６ 筒状部材押えパンチ ７ 粉末フィーダ ８ 第１キャビティ ９ 第２キャビティ １０ 筒状部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状部材の内径又は外径に圧粉体の第２
   層を形成するにあたり、プレスの下側のダイに前記円筒
   部材の内径又は外径に対して外径又は内径が一致する円
   筒状の下側キャビティを形成し、該下側キャビティに向
   って進退可能な粉末フィーダを用いて粉末を充填し、前
   記筒状部材の内径に第２層を形成するときはキャビティ
   の外郭と筒状部材の内孔が合致するように筒状部材を供
   給すると共に上側のダイを当接してダイ孔内に筒状部材
   を挿入した状態に該下側のダイ上に前記筒状部材をセッ
   トして前記筒状部材の内周に円筒状の上側キャビティを
   形成し、又は、前記筒状部材の外径に第２層を形成する
   ときにはコアの端面上に筒状部材を供給すると共に上側
   のダイを前記筒状部材の外側にセットしてダイ孔を形成
   し、筒状部材押さえパンチを下降して、前記コア又は前
   記上側のダイと筒状部材押さえパンチにより円筒状の上
   側キャビティを形成し、次いで、上記粉末を上側キャビ
   ティ内に押しあげて前記筒状部材の外周又は内周の上下
   に亙る位置へ粉末を移動し、該粉末を上下から圧縮して
   筒状部材の外周又は内周に圧着し、前記筒状部材と同一
   高さの圧粉体を形成することを特徴とする筒状部材に圧
   粉体の第２層を形成する方法。
2. 【請求項２】 筒孔を持つ第１ダイと、第１ダイの筒孔
   内に装着され上下動が可能な下圧粉パンチ及びコアと、
   第１ダイ上面にあってキャビティに向かって進退可能な
   粉末フィーダと、第１ダイ上に筒状部材を供給する部材
   供給手段と、ダイ上面の両側にあって互いにキャビティ
   に向かって進退可能で当接したときには第１ダイの筒孔
   より大きいダイ孔を形成する分割された第２ダイと、第
   ２ダイの上方にあって第２ダイのダイ孔に向かって上下
   動が可能な上圧粉パンチと、前記筒状部材と第２ダイま
   たはコアとともに上側キャビティを形成するとともに前
   記筒状部材を上方より押さえ込む筒状部材押えパンチと
   を備えたことを特徴とする筒状部材に圧粉体の第２層を
   形成する成形装置。