JP3652632B2 - 球形焼結軸受の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ブラシモータ等に使用される軸受に関し、特に、球形の外周面を有し自動調心が可能な球形焼結軸受の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球形の外周面を有する球形軸受は小型ブラシモータ等に使用され、自動調心が可能な軸受として知られている。
【０００３】
図１８及び図１９は、例えば特開昭５６-１０９９２１号公報に開示されている従来の球形焼結軸受の製造方法を示しており、図２０に示されるストレートの外周面を有する圧粉体１００を形成した後、図２１に示される球形軸受１０２を製造するようにしている。
【０００４】
さらに詳述すると、図１８の左半分に示されるように、ダイ１０４とコアロッド１０６と下パンチ１０８とにより形成されるキャビティ１１０に金属粉１１２をまず充填し、図１８の右半分に示されるように、上パンチ１１４を下降させる一方、下パンチ１０８を上昇させて金属粉１１２を圧縮することにより図２０に示される圧粉体１００が形成される。
【０００５】
この圧粉体１００は焼結処理を経た後、図１９に示されるように、矯正ダイ１１６と矯正コアロッド１１８とともに、圧粉体１００の押圧部１２０ａ，１２２ａが半球面に形成された矯正下パンチ１２０及び矯正上パンチ１２２を使用して矯正プレス（コイニング）処理を行い、図２１に示される球形軸受１０２が製造される。この球形軸受１０２と圧粉体１００の外径と長さは、Ｄ０≧Ｄ１，Ｌ０＜Ｌ１の関係を有している（図２０及び図２１参照）。
【０００６】
また、図２０に示される圧粉体１００の外周面は球形に近いほど、矯正プレス処理で行う球面加工代が少なくなり、矯正プレス圧を低減できることから、図２２に示されるような下パンチ１０８Ａ及び上パンチ１１４Ａを使用することもできる。すなわち、下パンチ１０８Ａの上端側外縁部に、内縁部よりさらに上方に突出した環状突設部１０８ａを設けるとともに、上パンチ１１４Ａの下端側外縁部に、同様に内縁部よりさらに下方に突出した環状突設部１１４ａを設け、環状突設部１０８ａ，１１４ａの内面を球面に近似した形状として、図１８と同様に金属粉１１２を圧縮することにより、図２３に示されるような小径あるいは同径のストレート部１００ａを有する圧粉体１００Ａを形成することができる。なお、ここで言う「小径」あるいは「同径」とは、球形軸受１０２の外径Ｄ０より小さいあるいは等しい外径ということを意味し、圧粉体１００Ａと球形軸受１０２の外径と長さの関係は、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ２，Ｌ０＜Ｌ２）。
【０００７】
さらに、圧粉体の外周面を球形に近い形状とするため、図２４に示されるように、環状突設部１０８ｂの内面を半球面に形成した下パンチ１０８Ｂと、同様に環状突設部１１４ｂの内面を半球面に形成した上パンチ１１４Ｂを使用して、図２５に示されるような小径のストレート部１００ｂとその上下に形成された球形外周面１００ｃを有する圧粉体１００Ｂを形成する方法も提案されている。この圧粉体１００Ｂと製造される球形軸受１０２の外径と長さの関係も、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ３，Ｌ０＜Ｌ３）。
【０００８】
また、図２４に示される下パンチ１０８Ｂに代えて、図２６に示されるように、環状突設部１０８ｂが形成されていない下パンチ１０８Ｃを使用するとともに、ダイ１０４Ａに半球面の押圧部１０４ａを形成し、軸方向中央部の外周部に段部１００ｄが形成された圧粉体１００Ｃを形成する方法も提案されており、この圧粉体１００Ｃと製造される球形軸受１０２の外径と長さの関係も、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ４，Ｌ０＜Ｌ４）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたもののうち図１８及び図１９に示される製造方法においては、上述したように、圧粉体１００の外周面が球形には程遠いことから、矯正プレス圧を大きくする必要がある。
【００１０】
また、図２２あるいは図２４に示される製造方法のように、上下パンチ１０８Ａ，１１４Ａ（あるいは１０８Ｂ，１１４Ｂ）の端面に環状突設部１０８ａ，１１４ａ（あるいは１０８ｂ，１１４ｂ）を形成し、圧粉体１００Ａ（あるいは１００Ｂ）の外周面を球形に近い形状にすることにより、矯正プレス圧を低減したものにあっては、粉末成形時に過充填を惹起するとともに、環状突設部１０８ａ，１１４ａ（あるいは１０８ｂ，１１４ｂ）の肉厚が薄いことから、この部分が磨耗したり破損するといった問題があった。
【００１１】
さらに、圧粉体１００Ａ（あるいは１００Ｂ）を金型より取り出す場合、図２８あるいは図２９に示されるように、下パンチ１０８Ａ（あるいは１０８Ｂ）をダイ１０４に対し上昇させ、圧粉体１００Ａがダイ１０４より露出した時に横方向にスライドさせようとしても、下パンチ１０８Ａ（あるいは１０８Ｂ）の環状突設部１０８ａ（あるいは１０８ｂ）が邪魔になり取り出しにくいという問題もあった。
【００１２】
一方、図２６に示される製造方法においては、図２７に示される圧粉体１００Ｃは上半分と下半分で曲率の異なる二つの半球面を持ち、外周面は全体として略球形に形成されていることから球面加工代は少なく、また、下パンチ１０８Ｃの押圧端面（上端面）に環状突設部はなく平坦に形成されているので、図３０に示されるように横方向にスライドさせて容易に取り出すことができる。
【００１３】
しかしながら、上パンチ１１４Ｂには肉厚の薄い環状突設部１１４ｂが形成されていることから、やはりこの部分が磨耗したり破損するという問題や、圧粉体密度の均一化という点でまだまだ問題があった。
【００１４】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上下パンチの磨耗や破損の防止あるいは金属粉の過充填成形の緩和及び均一化を達成できるとともに、コイニング不要で球状外周面を得ることができ、成形体精度を向上させることのできる球形焼結軸受の製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を本焼結後、該本焼結体の前記環状突設部を切断して軸受を製造するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を予備焼結後、予備焼結体の前記環状突設部を切断し、切断後前記予備焼結体を本焼結し、さらに本焼結体をサイジングして軸受を製造するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記環状突設部の切断と同時に、前記圧粉体の球形外周面の目潰しを行うようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、前記環状突設部の切断と同時に、サイジングするようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、前記圧粉体の内面に軸方向に延びる複数の溝を形成したことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、前記圧粉体の内面に軸方向に垂直な複数の溝を形成したことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、前記圧粉体の内面に円弧状の凸部を形成したことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、前記圧粉体の内面に逃がし部を形成したことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、予備焼結後の品物を「予備焼結体」と称し、予備焼結後の焼結を「本焼結」と称するとともに本焼結後の品物を「本焼結体」と称している。また、予備焼結と本焼結を併せて「焼結」と称し、予備焼結体と本焼結体を併せて「焼結体」と称している。さらに、圧粉体と予備焼結体と本焼結体を併せて「成形体」と称している。
【００２４】
図１は、本発明にかかる球形焼結軸受を製造する際の中間体である圧粉体を製造する装置を示しており、外枠２と、外枠２の内部に上下動自在に取り付けられたダイ４と、ダイ４の中心部に上下動自在に取り付けられたコアロッド６と、ダイ４とコアロッド６との間に上下動自在に取り付けられた円筒状の下パンチ８と、ダイ４に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上第１及び第２パンチ１０，１２とを備えている。
【００２５】
外枠２の内面には段部２ａが形成されるとともに、この段部２ａと相補的形状の段部４ａがダイ４に形成されており、ダイ４はスプリング等の弾性手段１４により上方に付勢されている。また、外枠２の段部２ａとダイ４の段部４ａとが互いに当接すると、外枠２の上端面とダイ４の上端面とは面一になるように設定されている。なお、下パンチ８と弾性手段１４との間には円筒状のストッパ１６が設けられている。
【００２６】
さらに、ダイ４の上端部には半球面の凹部４ｂと大径凹部４ｃが形成される一方、上第１パンチ１０の下端部には半球面の凹部１０ａが形成されており、大径凹部４ｃの直径は上第１パンチ１０の外径と略等しく設定されている。また、後述するように、金属粉を加圧成形して圧粉体に大径環状部を形成するようにしたので、上第１パンチ１０の下端面がダイ４と衝突することがないばかりか、上第１パンチ１０の下端外周部の肉厚を厚くしたので、磨耗あるいは破損しにくい形状となっている。
【００２７】
上記構成の製造装置を使用して、球形焼結軸受を製造する場合、図１（ａ）に示されるように、外枠２の段部２ａとダイ４の段部４ａとを当接させて、外枠２の上端面とダイ４の上端面を面一にするとともに、コアロッド６の上端面も面一になるようにまずセットする。次に、下パンチ８の上端をダイ４の半球面凹部４ｂより下方に所定距離離間させて、ダイ４とコアロッド６と下パンチ８との間に形成されたキャビティ１８に金属粉末を充填する。
【００２８】
その後、図１（ｂ）に示されるように、上第１及び第２パンチ１０，１２を一体的に下降させると同時に、コアロッド６を上昇させて上第２パンチ１２の内側に挿入し、上第１及び第２パンチ１０，１２をさらに一体的に下降させると、金属粉が徐々に加圧されるとともに、弾性手段１４の付勢力に抗してダイ４が徐々に下降する。この時、下パンチ８は徐々に上昇し、ダイ４の下端面がストッパ１６に当接する一方、下パンチ８の上端面がダイ４の半球面凹部４ｂの下端部と一致した時点で加圧は終了する。
【００２９】
その結果、図２に示されるように、内面はストレートに形成される一方、外周面は球形に形成され、外周面の軸方向中央部には球形外周面の直径より大きい直径の根元がくびれた大径環状部（環状突設部）２０ａを有する圧粉体２０が形成される。この圧粉体２０は大径環状部２０ａを除けば、製造される球形焼結軸受の最終形状に近似しており（圧粉体２０の球形外周面のサイズが製造される球形焼結軸受の球形外周面のサイズと略同じ）、後加工が容易である。
【００３０】
また、上第１及び第２パンチ１０，１２による加圧時、ダイ４を徐々に下降させる一方、コアロッド６を徐々に上昇させるようにしたので、キャビティ１８内で金属粉が流動し、均一化が達成される。
【００３１】
加圧終了後、図１（ｃ）に示されるように、上第１及び第２パンチ１０，１２を一体的に上昇させると、弾性手段１４の付勢力によりダイ４も上昇し、ダイ４の段部４ａが外枠２の段部２ａに当接する。同時に、下パンチ８も上昇して、その上端面が外枠２とダイ４の上端面と面一になり、さらに、図１（ｄ）に示されるように、コアロッド６が下降して、その上端面が下パンチ８等の上端面と面一になり、圧粉体２０の離型が完了する。
【００３２】
その後、図１（ｅ）に示されるように、下パンチ８が所定距離下降して図１（ａ）の状態となり、次の圧粉成形に備えるとともに、圧粉体２０は排出されて次の予備焼結工程に搬送される。
【００３３】
上記圧粉体２０の製造方法において、ダイ４に大径凹部４ｃを設け、この大径凹部４ｃに充填された金属粉を上第１パンチ１０により加圧して大径環状部２０ａを形成したので、金属粉の過充填成形が緩和される。また、ダイ４の半球面凹部４ｂと上第１パンチ１０の半球面凹部１０ａにより圧粉体２０の主に外周部を成形する一方、下パンチ８と上第２パンチ１２により圧粉体２０の主に内周部を成形し、さらに、成形時、ダイ４を下降させながら上第１及び第２パンチ１０，１２を下降させて金属粉を加圧するようにしたので、圧粉体２０の全域にわたって密度の均一化を達成することができる。
【００３４】
このようにして形成された圧粉体２０は、予備焼結工程を経て、次の大径環状部２０ａの切断工程に搬送される。
【００３５】
なお、上記製造装置において、ダイ４を弾性手段１４により上方に付勢する構成としたが、ダイ４を駆動手段に連結し、上第１及び第２パンチ１０，１２の下降動作とともにダイ４の下降動作を連動制御することもできる。
【００３６】
図３は、大径環状部２０ａの切断装置を示しており、上端面が外側に向かって下方に傾斜した下切断パンチ２２と、下切断パンチ２２に対し上下動自在に取り付けられた上切断パンチ２４と、下切断パンチ２２の内部に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ２６と、抜き出しパンチ２６に挿入されたガイドコア２８とを備えている。
【００３７】
図３の左半分に示されるように、切断される予備焼結体２０をガイドコア２８にセットすると、大径環状部２０ａの根元に形成されたくびれ部の下部２０ｂが下切断パンチ２２の上縁部（刃先）２２ａに当接する。次に、上切断パンチ２４が下降して、くびれ部の上部２０ｃが上切断パンチ２４の下縁部（刃先）２４ａに当接する。この状態で、上切断パンチ２４を下切断パンチ２２に向かってさらに下降させると、大径環状部２０ａが切断されて下切断パンチ２２の上端傾斜面に沿って落下し、予備焼結体２０より分離する。
【００３８】
切断後、図３の右半分に示されるように、上切断パンチ２４を上昇させ、予備焼結体２０はガイドコア２８より取り出される。
【００３９】
この予備焼結体２０は、その後本焼結を経て、ブラスト処理あるいはバレル処理により焼結体表面のバリ等が除去され、図４に示されるサイジング装置に搬送される。
【００４０】
サイジング装置は、外枠３０と、外枠３０の内部に上下動自在に取り付けられたダイ３２と、ダイ３２の中心部に上下動自在に取り付けられたコアロッド３４と、ダイ３２とコアロッド３４との間に上下動自在に取り付けられた円筒状の下パンチ３６と、ダイ３２に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上パンチ３８を使用して行われる。
【００４１】
外枠３０の内面には段部３０ａが形成されるとともに、この段部３０ａと相補的形状の段部３２ａがダイ３２に形成されており、ダイ３２はスプリング等の弾性手段４０により上方に付勢されている。また、外枠３０の段部３０ａとダイ３２の段部３２ａとが互いに当接すると、外枠３０の上端面とダイ３２の上端面とは面一になるように設定されている。なお、下パンチ３６と弾性手段４０との間には円筒状のストッパ４２が設けられている。
【００４２】
さらに、ダイ３２の上端部には半球面の凹部３２ｂが形成されるとともに、上パンチ３８の下端部には半球面の凹部３８ａが形成されている。
【００４３】
上記構成のサイジング装置を使用して、本焼結体２０をサイジングする場合、外枠３０の段部３０ａとダイ３２の段部３２ａとを当接させて、外枠３０の上端面とダイ３２の上端面を面一にするとともに、コアロッド３４の小径部３４ａを上方に突出させ、下パンチ３６の上端をダイ３２の半球面凹部３２ｂより下方に所定距離離間させて配置する。
【００４４】
次に、本焼結体２０をコアロッド３４の小径部３４ａにセットし、上パンチ３８を下降させると、本焼結体２０が徐々に加圧されるとともに、弾性手段４０の付勢力に抗してダイ３２が徐々に下降する。この時、下パンチ３６は徐々に上昇し、ダイ３２の下端面がストッパ４２に当接する一方、下パンチ３６の上端面がダイ３２の半球面凹部３２ｂの下端部と一致した時点でサイジングは終了する。
【００４５】
サイジングの後、上パンチ３８が上昇するとともに、下パンチ３６が上昇して、完成品としての球形焼結軸受は取り出される。
【００４６】
なお、上記実施の形態において、圧粉体２０及び球形焼結軸受の内面は真円に成形されるが、内径は必ずしも真円である必要はなく、図５（ａ）〜（ｄ）に示されるような種々のパターンが考えられる。
【００４７】
さらに詳述すると、図５（ａ）に示される圧粉体２０Ａの内面には軸方向に延びる複数の溝４４が形成されており、図５（ｂ）に示される圧粉体２０Ｂの内面には軸方向に垂直な複数の溝４６が形成されている。また、図５（ｃ）に示される圧粉体２０Ｃの内面には円弧状の凸部４８が形成されており、図５（ｄ）に示される圧粉体２０Ｄの内面には逃がし部５０が形成されている。
【００４８】
また、図６乃至図９は、上述した圧粉体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの成形に使用されるコアロッド６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを示している。図６に示されるコアロッド６Ａには軸方向に延びる複数の凸部５２が等間隔に形成されており、図７に示されるコアロッド６Ｂには軸方向と垂直に延びる複数の環状凸部５４が形成されている。また、図８に示されるコアロッド６Ｃには円弧状凹部５６が形成されており、図９に示されるコアロッド６Ｄには大径部５８が形成されている。
【００４９】
ここで、コアロッド６Ａを使用した圧粉体２０Ａの成形方法は、図１の内面が真円の場合の成形方法と同じなので、その説明は省略する。また、コアロッド６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを使用した圧粉体２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの成形方法は、図１の成形方法と略同じではあるが、一部相違しているので、その相違点をコアロッド６Ｃを使用して圧粉体２０Ｃを成形する場合を例に取り、図１０を参照して説明する。
【００５０】
図１０の製造装置は、図１の製造装置におけるコアロッド６に代えて、コアロッド６Ｃを使用しており、その他の構成は図１の製造装置と同じである。
【００５１】
コアロッド６Ｃは、図１０（ａ）に示されるように、外枠２とダイ４とコアロッド６Ｃのそれぞれの上端面が面一になるようにセットした時に、円弧状凹部５６が下パンチ８の上端面より下方に所定距離離間した位置に配置されるように形成される。
【００５２】
圧粉体２０Ｃの成形に際しては、図１０（ａ）に示されるように、ダイ４とコアロッド６Ｃと下パンチ８との間に形成されたキャビティ１８に金属粉末を充填する（図１（ａ）と同じ）。
【００５３】
図１０（ｂ）に示される加圧工程では、図１（ｂ）と同様にコアロッド６Ｃも上昇するが、最終加圧位置ではコアロッド６Ｃの円弧状凹部５６の中心が大径環状部２０ａの中心と一致している。
【００５４】
図１０（ｃ）に示される次の離型工程では、コアロッド６Ｃは、上第１及び第２パンチ１０，１２を上昇させるととともに、円弧状凹部５６の下縁が外枠２とダイ４と下パンチ８の上端面と面一になるまで、コアロッド６Ｃと下パンチ８と圧粉体２０を一体的に上昇させると、圧粉体２０Ｃの加圧後のスプリングバック（矢印）により、コアロッド６Ｃより離型する。したがって、コアロッド６Ｃに形成されるアンダカットの量は、圧粉体が持つスプリングバックの範囲内になるように設定している。
【００５５】
上記以外の工程は、図１を参照して説明した工程と同じなので、その説明は省略する。
【００５６】
図１１は、図３に示される大径環状部２０ａの切断装置の変形例を示しており、円筒状のダイ６０と、ダイ６０の内側に取り付けられた円筒状の下切断回転パンチ６２と、下切断回転パンチ６２の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ６４と、抜き出しパンチ６４の内部に挿入されたガイドコア６６と、下切断回転パンチ６２に対し上下動自在に取り付けられ、下切断回転パンチ６２とは逆方向に回転する円筒状の上切断回転パンチ６８と、ダイ６０に対し上下動自在に上切断回転パンチ６８に外装された円筒状の上押えパンチ７０とを備えている。
【００５７】
上記構成の切断装置を使用して大径環状部２０ａを切断する場合、図１１の左半分に示されるように、切断される焼結体２０をガイドコア６６にセットすると、焼結体２０の大径環状部２０ａの下端面がダイ６０の上端面と当接するとともに、くびれ部の下部２０ｂが下切断回転パンチ６２の上縁部（刃先）６２ａに当接する。次に、上切断回転パンチ６８と上押えパンチ７０が一体的に下降して、上押えパンチ７０の下端面が大径環状部２０ａの上端面と当接するとともに、くびれ部の上部２０ｃが上切断回転パンチ６８の下縁部（刃先）６８ａに当接する。この状態で、大径環状部２０ａをダイ６０と上押えパンチ７０の間に挟持して、上切断回転パンチ６８と下切断回転パンチ６２を逆方向に回転させながら、上切断回転パンチ６８を下切断回転パンチ６２に向かってさらに下降させると、焼結体２０の外周面の目潰しが行われるとともに、大径環状部２０ａが切断され、焼結体２０より分離する。
【００５８】
切断後、図１１の右半分に示されるように、上切断回転パンチ６８と上押えパンチ７０を一体的に上昇させるとともに、抜き出しパンチ６４を上昇させ、焼結体２０はガイドコア６６より取り出される。
【００５９】
この成形体２０は、その後、必要に応じて本焼結及びブラスト処理あるいはバレル処理あるいはサイジング処理される。サイジング処理の場合、図４に示されるサイジング装置に搬送される。
【００６０】
図１２は、図３に示される大径環状部２０ａの切断装置の別の変形例を示しており、切断と同時にサイジングを行うようにしたものである。
【００６１】
この装置は、上端面が外側に向かって下方に傾斜したダイ７２と、ダイ７２の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の下切断・サイジングパンチ７４と、下切断・サイジングパンチ７４を上方に付勢するスプリング等の弾性手段７６と、下切断・サイジングパンチ７４の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ７８と、抜き出しパンチ７８の内部に挿入されたガイドコア８０と、下切断・サイジングパンチ７４に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上切断・サイジングパンチ８２と、ダイ７２に対し上下動自在に上切断・サイジングパンチ８２に外装された円筒状の上押えパンチ８４とを備えている。
【００６２】
上記構成の切断装置はサイジングを同時に行うことができることから、本焼結体に対して使用される。
【００６３】
この切断装置を使用して大径環状部２０ａを切断する場合、図１２の左半分に示されるように、本焼結を終了した本焼結体２０をガイドコア８０にセットすると、くびれ部の下部２０ｂが下切断・サイジングパンチ７４の上縁部（刃先）７４ａに当接する。次に、上切断・サイジングパンチ８２と上押えパンチ８４が一体的に下降して、上押えパンチ８４とダイ７２の間に大径環状部２０ａは挟持されるとともに、くびれ部の上部２０ｃが上切断・サイジングパンチ８２の下縁部（刃先）８２ａに当接する。この状態から、上切断・サイジングパンチ８２を弾性手段７６の付勢力に抗して下降させると、本焼結体２０の外周面が上切断・サイジングパンチ８２と下切断・サイジングパンチ７４によりサイジングされるとともに、大径環状部２０ａが切断され、本焼結体２０より分離する。
【００６４】
切断後、図１２の右半分に示されるように、上切断・サイジングパンチ８２と上押えパンチ８４を一体的に上昇させると、切断された大径環状部２０ａはダイ７２の上端傾斜面に沿って落下する。さらに、抜き出しパンチ７８を上昇させ、本焼結体２０はガイドコア８０より取り出される。取り出された本焼結体２０には、必要に応じてブラスト処理あるいはバレル処理が施される。
【００６５】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して、内面が真円でない場合の軸受の内面パターンを種々説明したが、内面が真円の場合でも、図１３（ａ）〜（ｌ）に示されるように、軸受内面の表面密度を変えた様々なパターンを特願２０００−０９７５１３に記載された方法を用いて付加することができる。図１３（ａ）〜（ｌ）の各図において、上の図面は軸受の内面の展開図を示しており、中央及び下の図面において、濃く図示した部分は密度の高い部分を、淡く図示した部分は密度の低い部分を示している。
【００６６】
以下、各図の中央の内面パターンについて説明する。
図１３（ａ）は軸方向中央部の密度を端部の密度より高くしており、図１３（ｂ）は軸方向に複数の高密度の部分と複数の低密度の部分を交互に形成したものである。図１３（ｃ）は軸方向に長い矩形の高密度部を円周方向に所定の間隔で形成しており、図１３（ｄ）は軸方向に延びる複数のストライプを所定の間隔で形成している。図１３（ｅ）は軸方向に傾斜した複数のストライプを所定の間隔で形成しており、図１３（ｆ）は円周方向に長い矩形の高密度部を３列軸方向に離間して形成し、各列の複数の高密度部を円周方向に所定の間隔で設けたものである。図１３（ｇ）は図１３（ｆ）の矩形の高密度部をダイヤモンド状高密度部に置換したものであり、図１３（ｈ）は複数のＶ字状ストライプを円周方向に所定の間隔で形成している。図１３（ｉ）は複数のジグザグ状のストライプを円周方向に所定の間隔で形成しており、図１３（ｊ）は複数のＷ字状ストライプを円周方向に所定の間隔で形成している。図１３（ｋ）は三角形の高密度部と逆三角形の高密度部を円周方向に交互に形成するとともに、高密度部の中にサイズの異なるダイヤモンド状低密度部を形成しており、図１３（ｌ）は鎖状の高密度部を円周方向に形成するとともに、軸方向中央部にダイヤモンド状の高密度部を円周方向に沿って所定の間隔で形成する一方、三角形あるいは逆三角形の高密度部を軸受の端部に沿って円周方向に所定の間隔で形成したものである。
【００６７】
なお、各図の下の内面パターンは、各図の中央の内面パターンの高密度部と低密度部を置換したものであるので、その説明は省略する。
【００６８】
ここで、本発明にかかる球形焼結軸受の製造方法における中間体である圧粉体２０の別の利点につき、図１４乃至図１７を参照しながら説明する。
【００６９】
図１４乃至図１７は、成形体を焼結や切断などの次工程に搬送する場合に使用される種々の搬送手段を示している。
【００７０】
従来の焼結処理を終えた焼結体の外周面は、ストレート状あるいは略球形に形成されていたので、転がり易く取り扱いに難点があったが、本発明にかかる焼結体は大径環状部を備えていることから、取り扱いが容易である。
【００７１】
すなわち、図１４に示されるように、搬送手段として一対のガイドレール８６を使用し、ガイドレール８６の対向面に凹部８６ａを形成すると、この凹部８６ａにより焼結体の大径環状部を保持した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７２】
また、図１５に示されるように、直進フィーダ８８の両側壁に段部８８ａを形成すると、焼結体の大径環状部を段部８８ａに載置した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７３】
さらに、図１６あるいは図１７に示されるように、対向面に凹部９０ａ，９２ａを有するチャック手段９０，９２を使用することも可能で、凹部９０ａ，９２ａにより焼結体の大径環状部を保持した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明によれば、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の環状突設部を有する圧粉体を形成し、この圧粉体を焼結した後、環状突設部を切断して軸受を製造するようにしたので、環状突設部が上下パンチの衝突を防止し、上下パンチの磨耗や破損を防止することができる。
【００７５】
また、環状突設部を有するため、金属粉の過充填成形が緩和されるとともに均一化され、成形体精度を向上させることができる。さらに、環状突設部を有しているため搬送が容易である。
【００７６】
また、環状突設部の切断と同時に、圧粉体の球形外周面の目潰しを行うようにしたので、製造工数が従来法と変わらずに精度確保と封孔処理を行える。
【００７７】
さらに、環状突設部の切断後、さらに焼結して、サイジングするようにしたので、球形焼結軸受の切断部と非切断部に精度上の差が生じず、またサイジング量も少ないため金型寿命も長い。
【００７８】
また、環状突設部の切断と同時に、サイジングするようにすれば、球形焼結軸受が製造中に環状突設部を有することの利点を持ちながら従来法と製造工数を同等にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 圧粉体の製造装置の概略縦断面図を示しており、（ａ）は粉末材料の充填工程を、（ｂ）は加圧工程を、（ｃ）及び（ｄ）は圧粉体の離型工程を、（ｅ）は排出工程をそれぞれ示している。
【図２】 図１の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図３】 図２の圧粉体に形成された大径環状部を切断する切断装置の概略縦断面図である。
【図４】 大径環状部の切断後の焼結体をサイジングするサイジング装置の概略縦断面図である。
【図５】 図２の圧粉体の種々の変形例の縦断面図であり、（ａ）は軸方向に延びる複数の溝が内面に形成された圧粉体を、（ｂ）は軸方向に垂直な複数の溝が内面に形成された圧粉体を、（ｃ）は円弧状の凸部が内面に形成された圧粉体を、（ｄ）は逃がし部が内面に形成された圧粉体をそれぞれ示している。
【図６】 図５（ａ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図７】 図５（ｂ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図８】 図５（ｃ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図９】 図５（ｄ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図１０】 図５（ｃ）に示される圧粉体の製造装置の概略縦断面図を示しており、（ａ）は粉末材料の充填工程を、（ｂ）は加圧工程を、（ｃ）及び（ｄ）は圧粉体の離型工程を、（ｅ）は排出工程をそれぞれ示している。
【図１１】 図３に示される切断装置の変形例の概略縦断面図である。
【図１２】 図３に示される切断装置の別の変形例の概略縦断面図である。
【図１３】 内面が真円の場合の軸受内面の表面密度を変えた様々な内面パターンを示しており、（ａ）〜（ｌ）の各図において、上の図面は軸受の内面の展開図を示し、中央及び下の図面は、高密度の部分と低密度の部分が逆の場合を示している。
【図１４】 焼結体の搬送に使用されるガイドレールの斜視図である。
【図１５】 焼結体の搬送に使用される直進フィーダの斜視図である。
【図１６】 焼結体の搬送に使用されるチャック手段の側面図である。
【図１７】 焼結体の搬送に使用される別のチャック手段の側面図である。
【図１８】 圧粉体の従来の製造装置の概略縦断面図である。
【図１９】 図１８の製造装置により製造された焼結体の矯正プレスに使用される装置の概略縦断面図である。
【図２０】 図１８の製造装置により製造された圧粉体の部分断面正面図である。
【図２１】 図１９の装置により矯正プレスされた球形焼結軸受の部分断面正面図である。
【図２２】 圧粉体の従来の別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２３】 図２２の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２４】 圧粉体の従来のさらに別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２５】 図２４の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２６】 圧粉体の従来のさらに別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２７】 図２６の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２８】 図２２の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【図２９】 図２４の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【図３０】 図２６の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【符号の説明】
２，３０ 外枠、 ２ａ，４ａ，３０ａ，３２ａ 段部、
４，３２，６０，７２ ダイ、
４ｂ，１０ａ，３２ｂ，３８ａ 半球面凹部、 ４ｃ 大径凹部、
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，３４ コアロッド、 ８，３６ 下パンチ、
１０ 上第１パンチ、 １２ 上第２パンチ、
１４，４０，７６ 弾性手段、 １６，４２ ストッパ、
１８ キャビティ、 ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 圧粉体、
２０ａ 大径環状部、 ２０ｂ，２０ｃ くびれ部、 ２２ 下切断パンチ、
２２ａ，２４ａ，６２ａ，６８ａ，７４ａ，８２ａ 刃先、
２４ 上切断パンチ、 ２６，６４，７８ 抜き出しパンチ、
２８，６６，８０ ガイドコア、 ３４ａ 小径部、 ３８ 上パンチ、
４４ 縦溝、 ４６ 横溝、 ４８ 円弧状凸部、 ５０ 逃がし部、
５２ 軸方向の凸部、 ５４ 円周方向の凸部、 ５６ 円弧状凹部、
５８ 大径部、 ６２ 下切断回転パンチ、 ６８ 上切断回転パンチ、
７０，８４ 上押えパンチ、 ７４ 下切断・サイジングパンチ、
８２ 上切断・サイジングパンチ、 ８６ ガイドレール、
８６ａ，８８ａ，９０ａ，９２ａ 凹部、 ８８ 直進フィーダ、
９０，９２ チャック手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型ブラシモータ等に使用される軸受に関し、特に、球形の外周面を有し自動調心が可能な球形焼結軸受の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
球形の外周面を有する球形軸受は小型ブラシモータ等に使用され、自動調心が可能な軸受として知られている。
【０００３】
図１８及び図１９は、例えば特開昭５６-１０９９２１号公報に開示されている従来の球形焼結軸受の製造方法を示しており、図２０に示されるストレートの外周面を有する圧粉体１００を形成した後、図２１に示される球形軸受１０２を製造するようにしている。
【０００４】
さらに詳述すると、図１８の左半分に示されるように、ダイ１０４とコアロッド１０６と下パンチ１０８とにより形成されるキャビティ１１０に金属粉１１２をまず充填し、図１８の右半分に示されるように、上パンチ１１４を下降させる一方、下パンチ１０８を上昇させて金属粉１１２を圧縮することにより図２０に示される圧粉体１００が形成される。
【０００５】
この圧粉体１００は焼結処理を経た後、図１９に示されるように、矯正ダイ１１６と矯正コアロッド１１８とともに、圧粉体１００の押圧部１２０ａ，１２２ａが半球面に形成された矯正下パンチ１２０及び矯正上パンチ１２２を使用して矯正プレス（コイニング）処理を行い、図２１に示される球形軸受１０２が製造される。この球形軸受１０２と圧粉体１００の外径と長さは、Ｄ０≧Ｄ１，Ｌ０＜Ｌ１の関係を有している（図２０及び図２１参照）。
【０００６】
また、図２０に示される圧粉体１００の外周面は球形に近いほど、矯正プレス処理で行う球面加工代が少なくなり、矯正プレス圧を低減できることから、図２２に示されるような下パンチ１０８Ａ及び上パンチ１１４Ａを使用することもできる。すなわち、下パンチ１０８Ａの上端側外縁部に、内縁部よりさらに上方に突出した環状突設部１０８ａを設けるとともに、上パンチ１１４Ａの下端側外縁部に、同様に内縁部よりさらに下方に突出した環状突設部１１４ａを設け、環状突設部１０８ａ，１１４ａの内面を球面に近似した形状として、図１８と同様に金属粉１１２を圧縮することにより、図２３に示されるような小径あるいは同径のストレート部１００ａを有する圧粉体１００Ａを形成することができる。なお、ここで言う「小径」あるいは「同径」とは、球形軸受１０２の外径Ｄ０より小さいあるいは等しい外径ということを意味し、圧粉体１００Ａと球形軸受１０２の外径と長さの関係は、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ２，Ｌ０＜Ｌ２）。
【０００７】
さらに、圧粉体の外周面を球形に近い形状とするため、図２４に示されるように、環状突設部１０８ｂの内面を半球面に形成した下パンチ１０８Ｂと、同様に環状突設部１１４ｂの内面を半球面に形成した上パンチ１１４Ｂを使用して、図２５に示されるような小径のストレート部１００ｂとその上下に形成された球形外周面１００ｃを有する圧粉体１００Ｂを形成する方法も提案されている。この圧粉体１００Ｂと製造される球形軸受１０２の外径と長さの関係も、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ３，Ｌ０＜Ｌ３）。
【０００８】
また、図２４に示される下パンチ１０８Ｂに代えて、図２６に示されるように、環状突設部１０８ｂが形成されていない下パンチ１０８Ｃを使用するとともに、ダイ１０４Ａに半球面の押圧部１０４ａを形成し、軸方向中央部の外周部に段部１００ｄが形成された圧粉体１００Ｃを形成する方法も提案されており、この圧粉体１００Ｃと製造される球形軸受１０２の外径と長さの関係も、上述の関係と同じである（Ｄ０≧Ｄ４，Ｌ０＜Ｌ４）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたもののうち図１８及び図１９に示される製造方法においては、上述したように、圧粉体１００の外周面が球形には程遠いことから、矯正プレス圧を大きくする必要がある。
【００１０】
また、図２２あるいは図２４に示される製造方法のように、上下パンチ１０８Ａ，１１４Ａ（あるいは１０８Ｂ，１１４Ｂ）の端面に環状突設部１０８ａ，１１４ａ（あるいは１０８ｂ，１１４ｂ）を形成し、圧粉体１００Ａ（あるいは１００Ｂ）の外周面を球形に近い形状にすることにより、矯正プレス圧を低減したものにあっては、粉末成形時に過充填を惹起するとともに、環状突設部１０８ａ，１１４ａ（あるいは１０８ｂ，１１４ｂ）の肉厚が薄いことから、この部分が磨耗したり破損するといった問題があった。
【００１１】
さらに、圧粉体１００Ａ（あるいは１００Ｂ）を金型より取り出す場合、図２８あるいは図２９に示されるように、下パンチ１０８Ａ（あるいは１０８Ｂ）をダイ１０４に対し上昇させ、圧粉体１００Ａがダイ１０４より露出した時に横方向にスライドさせようとしても、下パンチ１０８Ａ（あるいは１０８Ｂ）の環状突設部１０８ａ（あるいは１０８ｂ）が邪魔になり取り出しにくいという問題もあった。
【００１２】
一方、図２６に示される製造方法においては、図２７に示される圧粉体１００Ｃは上半分と下半分で曲率の異なる二つの半球面を持ち、外周面は全体として略球形に形成されていることから球面加工代は少なく、また、下パンチ１０８Ｃの押圧端面（上端面）に環状突設部はなく平坦に形成されているので、図３０に示されるように横方向にスライドさせて容易に取り出すことができる。
【００１３】
しかしながら、上パンチ１１４Ｂには肉厚の薄い環状突設部１１４ｂが形成されていることから、やはりこの部分が磨耗したり破損するという問題や、圧粉体密度の均一化という点でまだまだ問題があった。
【００１４】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上下パンチの磨耗や破損の防止あるいは金属粉の過充填成形の緩和及び均一化を達成できるとともに、コイニング不要で球状外周面を得ることができ、成形体精度を向上させることのできる球形焼結軸受の製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を本焼結後、該本焼結体の前記環状突設部を切断して軸受を製造するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を予備焼結後、予備焼結体の前記環状突設部を切断し、切断後前記予備焼結体を本焼結し、さらに本焼結体をサイジングして軸受を製造するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記環状突設部の切断と同時に、前記圧粉体の球形外周面の目潰しを行うようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明は、前記環状突設部の切断と同時に、サイジングするようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、前記圧粉体の内面に軸方向に延びる複数の溝を形成したことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明は、前記圧粉体の内面に軸方向に垂直な複数の溝を形成したことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明は、前記圧粉体の内面に円弧状の凸部を形成したことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、前記圧粉体の内面に逃がし部を形成したことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、予備焼結後の品物を「予備焼結体」と称し、予備焼結後の焼結を「本焼結」と称するとともに本焼結後の品物を「本焼結体」と称している。また、予備焼結と本焼結を併せて「焼結」と称し、予備焼結体と本焼結体を併せて「焼結体」と称している。さらに、圧粉体と予備焼結体と本焼結体を併せて「成形体」と称している。
【００２４】
図１は、本発明にかかる球形焼結軸受を製造する際の中間体である圧粉体を製造する装置を示しており、外枠２と、外枠２の内部に上下動自在に取り付けられたダイ４と、ダイ４の中心部に上下動自在に取り付けられたコアロッド６と、ダイ４とコアロッド６との間に上下動自在に取り付けられた円筒状の下パンチ８と、ダイ４に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上第１及び第２パンチ１０，１２とを備えている。
【００２５】
外枠２の内面には段部２ａが形成されるとともに、この段部２ａと相補的形状の段部４ａがダイ４に形成されており、ダイ４はスプリング等の弾性手段１４により上方に付勢されている。また、外枠２の段部２ａとダイ４の段部４ａとが互いに当接すると、外枠２の上端面とダイ４の上端面とは面一になるように設定されている。なお、下パンチ８と弾性手段１４との間には円筒状のストッパ１６が設けられている。
【００２６】
さらに、ダイ４の上端部には半球面の凹部４ｂと大径凹部４ｃが形成される一方、上第１パンチ１０の下端部には半球面の凹部１０ａが形成されており、大径凹部４ｃの直径は上第１パンチ１０の外径と略等しく設定されている。また、後述するように、金属粉を加圧成形して圧粉体に大径環状部を形成するようにしたので、上第１パンチ１０の下端面がダイ４と衝突することがないばかりか、上第１パンチ１０の下端外周部の肉厚を厚くしたので、磨耗あるいは破損しにくい形状となっている。
【００２７】
上記構成の製造装置を使用して、球形焼結軸受を製造する場合、図１（ａ）に示されるように、外枠２の段部２ａとダイ４の段部４ａとを当接させて、外枠２の上端面とダイ４の上端面を面一にするとともに、コアロッド６の上端面も面一になるようにまずセットする。次に、下パンチ８の上端をダイ４の半球面凹部４ｂより下方に所定距離離間させて、ダイ４とコアロッド６と下パンチ８との間に形成されたキャビティ１８に金属粉末を充填する。
【００２８】
その後、図１（ｂ）に示されるように、上第１及び第２パンチ１０，１２を一体的に下降させると同時に、コアロッド６を上昇させて上第２パンチ１２の内側に挿入し、上第１及び第２パンチ１０，１２をさらに一体的に下降させると、金属粉が徐々に加圧されるとともに、弾性手段１４の付勢力に抗してダイ４が徐々に下降する。この時、下パンチ８は徐々に上昇し、ダイ４の下端面がストッパ１６に当接する一方、下パンチ８の上端面がダイ４の半球面凹部４ｂの下端部と一致した時点で加圧は終了する。
【００２９】
その結果、図２に示されるように、内面はストレートに形成される一方、外周面は球形に形成され、外周面の軸方向中央部には球形外周面の直径より大きい直径の根元がくびれた大径環状部（環状突設部）２０ａを有する圧粉体２０が形成される。この圧粉体２０は大径環状部２０ａを除けば、製造される球形焼結軸受の最終形状に近似しており（圧粉体２０の球形外周面のサイズが製造される球形焼結軸受の球形外周面のサイズと略同じ）、後加工が容易である。
【００３０】
また、上第１及び第２パンチ１０，１２による加圧時、ダイ４を徐々に下降させる一方、コアロッド６を徐々に上昇させるようにしたので、キャビティ１８内で金属粉が流動し、均一化が達成される。
【００３１】
加圧終了後、図１（ｃ）に示されるように、上第１及び第２パンチ１０，１２を一体的に上昇させると、弾性手段１４の付勢力によりダイ４も上昇し、ダイ４の段部４ａが外枠２の段部２ａに当接する。同時に、下パンチ８も上昇して、その上端面が外枠２とダイ４の上端面と面一になり、さらに、図１（ｄ）に示されるように、コアロッド６が下降して、その上端面が下パンチ８等の上端面と面一になり、圧粉体２０の離型が完了する。
【００３２】
その後、図１（ｅ）に示されるように、下パンチ８が所定距離下降して図１（ａ）の状態となり、次の圧粉成形に備えるとともに、圧粉体２０は排出されて次の予備焼結工程に搬送される。
【００３３】
上記圧粉体２０の製造方法において、ダイ４に大径凹部４ｃを設け、この大径凹部４ｃに充填された金属粉を上第１パンチ１０により加圧して大径環状部２０ａを形成したので、金属粉の過充填成形が緩和される。また、ダイ４の半球面凹部４ｂと上第１パンチ１０の半球面凹部１０ａにより圧粉体２０の主に外周部を成形する一方、下パンチ８と上第２パンチ１２により圧粉体２０の主に内周部を成形し、さらに、成形時、ダイ４を下降させながら上第１及び第２パンチ１０，１２を下降させて金属粉を加圧するようにしたので、圧粉体２０の全域にわたって密度の均一化を達成することができる。
【００３４】
このようにして形成された圧粉体２０は、予備焼結工程を経て、次の大径環状部２０ａの切断工程に搬送される。
【００３５】
なお、上記製造装置において、ダイ４を弾性手段１４により上方に付勢する構成としたが、ダイ４を駆動手段に連結し、上第１及び第２パンチ１０，１２の下降動作とともにダイ４の下降動作を連動制御することもできる。
【００３６】
図３は、大径環状部２０ａの切断装置を示しており、上端面が外側に向かって下方に傾斜した下切断パンチ２２と、下切断パンチ２２に対し上下動自在に取り付けられた上切断パンチ２４と、下切断パンチ２２の内部に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ２６と、抜き出しパンチ２６に挿入されたガイドコア２８とを備えている。
【００３７】
図３の左半分に示されるように、切断される予備焼結体２０をガイドコア２８にセットすると、大径環状部２０ａの根元に形成されたくびれ部の下部２０ｂが下切断パンチ２２の上縁部（刃先）２２ａに当接する。次に、上切断パンチ２４が下降して、くびれ部の上部２０ｃが上切断パンチ２４の下縁部（刃先）２４ａに当接する。この状態で、上切断パンチ２４を下切断パンチ２２に向かってさらに下降させると、大径環状部２０ａが切断されて下切断パンチ２２の上端傾斜面に沿って落下し、予備焼結体２０より分離する。
【００３８】
切断後、図３の右半分に示されるように、上切断パンチ２４を上昇させ、予備焼結体２０はガイドコア２８より取り出される。
【００３９】
この予備焼結体２０は、その後本焼結を経て、ブラスト処理あるいはバレル処理により焼結体表面のバリ等が除去され、図４に示されるサイジング装置に搬送される。
【００４０】
サイジング装置は、外枠３０と、外枠３０の内部に上下動自在に取り付けられたダイ３２と、ダイ３２の中心部に上下動自在に取り付けられたコアロッド３４と、ダイ３２とコアロッド３４との間に上下動自在に取り付けられた円筒状の下パンチ３６と、ダイ３２に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上パンチ３８を使用して行われる。
【００４１】
外枠３０の内面には段部３０ａが形成されるとともに、この段部３０ａと相補的形状の段部３２ａがダイ３２に形成されており、ダイ３２はスプリング等の弾性手段４０により上方に付勢されている。また、外枠３０の段部３０ａとダイ３２の段部３２ａとが互いに当接すると、外枠３０の上端面とダイ３２の上端面とは面一になるように設定されている。なお、下パンチ３６と弾性手段４０との間には円筒状のストッパ４２が設けられている。
【００４２】
さらに、ダイ３２の上端部には半球面の凹部３２ｂが形成されるとともに、上パンチ３８の下端部には半球面の凹部３８ａが形成されている。
【００４３】
上記構成のサイジング装置を使用して、本焼結体２０をサイジングする場合、外枠３０の段部３０ａとダイ３２の段部３２ａとを当接させて、外枠３０の上端面とダイ３２の上端面を面一にするとともに、コアロッド３４の小径部３４ａを上方に突出させ、下パンチ３６の上端をダイ３２の半球面凹部３２ｂより下方に所定距離離間させて配置する。
【００４４】
次に、本焼結体２０をコアロッド３４の小径部３４ａにセットし、上パンチ３８を下降させると、本焼結体２０が徐々に加圧されるとともに、弾性手段４０の付勢力に抗してダイ３２が徐々に下降する。この時、下パンチ３６は徐々に上昇し、ダイ３２の下端面がストッパ４２に当接する一方、下パンチ３６の上端面がダイ３２の半球面凹部３２ｂの下端部と一致した時点でサイジングは終了する。
【００４５】
サイジングの後、上パンチ３８が上昇するとともに、下パンチ３６が上昇して、完成品としての球形焼結軸受は取り出される。
【００４６】
なお、上記実施の形態において、圧粉体２０及び球形焼結軸受の内面は真円に成形されるが、内径は必ずしも真円である必要はなく、図５（ａ）〜（ｄ）に示されるような種々のパターンが考えられる。
【００４７】
さらに詳述すると、図５（ａ）に示される圧粉体２０Ａの内面には軸方向に延びる複数の溝４４が形成されており、図５（ｂ）に示される圧粉体２０Ｂの内面には軸方向に垂直な複数の溝４６が形成されている。また、図５（ｃ）に示される圧粉体２０Ｃの内面には円弧状の凸部４８が形成されており、図５（ｄ）に示される圧粉体２０Ｄの内面には逃がし部５０が形成されている。
【００４８】
また、図６乃至図９は、上述した圧粉体２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの成形に使用されるコアロッド６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを示している。図６に示されるコアロッド６Ａには軸方向に延びる複数の凸部５２が等間隔に形成されており、図７に示されるコアロッド６Ｂには軸方向と垂直に延びる複数の環状凸部５４が形成されている。また、図８に示されるコアロッド６Ｃには円弧状凹部５６が形成されており、図９に示されるコアロッド６Ｄには大径部５８が形成されている。
【００４９】
ここで、コアロッド６Ａを使用した圧粉体２０Ａの成形方法は、図１の内面が真円の場合の成形方法と同じなので、その説明は省略する。また、コアロッド６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを使用した圧粉体２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの成形方法は、図１の成形方法と略同じではあるが、一部相違しているので、その相違点をコアロッド６Ｃを使用して圧粉体２０Ｃを成形する場合を例に取り、図１０を参照して説明する。
【００５０】
図１０の製造装置は、図１の製造装置におけるコアロッド６に代えて、コアロッド６Ｃを使用しており、その他の構成は図１の製造装置と同じである。
【００５１】
コアロッド６Ｃは、図１０（ａ）に示されるように、外枠２とダイ４とコアロッド６Ｃのそれぞれの上端面が面一になるようにセットした時に、円弧状凹部５６が下パンチ８の上端面より下方に所定距離離間した位置に配置されるように形成される。
【００５２】
圧粉体２０Ｃの成形に際しては、図１０（ａ）に示されるように、ダイ４とコアロッド６Ｃと下パンチ８との間に形成されたキャビティ１８に金属粉末を充填する（図１（ａ）と同じ）。
【００５３】
図１０（ｂ）に示される加圧工程では、図１（ｂ）と同様にコアロッド６Ｃも上昇するが、最終加圧位置ではコアロッド６Ｃの円弧状凹部５６の中心が大径環状部２０ａの中心と一致している。
【００５４】
図１０（ｃ）に示される次の離型工程では、コアロッド６Ｃは、上第１及び第２パンチ１０，１２を上昇させるととともに、円弧状凹部５６の下縁が外枠２とダイ４と下パンチ８の上端面と面一になるまで、コアロッド６Ｃと下パンチ８と圧粉体２０を一体的に上昇させると、圧粉体２０Ｃの加圧後のスプリングバック（矢印）により、コアロッド６Ｃより離型する。したがって、コアロッド６Ｃに形成されるアンダカットの量は、圧粉体が持つスプリングバックの範囲内になるように設定している。
【００５５】
上記以外の工程は、図１を参照して説明した工程と同じなので、その説明は省略する。
【００５６】
図１１は、図３に示される大径環状部２０ａの切断装置の変形例を示しており、円筒状のダイ６０と、ダイ６０の内側に取り付けられた円筒状の下切断回転パンチ６２と、下切断回転パンチ６２の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ６４と、抜き出しパンチ６４の内部に挿入されたガイドコア６６と、下切断回転パンチ６２に対し上下動自在に取り付けられ、下切断回転パンチ６２とは逆方向に回転する円筒状の上切断回転パンチ６８と、ダイ６０に対し上下動自在に上切断回転パンチ６８に外装された円筒状の上押えパンチ７０とを備えている。
【００５７】
上記構成の切断装置を使用して大径環状部２０ａを切断する場合、図１１の左半分に示されるように、切断される焼結体２０をガイドコア６６にセットすると、焼結体２０の大径環状部２０ａの下端面がダイ６０の上端面と当接するとともに、くびれ部の下部２０ｂが下切断回転パンチ６２の上縁部（刃先）６２ａに当接する。次に、上切断回転パンチ６８と上押えパンチ７０が一体的に下降して、上押えパンチ７０の下端面が大径環状部２０ａの上端面と当接するとともに、くびれ部の上部２０ｃが上切断回転パンチ６８の下縁部（刃先）６８ａに当接する。この状態で、大径環状部２０ａをダイ６０と上押えパンチ７０の間に挟持して、上切断回転パンチ６８と下切断回転パンチ６２を逆方向に回転させながら、上切断回転パンチ６８を下切断回転パンチ６２に向かってさらに下降させると、焼結体２０の外周面の目潰しが行われるとともに、大径環状部２０ａが切断され、焼結体２０より分離する。
【００５８】
切断後、図１１の右半分に示されるように、上切断回転パンチ６８と上押えパンチ７０を一体的に上昇させるとともに、抜き出しパンチ６４を上昇させ、焼結体２０はガイドコア６６より取り出される。
【００５９】
この成形体２０は、その後、必要に応じて本焼結及びブラスト処理あるいはバレル処理あるいはサイジング処理される。サイジング処理の場合、図４に示されるサイジング装置に搬送される。
【００６０】
図１２は、図３に示される大径環状部２０ａの切断装置の別の変形例を示しており、切断と同時にサイジングを行うようにしたものである。
【００６１】
この装置は、上端面が外側に向かって下方に傾斜したダイ７２と、ダイ７２の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の下切断・サイジングパンチ７４と、下切断・サイジングパンチ７４を上方に付勢するスプリング等の弾性手段７６と、下切断・サイジングパンチ７４の内側に上下動自在に取り付けられた円筒状の抜き出しパンチ７８と、抜き出しパンチ７８の内部に挿入されたガイドコア８０と、下切断・サイジングパンチ７４に対し上下動自在に取り付けられた円筒状の上切断・サイジングパンチ８２と、ダイ７２に対し上下動自在に上切断・サイジングパンチ８２に外装された円筒状の上押えパンチ８４とを備えている。
【００６２】
上記構成の切断装置はサイジングを同時に行うことができることから、本焼結体に対して使用される。
【００６３】
この切断装置を使用して大径環状部２０ａを切断する場合、図１２の左半分に示されるように、本焼結を終了した本焼結体２０をガイドコア８０にセットすると、くびれ部の下部２０ｂが下切断・サイジングパンチ７４の上縁部（刃先）７４ａに当接する。次に、上切断・サイジングパンチ８２と上押えパンチ８４が一体的に下降して、上押えパンチ８４とダイ７２の間に大径環状部２０ａは挟持されるとともに、くびれ部の上部２０ｃが上切断・サイジングパンチ８２の下縁部（刃先）８２ａに当接する。この状態から、上切断・サイジングパンチ８２を弾性手段７６の付勢力に抗して下降させると、本焼結体２０の外周面が上切断・サイジングパンチ８２と下切断・サイジングパンチ７４によりサイジングされるとともに、大径環状部２０ａが切断され、本焼結体２０より分離する。
【００６４】
切断後、図１２の右半分に示されるように、上切断・サイジングパンチ８２と上押えパンチ８４を一体的に上昇させると、切断された大径環状部２０ａはダイ７２の上端傾斜面に沿って落下する。さらに、抜き出しパンチ７８を上昇させ、本焼結体２０はガイドコア８０より取り出される。取り出された本焼結体２０には、必要に応じてブラスト処理あるいはバレル処理が施される。
【００６５】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）を参照して、内面が真円でない場合の軸受の内面パターンを種々説明したが、内面が真円の場合でも、図１３（ａ）〜（ｌ）に示されるように、軸受内面の表面密度を変えた様々なパターンを特願２０００−０９７５１３に記載された方法を用いて付加することができる。図１３（ａ）〜（ｌ）の各図において、上の図面は軸受の内面の展開図を示しており、中央及び下の図面において、濃く図示した部分は密度の高い部分を、淡く図示した部分は密度の低い部分を示している。
【００６６】
以下、各図の中央の内面パターンについて説明する。
図１３（ａ）は軸方向中央部の密度を端部の密度より高くしており、図１３（ｂ）は軸方向に複数の高密度の部分と複数の低密度の部分を交互に形成したものである。図１３（ｃ）は軸方向に長い矩形の高密度部を円周方向に所定の間隔で形成しており、図１３（ｄ）は軸方向に延びる複数のストライプを所定の間隔で形成している。図１３（ｅ）は軸方向に傾斜した複数のストライプを所定の間隔で形成しており、図１３（ｆ）は円周方向に長い矩形の高密度部を３列軸方向に離間して形成し、各列の複数の高密度部を円周方向に所定の間隔で設けたものである。図１３（ｇ）は図１３（ｆ）の矩形の高密度部をダイヤモンド状高密度部に置換したものであり、図１３（ｈ）は複数のＶ字状ストライプを円周方向に所定の間隔で形成している。図１３（ｉ）は複数のジグザグ状のストライプを円周方向に所定の間隔で形成しており、図１３（ｊ）は複数のＷ字状ストライプを円周方向に所定の間隔で形成している。図１３（ｋ）は三角形の高密度部と逆三角形の高密度部を円周方向に交互に形成するとともに、高密度部の中にサイズの異なるダイヤモンド状低密度部を形成しており、図１３（ｌ）は鎖状の高密度部を円周方向に形成するとともに、軸方向中央部にダイヤモンド状の高密度部を円周方向に沿って所定の間隔で形成する一方、三角形あるいは逆三角形の高密度部を軸受の端部に沿って円周方向に所定の間隔で形成したものである。
【００６７】
なお、各図の下の内面パターンは、各図の中央の内面パターンの高密度部と低密度部を置換したものであるので、その説明は省略する。
【００６８】
ここで、本発明にかかる球形焼結軸受の製造方法における中間体である圧粉体２０の別の利点につき、図１４乃至図１７を参照しながら説明する。
【００６９】
図１４乃至図１７は、成形体を焼結や切断などの次工程に搬送する場合に使用される種々の搬送手段を示している。
【００７０】
従来の焼結処理を終えた焼結体の外周面は、ストレート状あるいは略球形に形成されていたので、転がり易く取り扱いに難点があったが、本発明にかかる焼結体は大径環状部を備えていることから、取り扱いが容易である。
【００７１】
すなわち、図１４に示されるように、搬送手段として一対のガイドレール８６を使用し、ガイドレール８６の対向面に凹部８６ａを形成すると、この凹部８６ａにより焼結体の大径環状部を保持した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７２】
また、図１５に示されるように、直進フィーダ８８の両側壁に段部８８ａを形成すると、焼結体の大径環状部を段部８８ａに載置した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７３】
さらに、図１６あるいは図１７に示されるように、対向面に凹部９０ａ，９２ａを有するチャック手段９０，９２を使用することも可能で、凹部９０ａ，９２ａにより焼結体の大径環状部を保持した状態で、多数の焼結体を連続して搬送することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明によれば、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の環状突設部を有する圧粉体を形成し、この圧粉体を焼結した後、環状突設部を切断して軸受を製造するようにしたので、環状突設部が上下パンチの衝突を防止し、上下パンチの磨耗や破損を防止することができる。
【００７５】
また、環状突設部を有するため、金属粉の過充填成形が緩和されるとともに均一化され、成形体精度を向上させることができる。さらに、環状突設部を有しているため搬送が容易である。
【００７６】
また、環状突設部の切断と同時に、圧粉体の球形外周面の目潰しを行うようにしたので、製造工数が従来法と変わらずに精度確保と封孔処理を行える。
【００７７】
さらに、環状突設部の切断後、さらに焼結して、サイジングするようにしたので、球形焼結軸受の切断部と非切断部に精度上の差が生じず、またサイジング量も少ないため金型寿命も長い。
【００７８】
また、環状突設部の切断と同時に、サイジングするようにすれば、球形焼結軸受が製造中に環状突設部を有することの利点を持ちながら従来法と製造工数を同等にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 圧粉体の製造装置の概略縦断面図を示しており、（ａ）は粉末材料の充填工程を、（ｂ）は加圧工程を、（ｃ）及び（ｄ）は圧粉体の離型工程を、（ｅ）は排出工程をそれぞれ示している。
【図２】 図１の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図３】 図２の圧粉体に形成された大径環状部を切断する切断装置の概略縦断面図である。
【図４】 大径環状部の切断後の焼結体をサイジングするサイジング装置の概略縦断面図である。
【図５】 図２の圧粉体の種々の変形例の縦断面図であり、（ａ）は軸方向に延びる複数の溝が内面に形成された圧粉体を、（ｂ）は軸方向に垂直な複数の溝が内面に形成された圧粉体を、（ｃ）は円弧状の凸部が内面に形成された圧粉体を、（ｄ）は逃がし部が内面に形成された圧粉体をそれぞれ示している。
【図６】 図５（ａ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図７】 図５（ｂ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図８】 図５（ｃ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図９】 図５（ｄ）の圧粉体の製造に使用されるコアロッドの正面図である。
【図１０】 図５（ｃ）に示される圧粉体の製造装置の概略縦断面図を示しており、（ａ）は粉末材料の充填工程を、（ｂ）は加圧工程を、（ｃ）及び（ｄ）は圧粉体の離型工程を、（ｅ）は排出工程をそれぞれ示している。
【図１１】 図３に示される切断装置の変形例の概略縦断面図である。
【図１２】 図３に示される切断装置の別の変形例の概略縦断面図である。
【図１３】 内面が真円の場合の軸受内面の表面密度を変えた様々な内面パターンを示しており、（ａ）〜（ｌ）の各図において、上の図面は軸受の内面の展開図を示し、中央及び下の図面は、高密度の部分と低密度の部分が逆の場合を示している。
【図１４】 焼結体の搬送に使用されるガイドレールの斜視図である。
【図１５】 焼結体の搬送に使用される直進フィーダの斜視図である。
【図１６】 焼結体の搬送に使用されるチャック手段の側面図である。
【図１７】 焼結体の搬送に使用される別のチャック手段の側面図である。
【図１８】 圧粉体の従来の製造装置の概略縦断面図である。
【図１９】 図１８の製造装置により製造された焼結体の矯正プレスに使用される装置の概略縦断面図である。
【図２０】 図１８の製造装置により製造された圧粉体の部分断面正面図である。
【図２１】 図１９の装置により矯正プレスされた球形焼結軸受の部分断面正面図である。
【図２２】 圧粉体の従来の別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２３】 図２２の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２４】 圧粉体の従来のさらに別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２５】 図２４の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２６】 圧粉体の従来のさらに別の製造装置の概略縦断面図である。
【図２７】 図２６の製造装置により製造された圧粉体の縦断面図である。
【図２８】 図２２の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【図２９】 図２４の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【図３０】 図２６の製造装置において圧粉体を取り出す時の概略縦断面図である。
【符号の説明】
２，３０ 外枠、 ２ａ，４ａ，３０ａ，３２ａ 段部、
４，３２，６０，７２ ダイ、
４ｂ，１０ａ，３２ｂ，３８ａ 半球面凹部、 ４ｃ 大径凹部、
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，３４ コアロッド、 ８，３６ 下パンチ、
１０ 上第１パンチ、 １２ 上第２パンチ、
１４，４０，７６ 弾性手段、 １６，４２ ストッパ、
１８ キャビティ、 ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 圧粉体、
２０ａ 大径環状部、 ２０ｂ，２０ｃ くびれ部、 ２２ 下切断パンチ、
２２ａ，２４ａ，６２ａ，６８ａ，７４ａ，８２ａ 刃先、
２４ 上切断パンチ、 ２６，６４，７８ 抜き出しパンチ、
２８，６６，８０ ガイドコア、 ３４ａ 小径部、 ３８ 上パンチ、
４４ 縦溝、 ４６ 横溝、 ４８ 円弧状凸部、 ５０ 逃がし部、
５２ 軸方向の凸部、 ５４ 円周方向の凸部、 ５６ 円弧状凹部、
５８ 大径部、 ６２ 下切断回転パンチ、 ６８ 上切断回転パンチ、
７０，８４ 上押えパンチ、 ７４ 下切断・サイジングパンチ、
８２ 上切断・サイジングパンチ、 ８６ ガイドレール、
８６ａ，８８ａ，９０ａ，９２ａ 凹部、 ８８ 直進フィーダ、
９０，９２ チャック手段
Claims (8)
- 金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を本焼結後、該本焼結体の前記環状突設部を切断して軸受を製造するようにした球形焼結軸受の製造方法。
- 金属粉を金型内のキャビティに充填して加圧し、製造する軸受の球形外周面と略同じサイズの球形外周面にその直径より大径の根元がくびれた環状突設部を有する圧粉体を形成し、該圧粉体を予備焼結後、予備焼結体の前記環状突設部を切断し、切断後前記予備焼結体を本焼結し、さらに本焼結体をサイジングして軸受を製造するようにした球形焼結軸受の製造方法。
- 前記環状突設部の切断と同時に、前記圧粉体の球形外周面の目潰しを行うようにした請求項１あるいは２に記載の球形焼結軸受の製造方法。
- 前記環状突設部の切断と同時に、サイジングするようにした請求項１に記載の球形焼結軸受の製造方法。
- 前記圧粉体の内面に軸方向に延びる複数の溝を形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の球形焼結軸受の製造方法。
- 前記圧粉体の内面に軸方向に垂直な複数の溝を形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の球形焼結軸受の製造方法。
- 前記圧粉体の内面に円弧状の凸部を形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の球形焼結軸受の製造方法。
- 前記圧粉体の内面に逃がし部を形成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載の球形焼結軸受の製造方法。
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