JP4443847B2 - 傘状粉末成形体の成形方法 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、粉末冶金法を用いた傘状粉末成形体の成形方法に係り、とくに、成形体において、ばりの発生位置の適正化を図るとともに、ばりの除去処理を簡易なものとした傘状粉末成形体の成形技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ボス付き歯車を製造するに際し、原料粉末を上下パンチにより圧縮して成形体を得る手段としては、図5に概略を示す成形装置を利用したものが開示されている(特許文献1参照)。特許文献1によれば、この装置を使用して、まず、上下に分割された下側の主ダイ10の型孔とこれに嵌合する外下パンチ11および内下パンチ12で形成するキャビティ内に原料粉末を充填後、成形体のボス部外径に対応する型孔を有する上側の副ダイ13を主ダイ10に降下、当接させ、次いで内下パンチ12を上昇させて成形体のボス部に相当する原料粉末を副ダイ13の型孔内に移動させ、しかる後に上パンチ14および下パンチ11,12による圧縮成形を行い、所望の成形体を得ている。
【0003】
【特許文献1】
特公平8−32922号公報(特許請求の範囲、第4図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ボス付き歯車においては、種々の形状のものが開発されるに到っており、中でも歯面が断面視で傾斜している傘状歯車がさかんに製造されている。この傘状歯車を上記特許文献1に記載された手段を用いて成形する場合には、図6に示すように、通常、成形体の歯面20および上面21に対応する凹面を有する上パンチ22を用いて傘状歯車が成形される。ここで、上パンチ22の外周端23に面取りを施さない場合には、上パンチ22とダイ24との間に摩耗、破損を生ずるおそれがある。このため、図7に図6の点線部分を拡大して示すように、外周端23には平坦部25が形成されている。
【0005】
このように、平坦部25を有する上パンチ22と下パンチ26とによる圧縮成形の際には、ダイ24と上下パンチ22,26との各隙間に圧粉体が入り込む。このため、離型に際しては、成形体の縁にばり27,28が形成される。とくに、歯部20にばり27が存在する場合には、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との噛み合わせを円滑に行うことができないのみならず、傘状歯車が上記他の歯車から脱落するおそれや、他の歯車に摩耗、破損を生ずるおそれもある。したがって、傘状歯車の使用前にばり27を除去する必要があり、これに伴い、傘状歯車の製造工程が煩雑化するのみならず、製造コストが割高になるという問題がある。
【0006】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたものであり、ボス付きの傘状歯車の製造において、成形体のばりの発生位置を適正化して、成形体の歯部へのばりの発生を防止することにより、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することを目的とする。また、本発明は、成形体の歯部以外の部分にばりが発生した場合であっても、ばりの除去処理を簡易なものとして、傘状歯車の製造工程を煩雑とせず、製造コストの低減を図ることも目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の傘状粉末成形体の成形方法は、コアロッドと、成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、上記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、上記コアロッドおよび上記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチと、成形体の外径面の一部、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイと、上記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチとを備える傘状粉末成形体の成形装置を用い、上記コアロッドと、上記浮動式の主ダイと、上記外下パンチと、上記内下パンチと、により形成されたキャビティ内に原料粉末を充填し、次いで、上記副ダイと、上記上パンチとを面一状態とし、この状態で上記副ダイを上記主ダイに降下、当接し、しかる後に、上記副ダイ、上記上パンチ、上記外下パンチおよび上記内下パンチにより圧縮成形を行うことを特徴としている。
【0008】
本発明の傘状粉末成形体の成形方法では、上下に分割されたダイのうち上側に位置する副ダイにより、成形体の外径面の一部、歯面の全部および上面の一部が形成される。換言すれば、成形体の歯面は副ダイのみにより成形され、しかも歯面の両端部から連なる外径面および上面の一部も副ダイにより成形される。このため、本発明の成形方法では、上記図7に示したように、歯面にばりが生じることはない。したがって、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。
【0009】
また、本発明の成形方法では、成形体の外径面が主ダイと副ダイとにより成形される。このため、粉末圧縮成形時には、主ダイと副ダイとの間に圧粉体が入り込み、離型した後にばりが生ずるおそれがある。しかしながら、成形体の外径面にばりが生じたとしても、傘状歯車の使用に際して噛み合わせ相手との間においては機能上の問題はない。したがって、成形体の外径面に生じたばりはとくに取り除く必要がない。なお、成形体の外径面に生じたばりを取り除く場合であっても、このばりは図7に示すように成形体の一の面と他の面との境界部に位置するものではなく、同一面内部に存在するものであるため、容易にその除去を実行することができる。
【0010】
さらに、本発明の成形方法では、上下に分割されたダイのうち下側に位置する主ダイを浮動式としている。これにより、副ダイによって圧縮成形を行う際の緩衝機構を実現し、原料粉末の急激な圧縮または成形体の急激な抜き出しによる局部的な応力の負荷を防止することができることから、健全な成形体を製造することができる。また、上パンチを副ダイに対して上下動可能としたことにより、上パンチは原料粉末の圧縮成形に寄与するのみならず、成形体の抜き出しを行うに際し、いわゆるノックアウトパンチ作用に寄与することもできる。
【0011】
このような傘状粉末成形体の成形方法においては、上記主ダイの浮動を、ばね、油圧、空圧のいずれかにより行うことができ、また、上記上パンチの上下動を、上記副ダイに取り付けられた流体シリンダにより行うことができる。
さらに本発明は、上記圧縮成形後に、圧縮成形された傘状粉末成形体を、上記上パンチにより押圧した状態で、上記副ダイを上昇させ、次いで、さらに上記副ダイを上昇させることで上記上パンチを上昇させるとともに、上記内下パンチを上昇させて傘状粉末成形体を抜き出すことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の傘状粉末成形体の成形方法を好適に実施し得る成形装置の原料粉末充填状態を示す断面図である。同図において、コアロッド1が中心に配置され、成形体の外径面に対応する型面を有する主ダイ2が、ダイガイド3に嵌合された状態でばね4により上方に付勢されて浮動可能とされている。また、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチ5が、主ダイ2に対して上下動可能に嵌合され、中空状の内下パンチ6がコアロッド1および外下パンチ5に対して上下動可能に嵌合されている。さらに、成形体の外径面、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイ7が、主ダイ2の上面に対して離接可能とされ、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチ8が、副ダイ7に取り付けられた流体シリンダ9により副ダイ7に対して上下動可能に嵌合されている。なお、本例では、上述したように、主ダイ2の付勢手段がばね4であるが、ダイガイド3をシリンダとするとともに、主ダイ2をピストンとして、油圧または空圧により主ダイ2を昇降させることもできる。
【0015】
ここで、流体シリンダ9は、流体と接触する部材の汚染を考慮すると、空圧によるものすることが好ましいが、油圧によるものとすることもできる。また、流体シリンダ9の動作は、装置の稼働(例えば、副ダイ7の昇降)と関連させるためにシーケンス回路により制御することができる。
【0016】
また、図1に示す装置は、コアロッド1とダイガイド3とが固定式で、上下パンチ5,6,8がそれぞれ昇降するタイプとすることができ、また、コアロッド1とウイズドロアル式のダイガイド3とが同時に昇降可能で、下パンチ5,6が固定式または内下パンチ6が昇降するタイプとすることもできる。
【0017】
次に、図1に示した装置を用いた本発明の傘状粉末成形体の成形方法について説明する。
まず、図1に示す状態で粉末Pを充填する。この状態では、上パンチ8の上面はストッパに当接しており、下面は副ダイ7とともに面一状態となって成形体の上端面に対応する面が形成されている。
【0018】
次に、図2に示すように、上ラム側7,8,9が下降、浸入すると、副ダイ7が主ダイ2に接し、主ダイ2および副ダイ7が浮動状態で下降する。粉末Pは、キャビティの上方空間部にも移動し、上ラム側7,8,9と下パンチ5,6との距離が縮まることで圧縮成形される。本例では上ラム側7,8,9を下降させることにより圧縮成形を行っているが、プレス構造によっては、下パンチ5,6を上方へ移動させて圧縮成形を行うこともできる。
【0019】
以上のように得た成形体を抜き出す際には、いくつかの方法を採用することができる。例えば、図3に示すように、流体シリンダ9の入り口9aから圧力を与えて上パンチ8でボス付き傘歯車Gを押圧した状態で、副ダイ7を上昇してボス付き傘歯車Gを抜き出すことができる。この場合、ボス付き傘歯車Gは上方から押圧されているので、ボス付き傘歯車Gおよび主ダイ2は移動しない。さらに副ダイ7が上昇すると、上パンチ8がボス付き傘歯車Gから離間する。その際、ボス付き傘歯車Gの大きさに比してコアロッド1が十分に細い場合のように、ボス付き傘歯車Gと下パンチ5,6およびコアロッド1との摩擦が少なければ、主ダイ2とボス付き傘歯車Gとがばね4により上昇する。この上昇に追従して、内下パンチ6を上昇させれば、図4のように、主ダイ2からボス付き傘歯車Gが抜き出される。
【0020】
また、他の方法では、図3に示す圧縮完了後に、上パンチ8を下方に突き出さずに、上ラム側7,8,9と主ダイ2とを同時に上昇する。図3において、主ダイ2が上限のストッパSに当接すると主ダイ2からボス付き傘歯車Gは抜き出される。また、この動作と同時に、流体シリンダ9を作動させて、上パンチ8を下方に付勢し、主ダイ2からボス付き傘歯車Gを抜き出すことができる。以上は、成形体であるボス付き傘歯車の抜き出し手段の一例であるが、これら基本態様の下に、抜き出し手段は、成形体の大きさ、肉厚、またはボス部および傘部の大きさなどに起因する抜き出し応力に鑑みて離型性を考慮し、種々変更することができる。
【0021】
このように製造されたボス付き傘歯車は、その歯部においてばりは発生しない。したがって、ボス付き傘歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、ボス付き傘歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。なお、図4に示したボス付き傘歯車Gには、その外径面にばりが生ずるおそれがあるが、このばりはボス付き傘歯車の一の面と他の面との境界部に位置するものではなく、同一面内部に存在するものであるため、容易にその除去を実行することができる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、成形体におけるばりの発生位置の適正化を図ることにより、傘状歯車の使用時に、噛み合わせ相手である他の歯車との円滑な噛み合わせを実現するとともに、傘状歯車の上記他の歯車からの脱落を防止し、しかも他の歯車の摩耗、破損を防止することができる。また、成形体の外径面に生じたばりを取り除く場合であっても、容易にその除去を実行することができる。したがって、本発明は、各種焼結機械部品として好適な傘状粉末成形体の成形方法を提供することができる点で有望である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の傘状粉末成形体の成形方法を好適に実施し得る成形装置の原料粉末充填状態を示す断面図である。
【図2】 同装置による上ラム側の下降、浸入工程を示す断面図である。
【図3】 同装置による成形体抜き出し工程を示す断面図である。
【図4】 同装置による成形体抜き出し工程を示す断面図である。
【図5】 従来の成形装置を示す断面図である。
【図6】 従来の成形装置による傘状粉末成形体の成形工程を示す断面図である。
【図7】 図6の点線部分を拡大して示した断面図である。
Claims (4)
- コアロッドと、
成形体の外径面に対応する型面を有する浮動式の主ダイと、
前記主ダイに対して上下動可能に嵌合し、内径が成形体のボス部外径に対応する中空状の外下パンチと、
前記コアロッドおよび前記外下パンチに対して上下動可能に嵌合する中空状の内下パンチと、
成形体の外径面の一部、歯面および上面に対応する型面を有する副ダイと、
前記副ダイに対して上下動可能に嵌合し、成形体の上面に対応する型面を有する上パンチと、を備える傘状粉末成形体の成形装置を用い、
前記コアロッドと、前記浮動式の主ダイと、前記外下パンチと、前記内下パンチと、により形成されたキャビティ内に原料粉末を充填し、
次いで、前記副ダイと、前記上パンチとを面一状態とし、この状態で前記副ダイを前記主ダイに降下、当接し、
しかる後に、前記副ダイ、前記上パンチ、前記外下パンチおよび前記内下パンチにより圧縮成形を行うことを特徴とする傘状粉末成形体の成形方法。 - 前記主ダイの浮動が、ばね、油圧、空圧のいずれかにより行われることを特徴とする請求項1に記載の傘状粉末成形体の成形方法。
- 前記上パンチの上下動が、前記副ダイに取り付けられた流体シリンダにより行われることを特徴とする請求項1または2に記載の傘状粉末成形体の成形方法。
- 前記圧縮成形後に、圧縮成形された傘状粉末成形体を、前記上パンチにより押圧した状態で、前記副ダイを上昇させ、次いで、さらに前記副ダイを上昇させることで前記上パンチを上昇させるとともに、前記内下パンチを上昇させて傘状粉末成形体を抜き出すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の傘状粉末成形体の成形方法。
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