JP6537132B2 - 焼結部品の製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータなどの回転検出に用いて好適な歯車などの焼結部品の成形装置および成形方法に関する。

モータなどの回転検出に用いられる平歯車の中には、検出精度を高めるために板厚方向の半分と半分とで歯数を異ならせたものがある。このような平歯車を製造するには、別々に製造された歯数の異なる平歯車を重ねて一体化する方法が採られていた。

上記のような一体化された平歯車を粉末成形によって成形できれば、製造コストの大幅な削減につながる。しかしながら、この平歯車は一端側と他端側とで投影形状が異なるため、１つのダイスと上下パンチからなる従来の成形装置では成形を行うことができない。特許文献１には、上下２つのダイスを用いるオリベッティ方式の金型が記載されている。この金型によれば、上下２つのダイスと上下パンチで成形した後に、上下のダイスを互いに離間させて製品を取り出すことができる。

特開平６−６５６０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を具現化したものは未だ提供されていないのが実情である。よって本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、一端側と他端側とで投影形状が異なる歯車を成形することができる焼結部品の成形装置および成形方法を提供することを目的としている。

本発明は、厚さ方向の両側で歯径が一様で歯数の異なる焼結平歯車の成形装置であって、内周面に内歯が形成された上ダイスと、該上ダイスを軸線方向へ移動させる第１移動手段と、前記上ダイスと端面どうしが接触しかつ互いに離間する内周面に内歯が形成された下ダイスと、該下ダイスを軸線方向へ移動させる第２移動手段と、前記上ダイス内に挿入される上パンチと、該上パンチを軸線方向へ移動させる第３移動手段と、前記下ダイス内に挿入される下パンチと、該下パンチを軸線方向へ移動させる第４移動手段と、前記上パンチおよび前記下パンチ内に挿入されるコアと、該コアを軸線方向へ移動させる第５移動手段と、前記上ダイスの上端面で滑動させられて前記上ダイスおよび前記下ダイス内に原料粉末を供給する粉末フィーダとを備え、前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の個々の投影形状は同一であり、周方向の少なくとも一カ所において前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の投影形状が一致することを特徴とする。

本発明において、上ダイス、下ダイス、上パンチ、下パンチ、コア、および第１ないし第５移動手段の軸線は、同一平面上に配置されていることが望ましい。この態様によれば、成形装置を薄型にすることができる。

上記構成の焼結部品の成形装置においては、以下の工程により焼結部品を成形することができる。
（１） 前記上ダイスおよび前記下ダイスの端面どうしを互いに接触させ、前記下ダイスに前記下パンチを挿入し、前記下パンチに前記コアを挿入する工程。
（２） 前記粉末フィーダによって原料粉末を前記上ダイスおよび前記下ダイスが構成する空間に粉末を充填する工程。
（３） 前記上パンチおよび前記下パンチを互いに接近させて前記原料粉末を圧粉体に圧縮成形する工程。
（４） 前記上ダイスおよび前記下ダイスを互いに離間させて前記圧粉体を露出させる工程。
（５） 前記上ダイスおよび前記上パンチと、前記下ダイスおよび前記下パンチとを互いに離間させるとともに、前記コアを下降させて前記圧粉体から抜き出す工程。

本発明によれば、歯車の一端側の外周を上ダイスで成形し、他端側の外周を下ダイスで成形し、成形後は上ダイスと下ダイスとを互いに離間させて圧粉体を取り出すことができる。したがって、一端側と他端側とで投影形状が異なる歯車を成形することができる。

本発明の一実施形態で成形する歯車を示す斜視図である。 本発明の一実施形態で成形する歯車を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の焼結部品の成形装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態の焼結部品の成形方法を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の一実施形態の焼結部品の成形装置を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。 （Ａ）は粉末充填工程における焼結部品の成形装置を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。 （Ａ）は圧縮成形における焼結部品の成形装置を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。 （Ａ）は圧粉体露出工程における焼結部品の成形装置を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。 （Ａ）は圧粉体取出工程における焼結部品の成形装置を示す側面図、（Ｂ）はその断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。実施形態の焼結部品の成形装置の説明に先立ち、厚さ方向の両側で投影形状が異なる焼結部品について図１および図２を参照して説明する。図１（Ａ）に示す平歯車は、上歯１と下歯２の歯数は同じで歯の位相を半ピッチずらしたものである。図１（Ｂ）に示す平歯車は、上歯３の歯数を下歯４の歯数よりも１つ少なくしたものであり、上歯３の歯と下歯４の歯は１ケ所で一致している。図２（Ａ）に示す平歯車は、１ケ所の歯５だけ平歯車の厚さ分の幅を有し、他の歯６は平歯車の厚さの半分の幅を有するものである。図２（Ｂ）に示す平歯車は、１ケ所の歯７だけ平歯車の厚さよりも短い幅を有し、他の歯６は平歯車の厚さ分の幅を有するものである。本発明の実施形態では図１（Ｂ）、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す平歯車を成形する。

図３は実施形態の焼結部品の成形装置を示す斜視図である。図１において符号１０は上ダイスホルダである。上ダイスホルダ１０には上ダイス１１が着脱自在に取り付けられている。図４（Ａ）に示すように、上ダイス１１の上端部にはフランジ１１ａが形成され、このフランジ１１ａが上ダイスホルダ１０の内部に収まって上ダイスホルダ１０の内周と係合している。

上ダイス１１の型孔１１ａの内周には、その軸線方向の全長に亘って例えば図２（Ｂ）に示す下歯４の外周形状と嵌合する形状が形成されている。上ダイスホルダ１０には、油圧ピストンシリンダ１２のピストン１３が取り付けられている。油圧ピストンシリンダ（第１移動手段）１２は、図示しないフレームに取り付けられている。

上ダイスホルダ１０の側面には、上ダイスホルダ１０の上面と面一なフィーダ台１４が取り付けられ、フィーダ台１４の上面には、粉末フィーダ１５が載置されている。粉末フィーダ１５は、図示しない駆動機構により上ダイス１１側およびその反対側へ移動可能に構成され、図示しない粉末ホッパーから原料粉末が供給するようになっている。

上ダイスホルダ１０の下側には下ダイスホルダ２０が配置されている。下ダイスホルダ２０には下ダイス２１が着脱自在に取り付けられている。図４（Ａ）に示すように、下ダイス２１の下端部にはフランジ２１ａが形成され、このフランジ２１ａが下ダイスホルダ２０の内部に収まって下ダイスホルダ２０の内周と係合している。

下ダイス２１の型孔２１ｂの内周には、その軸線方向の全長に亘って例えば図１（Ｂ）に示す上歯３の外周形状と嵌合する形状が形成されている。下ダイスホルダ２０には、油圧ピストンシリンダ（第２移動手段）２２のピストン２３が取り付けられている。油圧ピストンシリンダ２２は、図示しないフレームに取り付けられている。

図３において符号３０は上パンチホルダである。上パンチホルダ３０には上パンチ３１が着脱自在に取り付けられている。上パンチ３１の下端部の外周には、例えば図１（Ｂ）に示す上歯３の外周形状と一致する形状が形成され、内部には軸線を上下方向へ向けた貫通孔３１ａが形成されている（図４参照）。上パンチホルダ３０には、油圧ピストンシリンダ（第３移動手段）３２のピストン３３が取り付けられている。油圧ピストンシリンダ３２は、図示しないフレームに取り付けられている。

下ダイスホルダ２０の下側には、下パンチホルダ４０が配置されている。下パンチホルダ４０には下パンチ４１が着脱自在に取り付けられている。下パンチ４１の上端部の外周には、例えば図１（Ｂ）に示す下歯４の外周形状と一致する形状が形成され、内部には軸線を上下方向へ向けた貫通孔４１ａが形成されている（図４参照）。下パンチホルダ４０には、油圧ピストンシリンダ（第４移動手段）４２のピストン３３が取り付けられている。油圧ピストンシリンダ４２は、図示しないフレームに取り付けられている。

図において符号５２はピストンシリンダであり、油圧ピストンシリンダ（第５移動手段）５２のピストン５３には、上パンチ３１の貫通孔３１ａおよび上パンチ４１の貫通孔４１ａに嵌合するコアロッド（コア）５１が取り付けられている。コアロッド５１の軸線は下パンチ４１の軸線と一致している。油圧ピストンシリンダ５２は、図示しないフレームに取り付けられている。

図５（Ａ）に示すように、上ダイス１１、下ダイス２１、上パンチ３１、下パンチ４１、コアロッド５１、および油圧ピストンシリンダ１２，２２，３２，４２，５２の軸線は、同一平面上にあり、側面視で一線上に配置されている。したがって、油圧ピストンシリンダ１２，２２，３２，４２，５２を支持するフレームは、門型のものでよく、実施形態の焼結部品の成形装置は薄型に構成される。

次に上記構成の焼結部品の成形装置を用いた成形方法について図４〜図９を参照して説明する。まず、上ダイス１１等は図５に示す原点位置に配置されている。この状態では、上パンチ３１は上ダイス１１から上方へ離間し、上ダイスは１１は下ダイス２１から上方へ離間している。また、下パンチ４１は下ダイス２１にそれらの上端面が面一となるように挿入され、コアロッド５１は下パンチ２１にそれらの上端面が面一となるように挿入されている。

（１）準備工程
成形を開始するに際しては、図４（Ａ）に示すように、上ダイス１１と下ダイス２１を互いに接近させて接触させ、下パンチ４１を下ダイス２１に対して相対的に下降させて、その上端面を下ダイス２１の型孔２１ｂの軸線方向中間部に位置させる。さらに、コアロッド５１を上昇させてその上端面が上ダイス１１の上端面と面一となるように配置する。

（２）原料粉末充填工程
図４（Ａ）および図６に示すように、粉末フィーダ１５を上ダイス１１側へ移動させてその開口部１５ａを上ダイス１１の型孔１１ｂに一致させる。これにより、粉末ホッパー（図示略）から粉末フィーダ１５に供給される原料粉末Ｐが下ダイス２１および上ダイス１１の型孔１１ｂおよび２１ｂに充填される。次いで、粉末フィーダ１５を後退させて原料粉末Ｐを粉末フィーダ１５の開口部の縁部ですり切り、これにより、原料粉末Ｐは１回の成形分に計量される。このように、１回で充填される原料粉末Ｐの量は、下パンチ４１の上端面の位置で決定される。

（３）圧縮成形工程
図４（Ｂ）および図７に示すように、上パンチ１１および下パンチ２１を互いに接近させて原料粉末Ｐを圧粉体Ｃに圧縮成形する。

（４）圧粉体露出工程
図４（Ｃ）および図８に示すように、上ダイス１１および下ダイス２１を互いに離間させて圧粉体Ｃを露出させる

（５）圧粉体取出工程
図４（Ｄ）および図９に示すように、上ダイス１１および上パンチ３１を上昇させるとともに、コアロッド５１をその上端面が下パンチ４１の上端面と面一となるまで下降させて圧粉体Ｃから抜き出す。

以上の工程により、図２（Ｂ）に示す長さの短い歯７を有する歯車が成形される。この歯車は焼結され、必要に応じて熱処理が施されて製品とされる。上記実施形態によれば、歯車の一端側の外周を上ダイス１１で成形し、他端側の外周を下ダイス２１で成形し、成形後は上ダイス１１と下ダイス２１とを互いに離間させて圧粉体を取り出すことができる。したがって、一端側と他端側とで投影形状が異なる歯車を成形することができる。

特に、上記実施形態では、上ダイス１１、下ダイス２１、上パンチ３１、下パンチ４１、コアロッド５１、および油圧ピストンシリンダ１２，２２，３２，４２，５２の軸線は、同一平面上にあり、各部が側面視で一直線上に配置されている。したがって、油圧ピストンシリンダ１２，２２，３２，４２，５２を支持するフレームとして門型のものを用いることができ、成形装置を薄型に構成することができる。

本発明は、例えばモータなどの回転検出に用いる歯車などの焼結部品に適用することができるのは勿論のこと、トルク伝達に用いる歯車や、一端側と他端側とで投影形状が異なるカムなどにも適用することができる。

本発明は、歯車やカムなど一端側と他端側とで投影形状が異なるあらゆる焼結部品に利用可能である。

１０ 上ダイスホルダ
１１ 上ダイス
１１ｂ 型孔
１２ 油圧ピストンシリンダ（第１移動手段）
１５ 粉末フィーダ
２０ 下ダイスホルダ
２１ 下ダイス
２１ｂ 型孔
２２ 油圧ピストンシリンダ（第２移動手段）
３０ 上パンチホルダ
３１ 上パンチ
３１ａ 貫通孔
３２ 油圧ピストンシリンダ（第３移動手段）
４０ 下パンチホルダ
４１ 下パンチ
４１ａ 貫通孔
４２ 油圧ピストンシリンダ（第４移動手段）
５１ コアロッド（コア）
５２ 油圧ピストンシリンダ（第５移動手段）
Ｃ 圧粉体
Ｐ 原料粉末

Claims (3)

1. 厚さ方向の両側で歯径が一様で歯数の異なる焼結平歯車の成形装置であって、
   内周面に内歯が形成された上ダイスと、該上ダイスを軸線方向へ移動させる第１移動手段と、
   前記上ダイスと端面どうしが接触しかつ互いに離間する内周面に内歯が形成された下ダイスと、
   該下ダイスを軸線方向へ移動させる第２移動手段と、
   前記上ダイス内に挿入される上パンチと、
   該上パンチを軸線方向へ移動させる第３移動手段と、
   前記下ダイス内に挿入される下パンチと、
   該下パンチを軸線方向へ移動させる第４移動手段と、
   前記上パンチおよび前記下パンチ内に挿入されるコアと、
   該コアを軸線方向へ移動させる第５移動手段と、
   前記上ダイスの上端面で滑動させられて前記上ダイスおよび前記下ダイス内に原料粉末を供給する粉末フィーダと
   を備え、
   前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の個々の投影形状は同一であり、
   周方向の少なくとも一カ所において前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の投影形状が一致する
   ことを特徴とする焼結平歯車の成形装置。
2. 厚さ方向の両側で歯数が１つ異なり、投影形状が一致する箇所から周方向へ向けて厚さ方向の両側の歯の位相差が徐々に増加する焼結平歯車を成形することを特徴とする請求項１に記載の焼結平歯車の成形装置。
3. 厚さ方向の両側で歯径が一様で歯数の異なる焼結平歯車の成形方法であって、
   内周面に内歯が形成された上ダイスと、該上ダイスを軸線方向へ移動させる第１移動手段と、
   前記上ダイスと端面どうしが接触しかつ互いに離間する内周面に内歯が形成された下ダイスと、
   該下ダイスを軸線方向へ移動させる第２移動手段と、
   前記上ダイス内に挿入される上パンチと、
   該上パンチを軸線方向へ移動させる第３移動手段と、
   前記下ダイス内に挿入される下パンチと、
   該下パンチを軸線方向へ移動させる第４移動手段と、
   前記上パンチおよび前記下パンチ内に挿入されるコアと、
   該コアを軸線方向へ移動させる第５移動手段と、
   前記上ダイスの上端面で滑動させられて前記上ダイスおよび前記下ダイス内に原料粉末を供給する粉末フィーダとを備え、
   前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の個々の投影形状は同一であり、
   周方向の少なくとも一カ所において前記上ダイスの前記内歯と前記下ダイスの前記内歯の投影形状が一致する成形装置を用いて以下の工程を行うことを特徴とする焼結平歯車の成形方法。
   （１） 前記上ダイスおよび前記下ダイスの端面どうしを互いに接触させ、前記下ダイスに前記下パンチを挿入し、前記下パンチに前記コアを挿入する工程。
   （２） 前記粉末フィーダによって原料粉末を前記上ダイスおよび前記下ダイスが構成する空間に粉末を充填する工程。
   （３） 前記上パンチおよび前記下パンチを互いに接近させて前記原料粉末を圧粉体に圧縮成形する工程。
   （４） 前記上ダイスおよび前記下ダイスを互いに離間させて前記圧粉体を露出させる工程。
   （５） 前記上ダイスおよび前記上パンチと、前記下ダイスおよび前記下パンチとを互いに離間させるとともに、前記コアを下降させて前記圧粉体から抜き出す工程。

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