成形金型装置およびそれを用いた雌ねじ部付き軸孔を有する成形体の成形方法
【課題】雌ねじ部付き軸孔を有した成形金型装置と方法を実現する。
【解決手段】ダイキャビティに原料粉末を充填し、上・下パンチにより原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付き軸孔を有した成形金型装置であり、コアロッド２０の外周に形成されたねじ部２０ａと、コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段（２２，２４）と、上パンチ側のうちコアロッドと摺接する上パンチを分割した上内パンチ４２及び上外パンチ４０と、上内パンチの内周面に形成されてねじ部２０ａに対し嵌合する雌ねじ部４２ａと、上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段（４４，４５）と、下パンチ側のうちコアロッドと摺接する下パンチを分割した下内パンチ３４及び下外パンチ３２と、下内パンチの内周面に形成されてねじ部２０ａに対し摺動自在に嵌合する雌ねじ部３４ａと、下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段（３５，３６）とを備えている。
【解決手段】ダイキャビティに原料粉末を充填し、上・下パンチにより原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付き軸孔を有した成形金型装置であり、コアロッド２０の外周に形成されたねじ部２０ａと、コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段（２２，２４）と、上パンチ側のうちコアロッドと摺接する上パンチを分割した上内パンチ４２及び上外パンチ４０と、上内パンチの内周面に形成されてねじ部２０ａに対し嵌合する雌ねじ部４２ａと、上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段（４４，４５）と、下パンチ側のうちコアロッドと摺接する下パンチを分割した下内パンチ３４及び下外パンチ３２と、下内パンチの内周面に形成されてねじ部２０ａに対し摺動自在に嵌合する雌ねじ部３４ａと、下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段（３５，３６）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料粉末を圧縮成形した成形体を焼結して機械部品を製造する粉末冶金法において、原料粉末を押型の型孔内に充填しこれをパンチで加圧して圧粉成形する成形金型装置およびそれを用いた雌ねじ部付き軸孔を有する成形体の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイスに設けられた型孔に原料粉末を充填し、上下パンチにより原料粉末を圧縮成形して製品形状を付与し、得られた成形体を焼結するいわゆる押型成形法による粉末冶金法は、ニアネットシェイプに造形できることや、大量生産に向くことから各種機械部品の製造に適用されている。
【０００３】
このような粉末冶金法において、雌ねじ部付き軸孔を有する機械部品の製造方法としては、特許文献１に開示の構成があり、図１１はその特許文献１の成形金型装置および方法を示している。この成形金型装置は、ダイ１の内孔に側面から貫通するとともに雌ねじ部が形成された横孔２を形成し、このダイ１の横孔２に進退駆動司能であり雄ねじ３ａが形成された横ロッド３を挿入させるとともに、スライダ７によりベース６上を進退可能に載置されたモータ８の出力部を横ロッド３に接続した構成である。
【０００４】
以上の成形金型装置を用いる成形方法としては、ダイ１と下パンチ５と横ロッド３とから構成されるダイキャビティに粉末Ｍを充填し（図１１（ａ））、横ロッド３が充填粉末Ｍのニュートラルゾーンの位置にあるようにして上下各パンチ４，５により充填粉末Ｍを圧縮成形し（図１１（ｂ））、その後に上パンチ４と下パンチ５を同時に成形体Ｐから離間させ、かつ雄ねじ３ａ付き横ロッド３をモータ８により回転させることでダイ１の内孔から退出させ（図１１（ｃ））、その後に成形体Ｐをダイ１の外に抜き出す（図１１（ｄ））ことを特徴としている。
【特許文献１】特開平０４−３２７３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の成形方法においては、図８（ａ）のような単純な外形の成形体Ｐ0は成形できるが、図８（ｂ）や同（ｃ）のようなフランジ部を有する成形体Ｐ1，Ｐ2、同（ｄ）のようなフランジ部の外周部が高くなる凸部分を有する成形体Ｐ3、図８（ｅ）のような外周に歯溝が形成された歯溝付き成形体Ｐ4などについては、成形することが難しい。このため、図８（ｂ）〜（ｅ）等の形状の機械部品を粉末冶金法で製造するにあたっては、雌ねじ部を形成しない単純な貫通孔として成形して、焼結後、貫通孔に機械加工を施して雌ねじ部を形成している。しかしながら、貫通孔に雌ねじ部を形成した状態に成形できれば、機械加工を省くことができ、その分コストを低減できることとなる。そこで、本発明の目的は、図８（ｂ）〜（ｅ）等の形状であっても成形可能にする成形金型装置およびそれを用いて雌ねじ部付き軸孔を有した成形体を成形する成形方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため請求項１の発明は、ダイスの型孔と、下パンチもしくは下パンチ群と、軸孔形成用コアロッドとにより形成されるダイキャビティに、原料粉末を充填し、上パンチもしくは上パンチ群と前記下パンチもしくは下パンチ群により原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体用の成形金型装置であって、前記コアロッドの上側外周に形成されたねじ部と、前記コアロッドをねじ送り可能な状態で回動（つまり、図１の例のごとく前記コアロッド側に設けられたねじ部と螺合する雌ねじ部を有して該コアロッドをねじ送り可能に回動）する回転駆動手段と、前記上パンチもしくは上パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する上パンチを分割形成した上内パンチおよびそれを囲む上外パンチと、前記上内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、前記上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段と、前記下パンチもしくは下パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する下パンチを分割形成した下内パンチおよびそれを囲む下外パンチと、前記下内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、前記下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段
とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の成形金型装置を用いた雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末の充填時には、前記下内パンチのパンチ面を、前記下外パンチのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填し、前記圧縮成形時には、前記上内パンチと、前記上外パンチとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、前記下内パンチを前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、前記ダイスに対して相対的に上昇させて、前記下外パンチのパンチ面に揃えるとともに、前記上内パンチ側雌ねじ部を前記コアロッド側ねじ部に嵌合するとともに、前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末内に突出させて予圧縮し、次いで、前記上外パンチを前記上内パンチと高さが揃うまで降下させ、前記上外パンチと前記上内パンチとの各パンチ面が揃った後は、前記上外パンチをさらに降下させるとともに前記上内パンチを回転させつつ前記上外パンチと揃えてさらに降下させ、同時に、前記下外パンチを前記ダイスに対して相対的に上昇させるとともに、前記下内パンチを回転させつつ前記下外パンチと揃えて前記ダイスに対して相対的に上昇させて、成形を行うことを特徴としている。
【０００８】
以上の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法は、請求項４のごとく前記圧縮成形後の前記成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の前記成形体を前記上内パンチおよび上外パンチと前記下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態で前記ダイスより抜き出した後、前記コアロッドを前記回転駆動手段により回転しながら前記成形体より抜き出すことことが好ましい。
【０００９】
また、以上の成形金型装置としては、請求項２のごとく前記上内パンチの雌ねじ部と摺動自在に嵌合されるよう配置されて、前記コアロッドのねじ部と連続するねじ部を形成している上コアロッドと、前記上コアロッドをねじ送り可能な状態で回動（つまり、図８の例のごとく前記上コアロッド側に設けられたねじ部と螺合する雌ねじ部を有して該コアロッドをねじ送り可能に回動）する回転駆動手段とを有してことが好ましい。そして、以上の成形方法としては、請求項２に記載された前記上コアロッドにより前記上内パンチの回転および上下駆動をガイドさせることが好ましい。
【００１０】
なお、以上の本発明において、「軸孔」は、製品形状のほぼ中心に位置し、上下パンチないし成形軸と一致する方向に貫通する孔である。「雌ねじ部付き軸孔」は、軸孔が雌ねじ構成となっている以外に、軸孔の一部が雌ねじに形成されている構成も含む。「コアロッドの外周に形成されたねじ部」は、前記雌ねじ部を転写し形成するねじ溝形状となっている。また、「下パンチもしくは下パンチ群」および「上パンチもしくは上パンチ群」は、「下パンチ」および「上パンチ」の構成例は図８（ａ）のごとくフランジ部を有さない単純な成形体用金型成形装置、例えば図９（ａ）のような形態であり、「下パンチ群」および「上パンチ群」の構成例は図８（ｂ）〜同（ｅ）のような成形体用金型成形装置、例えば形態例や図９（ｂ）〜（ｄ）のような形態である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の本発明では、請求項３の成形方法に好適な成形金型装置となり、図８（ｂ）〜（ｅ）等に示される雌ねじ部付き軸孔を有した成形体を原料粉末の圧縮成形と同時に形成でき、それにより従来必要としていた機械加工を省いてコスト低減を図り、結果として、粉末冶金法を適用した製品範囲を拡大可能にする。
【００１２】
請求項２の本発明では、上コアロッドおよびその回転駆動手段を有していると、上内パンチの回転や上下駆動をガイドして安定化でき、装置信頼性を向上できる。
【００１３】
請求項３の本発明では、例えば、図３と図４のごとく原料粉末を上内パンチと下内パンチとにより予圧縮した後、上外パンチを上内パンチとパンチ面が面一になるまで降下させて、原料粉末をコアロッドのねじ部を含む上内パンチと下内パンチとの間に流動させ、その後、図５のごとく最終的な上内外パンチと下内外パンチにより原料粉末を圧縮して成形するため、原料粉末の流入し難いねじ部（コアロッド側ねじ部）付近の密度を高めることができ、それにより雌ねじ部付き軸孔を有した成形体でも物性の均一性を保って品質を充足できる。
【００１４】
請求項４の本発明では、成形体の抜き出しに際して、図７のごとく成形体を上内パンチおよび上外パンチと下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態でコアロッドを回転させることで、コアロッドを成形体の雌ねじ部付き軸孔から退避させることができる。
【００１５】
請求項５の本発明では、上内パンチの回転および上下駆動を請求項２の上コアロッドによりガイドできるため、例えば、原料粉末のはみ出しなどを確実に防いだり圧縮形成を安定して行えるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した成形金型装置およびそれを用いた雌ねじ部付き軸孔を有する成形体の成形方法として、図１〜図７に示した装置構造およびそれを用いた成形方法、図９に示した変形例１〜４、図１０に示した変形例５の順に説明する。
【００１７】
（装置構造）図１の成形金型装置は、図８（ｂ）のような雌ねじ部付き軸孔および該軸孔を形成しているボス部の一端面側の外周にフランジ部を有した成形体Ｐ1を圧縮成形する場合に用いられる構造の一例である。装置構造は、ダイス１０を基準として、ダイス１０の型孔に対応したコアロッド２０と、下パンチ群および上パンチ群とからなる。なお、プレスの駆動機構は省略しているが、油圧プレス等の公知の機構が適宜に用いられる。
【００１８】
ここで、ダイス１０は、成形体の外周形状を形成する型孔を有しており、ダイプレート１１に固定された状態で用いられる。前記型孔は、前記成形体Ｐ1のフランジ部に対応した孔径である。
【００１９】
コアロッド２０は、ダイス１０の型孔に望む上端側外周に形成されたねじ部２０ａと、下端側外周に形成された雄ねじ部２１ａとを有している。ねじ部２０ａは、成形体Ｐ1の雌ねじ部を形成するねじ溝形状をなしている。雄ねじ部２１ａは、コアロッド２０の下側外周に一段大きい径大部２１を設け、該円径大部２１の外周に形成されている。そして、以上のコアロッド２０は、回転駆動手段を介して回動されるとともに、その回動に伴うねじ送りにより上下動可能に支持されている。
【００２０】
すなわち、コアロッド２０を回動支持する回転駆動手段は、ウォームホイール２２およびウォーム２４からなるウォーム歯車機構の例である。ウォームホイール２２は、中心部に設けられたガイド筒部２３を一体に有しており、ベース２５上に固設された支持台２６に対しベアリンク機構２７などを介して回動自在に支持されている。ガイド筒部２３は、雄ねじ部２１ａと螺合する雌ねじ部２３ａを内周に形成している。そして、ウォームホイール２２は、ガイド筒部２３の雌ねじ部２３ａに対し雄ねじ部２１ａを螺合した状態でコアロッド２０をねじ送り可能に支持している。ウォーム２４は、ウォームホイール２２に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール２２を正転ないしは逆転する。
【００２１】
下パンチ群は、成形体Ｐ1のフランジ部を成形する端面を有する下第１パンチ３０と、成形体Ｐ1のボス部を成形する端面を有する下第２外パンチ３２および下第２内パンチ３４とから構成されている。このうち、下第１パンチ３０は、外径がダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合するとともに、内径が下第２外パンチ３２の外径と摺動自在に嵌合する。そして、この下第１パンチ３０は、ダイス１０の真下に配置された下第１パンチプレート３１に固定支持される。
【００２２】
下第２外パンチ３２は、外径が下第１パンチ３０の内径と摺動自在に嵌合するとともに、内径が下第２内パンチ３４の外径と摺動自在に嵌合する。そして、この下第２外パンチ３２は、下第１パンチプレート３１の真下に配置された下第２パンチプレート３３に固定支持される。また、下第２内パンチ３４は、外径が下第２外パンチ３２の内径と摺動自在に嵌合するとともに、パンチ面側の端部内周に形成された雌ねじ部３４ａを有し、該雌ねじ部３４ａがコアロッド側ねじ部２０ａと摺動自在に噛み合っている。
【００２３】
また、下第２内パンチ３４は回転駆動手段を介して回動される。この回転駆動手段は、ウォームホイール３５およびウォーム３６からなるウォーム歯車機構の例である。詳述すると、ウォームホイール３５は、下第２内パンチプレート３８に対しベアリンク機構３７などを介して回動自在に支持されており、コアロッド２０を下第２内パンチプレート３８およびウォームホイール３５の各中心に形成した貫通孔から串差し状に挿通している。下第２内パンチ３４は、そのウォームホイール３５の上面側に対し固定支持されている。ウォーム３６は、ウォームホイール３５に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール３４および下第２内パンチ３４を正転ないしは逆転する。
【００２４】
上記した下パンチ群の構造特徴は、従来通常の軸孔が雌ねじ部を有さない成形体を成形する場合に用いられるボス部を成形する下第２パンチを、下第２内パンチ３４とそれを囲む下第２外パンチ３２に分割して構成したもので、加えてコアロッド２０を回転駆動手段（例えば、サーボモータ、ウォーム２３、ウォームホイール２４）を介してねじ送り可能に回動支持したことと、下第２内パンチ３４の内周面にコアロッド２０の外周のねじ部２０ａに対応し該ねじ部２０ａに摺動自在に嵌合する雌ねじ部３４ａを形成し、下第２内パンチ３４をコアロッド２０の周囲に回動可能にするとともに、下第２内パンチ３４を回転駆動する回転駆動手段（例えば、サーボモータ、ウォーム３６、ウォームホイール３４）に接続したものである。
【００２５】
これに対し、上パンチ群は、成形体Ｐ1のフランジ部側の端面を成形する上外パンチ４０と上内パンチ４２とから構成されている。上外パンチ４０は、シリンダ兼用保持部材４１に設けられた流体圧シリンダ４１ａにより上下方向に駆動される。すなわち、シリンダ兼用保持部材４１は、下側に設けられた流体圧シリンダ４１ａおよび上側に設けられた配置空間４１ｂ等を有し、上パンチプレート４６に固定支持されている。
【００２６】
上内パンチ４２は、外径が上外パンチ４０の内径と摺動自在に嵌合するとともに、パンチ面側の端部内周に形成された雌ねじ部４２ａを有し、該雌ねじ部４２ａがコアロッド側ねじ部２０ａと摺動自在に噛み合う。また、上内パンチ４２は回転駆動手段を介して回動される。この回転駆動手段としては、ウォームホイール４３およびウォーム４４からなるウォーム歯車機構の例である。つまり、ウォームホイール４３は、シリンダ兼用保持部材４１の配置空間４１ｂに対しベアリンク機構４５などを介して回動自在に支持されている。上内パンチ４２は、そのウォームホイール４３の下面側に対し固定支持されている。ウォーム４４は、ウォームホイール４３に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール４３および下内パンチ４２を正転ないしは逆転する。
【００２７】
（成形方法）次に、以上の成型金型装置を用いた成形方法について図２〜図６を参照して説明する。図２は原料粉末の充填完了状態を示している。すなわち、原料粉末Ｍは、ダイス１０の型孔、下第１外パンチ３０、下第２外パンチ３２、下第２内パンチ３４およびコアロッド２０から形成されるダイキャビティに充填される。このとき、重要なことは、下第２内パンチ３４がそのパンチ面を下第２外パンチ３２のパンチ面よりｈ１だけ下げられた状態で原料粉末Ｍの充填を行う。
【００２８】
次いで、上パンチプレート４６を降下させて、上外パンチ４０および上内パンチ４２のパンチ面を原料粉末Ｍに当接させる。この状態から、図３に示すように、上パンチプレート４６をさらに降下させるとともに、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム４４を回転させるとともに、ウォームホイール４３およびウォームホイール４３に支持された上内パンチ４２を回転駆動させる。この回転駆動により、上内パンチ４２は、雌ねじ部４２ａがコアロッド側ねじ部２０ａと螺合ないしは嵌合し、ねじ部２０ａに沿って回転して原料粉末Ｍの中に先端部を突出する。このとき、上パンチプレート４６は降下しているが、上外パンチ４０は流体圧シリンダ４１ａを介して、上外パンチ４０のパンチ面が原料粉末に当接した状態を維持するよう位置調整される。このようにして上内パンチ４２のみが原料粉末Ｍの中にｈ２だけ突出することとなり、その分、原料粉末Ｍのうち、上内パンチ４２のパンチ面付近にある原料粉末Ｍの対応部が圧縮される。
【００２９】
また、上記の上パンチ群の駆動と同時に、下パンチ群側では、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム３６を回転させるとともに、ウォームホイール３５およびウォームホイール３５に支持された下第２内パンチ３４を回転駆動させつつ、下第２内パンチ３４をダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第２内パンチ３４のパンチ面を下第２外パンチ３２のパンチ面に揃える。このとき、下パンチ群側では下第２内パンチ３４のパンチ面と下第２外パンチ３２のパンチ面との段差ｈ１の分だけ、原料粉末Ｍの対応部を予圧縮する。
【００３０】
以上のようにして、上パンチ群側（上内パンチ４２）のｈ２に相当する予圧縮、および下パンチ群側（下第２内パンチ３４）のｈ１に相当する予圧縮により、原料粉末Ｍは、コアロッド２０の周囲すなわち成形後の軸孔の雌ねじ部の両端面に相当する部分が予圧縮され、密度が局所的に高められる。
【００３１】
上記の予圧縮を行った後、図４に示すように、流体圧シリンダ４１ａを駆動して上外パンチ４０を降下させて上内パンチ４２のパンチ面と上外パンチ４０のパンチ面を揃えて原料粉末Ｍを圧縮する。同時に、下第１パンチ３０をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転駆動しつつ下第２外パンチ３２とパンチ面を揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させる。このとき、原料粉末Ｍが圧縮されるが、この圧縮により発生する内径方向の側圧により、原料粉末Ｍの充填深さが大きい成形後のボス部の低密度領域、すなわち前記予圧縮されていない成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部に一部の粉末の流動が生じ、この原料粉末Ｍの流動により、成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部でコアロッド２０のねじ部２０ａに直角方向の圧力を受け成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部の密度が高まる。なお、図４の矢印は以上のような原料粉末Ｍの流動方向を模式的に示している。
【００３２】
次いで、図５に示すように、上外パンチ４０を降下させるとともに、上内パンチ４２を回転させつつ上外パンチ４０と揃えて降下させる。同時に、下第１パンチ３０と下第２外パンチ３２をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転させつつ下第２外パンチ３２と揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて最終的な圧縮を行い成形体Ｐ1の成形を完了させる。
【００３３】
成形後は、図６に示すように、上内パンチ４２および上外パンチ４０の各パンチ面と下第２外パンチ３２および下第２内パンチ３４の各パンチ面で成形体Ｐ1を上下から保持した状態で、ダイス１０と下第１パンチ３０を同時に下方に下げて（いわゆるホールドダウン）、成形体Ｐ1をダイス１０の型孔より抜き出す。次いで、図７に示すように図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転駆動させる。この回転により、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐの軸孔より抜き出される。この場合、成形体Ｐ1は、ダイス１０の型孔から抜き出された時点で、スプリングバックにより膨張するため、成形体Ｐの軸孔も拡径するので、コアロッド２０を成形体Ｐ1の雌ねじ部付き軸孔より容易に抜き出すことができる。
【００３４】
（変形例１〜４）以上は、図８（ｂ）の雌ねじ部付きの軸孔および該軸孔を形成しているボス部の一端面側の外周にフランジ部を有した形状の成形体Ｐ1を成形する場合の例であるが、図９（ａ）のナット形の成形体Ｐ0、同（ｃ）から同（ｅ）のような形状の成形体Ｐ2〜Ｐ4についても同様に当てはまる。
【００３５】
ここで、図８（ａ）のナット形状の成形体Ｐ0を成形する場合は、図９（ａ）に例示されるように、図１の上外パンチ４０を変更するとともに下第１パンチ３０を省略して、上パンチを上記上外パンチ４０に対応する上外パンチ４０Ａおよび上記上内パンチ４２に対応する上内パンチ４２Ａから構成し、下パンチを上記下第２外パンチ３２に対応する下外パン３２Ａおよび上記下第２内パンチ３４に対応した下内パンチ３４Ａから構成する。
【００３６】
すなわち、この場合は、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ0の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４Ａのパンチ面を、下外パンチ３２Ａのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、前記上内パンチ４２Ａと、上外パンチ４０Ａとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下内パンチ３４Ａをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下外パンチ３２Ａのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０Ａを上内パンチ４２Ａと高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０Ａと上内パンチ４２Ａとの各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０Ａをさらに降下させるとともに上内パンチ４２Ａを回転させつつ上外パンチ４０Ａと揃えてさらに降下させ、同時に、下外パンチ３２Ａをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下内パンチ３４Ａを回転させつつ下外パンチ３２Ａと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の成形体Ｐ0を、上内パンチ４２Ａおよび上外パンチ４０Ａと下内パンチ３４Ａおよび下外パンチ３２Ａとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ0の軸孔より抜き出される。
【００３７】
また、図８（ｃ）のボス部の中間部の外周にフランジ部が形成された形状の成形体Ｐ2を成形する場合は、図９（ｂ）に例示されるように、図１の上外パンチ４０を多段パンチとし、その上パンチ群を成形体Ｐ2のフランジ部を成形する上第１パンチ４０１と、ボス部を成形する上第２外パンチ４０Ｂおよび上第２内パンチ４２Ｂとから構成し、上第１パンチ４０１と下第１パンチ３０間の原料粉末を従来から行われているようにトランスファーしてから上記のような成形要領で得ることができる。
【００３８】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ2の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４のパンチ面を、下外パンチ３２のパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、上第１パンチ４０１および前記上第２内パンチ４２Ｂと上第２外パンチ４０Ｂとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下第２内パンチ３４をコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第２外パンチ３２のパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上第２外パンチ４０Ｂを上第２内パンチ４２Ｂと高さが揃うまで降下させ、上第２外パンチ４０Ｂと上第２内パンチ４２Ｂとの各パンチ面が揃った後は、上第１パンチ４０１および上第２外パンチ４０Ｂをさらに降下させるとともに上第２内パンチ４２Ｂを回転させつつ上第２外パンチ４０Ｂと揃えてさらに降下させ、同時に、下第２外パンチ３２をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転させつつ下第２外パンチ３２と揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、上第２内パンチ４２Ｂおよび上第２外パンチ４０Ｂと下第２内パンチ３４Ａおよび下第２外パンチ３２Ａとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ2の軸孔より抜き出される。
【００３９】
また、図８（ｄ）のフランジ部外周部が片側に高くなる凸部分を有する成形体Ｐ3を成形する場合は、図９（ｃ）に例示されるように、図１の下第１パンチ３０を多段パンチとし、その下パンチ群を、フランジ部の高くなった部分（凸部分）を成形する下第１パンチ３０１と、図１の下第１パンチ３０に対応するフランジ部成形用の下第２パンチ３０Ｂと、図１の下第２外パンチ３２に対応するボス部成形用の下第３外パンチ３２Ｂおよび図１の下第２内パンチ３４に対応する下第３内パンチ３４Ｂとから構成し、上記のような成形要領で得ることができる。
【００４０】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ3の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下第３内パンチ３４Ｂのパンチ面を、下第３外パンチ３２のパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、上内パンチ４２と上外パンチ４０とをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下第３内パンチ３４Ｂをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第３外パンチ３２Ｂのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０を上内パンチ４２と高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０と上内パンチ４２との各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０をさらに降下させるとともに上内パンチ４２を回転させつつ上外パンチ４０と揃えてさらに降下させ、同時に、下第１パンチ３０１と下第３外パンチ３２Ｂをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第３内パンチ３４Ｂを回転させつつ下第３外パンチ３２Ｂと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、上内パンチ４２および上外パンチ４０と下第３内パンチ３４Ｂおよび下第３外パンチ３２Ｂとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ3の軸孔より抜き出される。
【００４１】
さらに、図８（ｅ）のごとく外周に縦溝ないしは歯溝が形成された歯溝付き成形体Ｐ4を成形する場合は、図９（ｄ）に例示されるように、まず、ダイス１０の型孔を歯溝形状とするとともに、ダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合する上パンチを上外パンチ４０Ｃと上内パンチ４２Ｃに分割するとともに、ダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合する下パンチを下外パンチ３２Ｃおよび下内パンチ３４Ｃに分割して構成し、さらに上外パンチ４０Ｃおよび下外パンチ３２Ｃの外周に前記歯溝形状に対応する溝形成を付与するだけで、上記のようにな成形要領で得ることができる。
【００４２】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ4の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４Ｃのパンチ面を、下外パンチ３２Ｃのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、前記上内パンチ４２Ｃと、上外パンチ４０Ｃとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下内パンチ３４Ｃをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下外パンチ３２Ｃのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０Ｃを上内パンチ４２Ｃと高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０Ｃと上内パンチ４２Ｃとの各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０Ｃをさらに降下させるとともに上内パンチ４２Ｃを回転させつつ上外パンチ４０Ｃと揃えてさらに降下させ、同時に、下外パンチ３２Ｃをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下内パンチ３４Ｃを回転させつつ下外パンチ３２Ｃと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の成形体Ｐ4を、上内パンチ４２Ｃおよび上外パンチ４０Ｃと下内パンチ３２Ｃおよび下外パンチ３２Ｃとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ4の軸孔より抜き出される。
【００４３】
なお、以上の変形例以外でも、例えば、図８（ｄ）の場合にフランジ部を同（ｃ）のごとくボス部の中間に配置する成形体形状や、図８（ｂ），同（ｃ），同（ｄ）の場合に外周を同（ｅ）のごとく歯車形状としたり、上記のフランジ部を肉抜き形状としたりする場合等、従来の成形金型装置を上記した要領で改良することで対応可能である。
【００４４】
（変形例５）図１０は、上コアロッドを備えた成形金型装置の一例を図２に対応して示している。この説明では、上記形態と同じ部材および部位に同じ符号を付して重複した記載を省く。すなわち、図１０の成形金型装置は、図１の装置に比べて上コアロッド４８およびそれと関係する構成が変更されている。
【００４５】
上コアロッド４８は、ダイス１０の型孔に望む下端側外周に形成されたねじ部４８ａと、上端側外周に形成された雄ねじ部４９ａとを有している。ねじ部４８ａは、コアロッド２０のねじ部２０ａと同じねじ溝形状をなしている。雄ねじ部４９ａは、コアロッド４８の下端側外周に一段大きい径大部４９を設け、該円径大部４９の外周に形成されている。
【００４６】
また、この構造では、シリンダ兼用保持部材４１Ａが上記形態に比べて流体圧シリンダ４１ａの上側に区画形成された配置空間４１ｂと、更に該配置空間４１ｂの上側に設けられて上パンチプレート４６との間に区画された上配置空間４１ｃとを有している。配置空間４１ｂには、回転駆動手段を構成しているウォームホイール４３が配置空間４１ｂを区画している上下内壁に対し上下のベアリンク機構４５などを介して回動自在に支持されており、上コアロッド４８を、中心に形成した貫通孔から串差し状に挿通している。上配置空間４１ｃには、コアロッド４８を回動支持する回転駆動手段が設けられている。すなわち、この回転駆動手段は、ウォームホイール５０およびウォーム５２からなるウォーム歯車機構の例である。ウォームホイール５０は、中心部に設けられたガイド筒部５１を一体に有しており、配置空間４１ｃを区画している上下内壁に対し上下のベアリング機構５３などを介して回動自在に支持されている。ガイド筒部５１は、雄ねじ部４９ａと螺合する雌ねじ部５１ａを内周に形成している。
【００４７】
そして、ウォームホイール５０は、ガイド筒部５１の雌ねじ部５１ａに対し雄ねじ部４９ａを螺合した状態で上コアロッド４８をねじ送り可能に支持している。ウォーム５２は、ウォームホイール５０に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール５０を正転ないしは逆転する。この上コアロッド４８は、上内パンチ４２の回転および上下駆動をガイドして、例えば、原料粉末Ｍのはみ出しなどを確実に防いだり圧縮形成を安定して行えるようにする。このように本発明は、請求項で特定される構成を実質的に備えておればよく、細部は上記形態や変形例を参考にして更に変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明形態の成形金型装置例を示す模式図であり、図８（ｂ）の成形体Ｐ1を成形する場合に好適な成形金型装置である。
【図２】図１の成形金型装置を用いて図８（ｂ）の成形体を成形する場合の成形方法のうち、原料粉末の充填状態を示す模式図である。
【図３】図２の粉末充填状態から原料粉末を予圧縮した状態を示する模式図である。
【図４】図３の予圧縮後、更に原料粉末圧縮過程の中間状態を示す模式図である。
【図５】図４の状態から原料粉末の圧縮過程の最終状態を示す模式図である。
【図６】図５の状態から成形体をダイスから抜き出した状態を示す模式図である。
【図７】図６の状態からコアロッドの抜き出しを完了した状態を示す模式図である。
【図８】（ａ）から（ｅ）は本発明に係る雌ねじ部付き軸孔を有した成形体の形状例を示す模式図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）の成形体を、（ｂ）は図８（ｃ）の成形体を、（ｃ）は図８（ｄ）の成形体を、（ｄ）は図８（ｅ）の成形体を成形する場合に好適な成形金型装置をそれぞれ図５に対応して示す要部模式図である。
【図１０】上コアロッドを備えた成形金型装置例を図２に対応して示す模式図である。
【図１１】特許文献１に開示の成形金型装置および成形方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ダイス（１１はダイプレート）
２０…コアロッド（２０ａはねじ部、２１ａは雄ねじ部）
３０，３０１…下第１パンチ
３０Ｂ…下第２パンチ
３２…下第２外パンチ（下外パンチに相当）
３２Ａ，３２Ｃ…下外パンチ
３２Ｂ…下第３外パンチ（下外パンチに相当）
３４…下第２内パンチ（下内パンチに相当し、３４ａは雌ねじ部）
３４Ａ，３４Ｃ…下内パンチ（３４ａは雌ねじ部）
３４Ｂ…下第３内パンチ（下内パンチに相当し、３４ａは雌ねじ部）
２２，５０…ウォームホイール（回転駆動手段）
３５，４３…ウォームホイール（回転駆動手段）
２４，５２…ウォーム（回転駆動手段）
３６，４４…ウォーム（回転駆動手段）
４０，４０Ａ，４０Ｃ…上外パンチ
４０Ｂ…上第２外パンチ
４１，４１Ａ…保持部材（４１ａは流体圧シリンダ、４１ｂと４１ｃは配置空間）
４２，４２Ａ，４２Ｃ…上内パンチ（４２ａは雌ねじ部）
４２Ｂ…上第２内パンチ（４２ａは雌ねじ部）
４０１…上第１パンチ
４８…上コアロッド（４８ａはねじ部、４９ａは雄ねじ部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料粉末を圧縮成形した成形体を焼結して機械部品を製造する粉末冶金法において、原料粉末を押型の型孔内に充填しこれをパンチで加圧して圧粉成形する成形金型装置およびそれを用いた雌ねじ部付き軸孔を有する成形体の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイスに設けられた型孔に原料粉末を充填し、上下パンチにより原料粉末を圧縮成形して製品形状を付与し、得られた成形体を焼結するいわゆる押型成形法による粉末冶金法は、ニアネットシェイプに造形できることや、大量生産に向くことから各種機械部品の製造に適用されている。
【０００３】
このような粉末冶金法において、雌ねじ部付き軸孔を有する機械部品の製造方法としては、特許文献１に開示の構成があり、図１１はその特許文献１の成形金型装置および方法を示している。この成形金型装置は、ダイ１の内孔に側面から貫通するとともに雌ねじ部が形成された横孔２を形成し、このダイ１の横孔２に進退駆動司能であり雄ねじ３ａが形成された横ロッド３を挿入させるとともに、スライダ７によりベース６上を進退可能に載置されたモータ８の出力部を横ロッド３に接続した構成である。
【０００４】
以上の成形金型装置を用いる成形方法としては、ダイ１と下パンチ５と横ロッド３とから構成されるダイキャビティに粉末Ｍを充填し（図１１（ａ））、横ロッド３が充填粉末Ｍのニュートラルゾーンの位置にあるようにして上下各パンチ４，５により充填粉末Ｍを圧縮成形し（図１１（ｂ））、その後に上パンチ４と下パンチ５を同時に成形体Ｐから離間させ、かつ雄ねじ３ａ付き横ロッド３をモータ８により回転させることでダイ１の内孔から退出させ（図１１（ｃ））、その後に成形体Ｐをダイ１の外に抜き出す（図１１（ｄ））ことを特徴としている。
【特許文献１】特開平０４−３２７３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の成形方法においては、図８（ａ）のような単純な外形の成形体Ｐ0は成形できるが、図８（ｂ）や同（ｃ）のようなフランジ部を有する成形体Ｐ1，Ｐ2、同（ｄ）のようなフランジ部の外周部が高くなる凸部分を有する成形体Ｐ3、図８（ｅ）のような外周に歯溝が形成された歯溝付き成形体Ｐ4などについては、成形することが難しい。このため、図８（ｂ）〜（ｅ）等の形状の機械部品を粉末冶金法で製造するにあたっては、雌ねじ部を形成しない単純な貫通孔として成形して、焼結後、貫通孔に機械加工を施して雌ねじ部を形成している。しかしながら、貫通孔に雌ねじ部を形成した状態に成形できれば、機械加工を省くことができ、その分コストを低減できることとなる。そこで、本発明の目的は、図８（ｂ）〜（ｅ）等の形状であっても成形可能にする成形金型装置およびそれを用いて雌ねじ部付き軸孔を有した成形体を成形する成形方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するため請求項１の発明は、ダイスの型孔と、下パンチもしくは下パンチ群と、軸孔形成用コアロッドとにより形成されるダイキャビティに、原料粉末を充填し、上パンチもしくは上パンチ群と前記下パンチもしくは下パンチ群により原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体用の成形金型装置であって、前記コアロッドの上側外周に形成されたねじ部と、前記コアロッドをねじ送り可能な状態で回動（つまり、図１の例のごとく前記コアロッド側に設けられたねじ部と螺合する雌ねじ部を有して該コアロッドをねじ送り可能に回動）する回転駆動手段と、前記上パンチもしくは上パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する上パンチを分割形成した上内パンチおよびそれを囲む上外パンチと、前記上内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、前記上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段と、前記下パンチもしくは下パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する下パンチを分割形成した下内パンチおよびそれを囲む下外パンチと、前記下内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、前記下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段
とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の成形金型装置を用いた雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末の充填時には、前記下内パンチのパンチ面を、前記下外パンチのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填し、前記圧縮成形時には、前記上内パンチと、前記上外パンチとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、前記下内パンチを前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、前記ダイスに対して相対的に上昇させて、前記下外パンチのパンチ面に揃えるとともに、前記上内パンチ側雌ねじ部を前記コアロッド側ねじ部に嵌合するとともに、前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末内に突出させて予圧縮し、次いで、前記上外パンチを前記上内パンチと高さが揃うまで降下させ、前記上外パンチと前記上内パンチとの各パンチ面が揃った後は、前記上外パンチをさらに降下させるとともに前記上内パンチを回転させつつ前記上外パンチと揃えてさらに降下させ、同時に、前記下外パンチを前記ダイスに対して相対的に上昇させるとともに、前記下内パンチを回転させつつ前記下外パンチと揃えて前記ダイスに対して相対的に上昇させて、成形を行うことを特徴としている。
【０００８】
以上の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法は、請求項４のごとく前記圧縮成形後の前記成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の前記成形体を前記上内パンチおよび上外パンチと前記下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態で前記ダイスより抜き出した後、前記コアロッドを前記回転駆動手段により回転しながら前記成形体より抜き出すことことが好ましい。
【０００９】
また、以上の成形金型装置としては、請求項２のごとく前記上内パンチの雌ねじ部と摺動自在に嵌合されるよう配置されて、前記コアロッドのねじ部と連続するねじ部を形成している上コアロッドと、前記上コアロッドをねじ送り可能な状態で回動（つまり、図８の例のごとく前記上コアロッド側に設けられたねじ部と螺合する雌ねじ部を有して該コアロッドをねじ送り可能に回動）する回転駆動手段とを有してことが好ましい。そして、以上の成形方法としては、請求項２に記載された前記上コアロッドにより前記上内パンチの回転および上下駆動をガイドさせることが好ましい。
【００１０】
なお、以上の本発明において、「軸孔」は、製品形状のほぼ中心に位置し、上下パンチないし成形軸と一致する方向に貫通する孔である。「雌ねじ部付き軸孔」は、軸孔が雌ねじ構成となっている以外に、軸孔の一部が雌ねじに形成されている構成も含む。「コアロッドの外周に形成されたねじ部」は、前記雌ねじ部を転写し形成するねじ溝形状となっている。また、「下パンチもしくは下パンチ群」および「上パンチもしくは上パンチ群」は、「下パンチ」および「上パンチ」の構成例は図８（ａ）のごとくフランジ部を有さない単純な成形体用金型成形装置、例えば図９（ａ）のような形態であり、「下パンチ群」および「上パンチ群」の構成例は図８（ｂ）〜同（ｅ）のような成形体用金型成形装置、例えば形態例や図９（ｂ）〜（ｄ）のような形態である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の本発明では、請求項３の成形方法に好適な成形金型装置となり、図８（ｂ）〜（ｅ）等に示される雌ねじ部付き軸孔を有した成形体を原料粉末の圧縮成形と同時に形成でき、それにより従来必要としていた機械加工を省いてコスト低減を図り、結果として、粉末冶金法を適用した製品範囲を拡大可能にする。
【００１２】
請求項２の本発明では、上コアロッドおよびその回転駆動手段を有していると、上内パンチの回転や上下駆動をガイドして安定化でき、装置信頼性を向上できる。
【００１３】
請求項３の本発明では、例えば、図３と図４のごとく原料粉末を上内パンチと下内パンチとにより予圧縮した後、上外パンチを上内パンチとパンチ面が面一になるまで降下させて、原料粉末をコアロッドのねじ部を含む上内パンチと下内パンチとの間に流動させ、その後、図５のごとく最終的な上内外パンチと下内外パンチにより原料粉末を圧縮して成形するため、原料粉末の流入し難いねじ部（コアロッド側ねじ部）付近の密度を高めることができ、それにより雌ねじ部付き軸孔を有した成形体でも物性の均一性を保って品質を充足できる。
【００１４】
請求項４の本発明では、成形体の抜き出しに際して、図７のごとく成形体を上内パンチおよび上外パンチと下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態でコアロッドを回転させることで、コアロッドを成形体の雌ねじ部付き軸孔から退避させることができる。
【００１５】
請求項５の本発明では、上内パンチの回転および上下駆動を請求項２の上コアロッドによりガイドできるため、例えば、原料粉末のはみ出しなどを確実に防いだり圧縮形成を安定して行えるようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した成形金型装置およびそれを用いた雌ねじ部付き軸孔を有する成形体の成形方法として、図１〜図７に示した装置構造およびそれを用いた成形方法、図９に示した変形例１〜４、図１０に示した変形例５の順に説明する。
【００１７】
（装置構造）図１の成形金型装置は、図８（ｂ）のような雌ねじ部付き軸孔および該軸孔を形成しているボス部の一端面側の外周にフランジ部を有した成形体Ｐ1を圧縮成形する場合に用いられる構造の一例である。装置構造は、ダイス１０を基準として、ダイス１０の型孔に対応したコアロッド２０と、下パンチ群および上パンチ群とからなる。なお、プレスの駆動機構は省略しているが、油圧プレス等の公知の機構が適宜に用いられる。
【００１８】
ここで、ダイス１０は、成形体の外周形状を形成する型孔を有しており、ダイプレート１１に固定された状態で用いられる。前記型孔は、前記成形体Ｐ1のフランジ部に対応した孔径である。
【００１９】
コアロッド２０は、ダイス１０の型孔に望む上端側外周に形成されたねじ部２０ａと、下端側外周に形成された雄ねじ部２１ａとを有している。ねじ部２０ａは、成形体Ｐ1の雌ねじ部を形成するねじ溝形状をなしている。雄ねじ部２１ａは、コアロッド２０の下側外周に一段大きい径大部２１を設け、該円径大部２１の外周に形成されている。そして、以上のコアロッド２０は、回転駆動手段を介して回動されるとともに、その回動に伴うねじ送りにより上下動可能に支持されている。
【００２０】
すなわち、コアロッド２０を回動支持する回転駆動手段は、ウォームホイール２２およびウォーム２４からなるウォーム歯車機構の例である。ウォームホイール２２は、中心部に設けられたガイド筒部２３を一体に有しており、ベース２５上に固設された支持台２６に対しベアリンク機構２７などを介して回動自在に支持されている。ガイド筒部２３は、雄ねじ部２１ａと螺合する雌ねじ部２３ａを内周に形成している。そして、ウォームホイール２２は、ガイド筒部２３の雌ねじ部２３ａに対し雄ねじ部２１ａを螺合した状態でコアロッド２０をねじ送り可能に支持している。ウォーム２４は、ウォームホイール２２に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール２２を正転ないしは逆転する。
【００２１】
下パンチ群は、成形体Ｐ1のフランジ部を成形する端面を有する下第１パンチ３０と、成形体Ｐ1のボス部を成形する端面を有する下第２外パンチ３２および下第２内パンチ３４とから構成されている。このうち、下第１パンチ３０は、外径がダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合するとともに、内径が下第２外パンチ３２の外径と摺動自在に嵌合する。そして、この下第１パンチ３０は、ダイス１０の真下に配置された下第１パンチプレート３１に固定支持される。
【００２２】
下第２外パンチ３２は、外径が下第１パンチ３０の内径と摺動自在に嵌合するとともに、内径が下第２内パンチ３４の外径と摺動自在に嵌合する。そして、この下第２外パンチ３２は、下第１パンチプレート３１の真下に配置された下第２パンチプレート３３に固定支持される。また、下第２内パンチ３４は、外径が下第２外パンチ３２の内径と摺動自在に嵌合するとともに、パンチ面側の端部内周に形成された雌ねじ部３４ａを有し、該雌ねじ部３４ａがコアロッド側ねじ部２０ａと摺動自在に噛み合っている。
【００２３】
また、下第２内パンチ３４は回転駆動手段を介して回動される。この回転駆動手段は、ウォームホイール３５およびウォーム３６からなるウォーム歯車機構の例である。詳述すると、ウォームホイール３５は、下第２内パンチプレート３８に対しベアリンク機構３７などを介して回動自在に支持されており、コアロッド２０を下第２内パンチプレート３８およびウォームホイール３５の各中心に形成した貫通孔から串差し状に挿通している。下第２内パンチ３４は、そのウォームホイール３５の上面側に対し固定支持されている。ウォーム３６は、ウォームホイール３５に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール３４および下第２内パンチ３４を正転ないしは逆転する。
【００２４】
上記した下パンチ群の構造特徴は、従来通常の軸孔が雌ねじ部を有さない成形体を成形する場合に用いられるボス部を成形する下第２パンチを、下第２内パンチ３４とそれを囲む下第２外パンチ３２に分割して構成したもので、加えてコアロッド２０を回転駆動手段（例えば、サーボモータ、ウォーム２３、ウォームホイール２４）を介してねじ送り可能に回動支持したことと、下第２内パンチ３４の内周面にコアロッド２０の外周のねじ部２０ａに対応し該ねじ部２０ａに摺動自在に嵌合する雌ねじ部３４ａを形成し、下第２内パンチ３４をコアロッド２０の周囲に回動可能にするとともに、下第２内パンチ３４を回転駆動する回転駆動手段（例えば、サーボモータ、ウォーム３６、ウォームホイール３４）に接続したものである。
【００２５】
これに対し、上パンチ群は、成形体Ｐ1のフランジ部側の端面を成形する上外パンチ４０と上内パンチ４２とから構成されている。上外パンチ４０は、シリンダ兼用保持部材４１に設けられた流体圧シリンダ４１ａにより上下方向に駆動される。すなわち、シリンダ兼用保持部材４１は、下側に設けられた流体圧シリンダ４１ａおよび上側に設けられた配置空間４１ｂ等を有し、上パンチプレート４６に固定支持されている。
【００２６】
上内パンチ４２は、外径が上外パンチ４０の内径と摺動自在に嵌合するとともに、パンチ面側の端部内周に形成された雌ねじ部４２ａを有し、該雌ねじ部４２ａがコアロッド側ねじ部２０ａと摺動自在に噛み合う。また、上内パンチ４２は回転駆動手段を介して回動される。この回転駆動手段としては、ウォームホイール４３およびウォーム４４からなるウォーム歯車機構の例である。つまり、ウォームホイール４３は、シリンダ兼用保持部材４１の配置空間４１ｂに対しベアリンク機構４５などを介して回動自在に支持されている。上内パンチ４２は、そのウォームホイール４３の下面側に対し固定支持されている。ウォーム４４は、ウォームホイール４３に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール４３および下内パンチ４２を正転ないしは逆転する。
【００２７】
（成形方法）次に、以上の成型金型装置を用いた成形方法について図２〜図６を参照して説明する。図２は原料粉末の充填完了状態を示している。すなわち、原料粉末Ｍは、ダイス１０の型孔、下第１外パンチ３０、下第２外パンチ３２、下第２内パンチ３４およびコアロッド２０から形成されるダイキャビティに充填される。このとき、重要なことは、下第２内パンチ３４がそのパンチ面を下第２外パンチ３２のパンチ面よりｈ１だけ下げられた状態で原料粉末Ｍの充填を行う。
【００２８】
次いで、上パンチプレート４６を降下させて、上外パンチ４０および上内パンチ４２のパンチ面を原料粉末Ｍに当接させる。この状態から、図３に示すように、上パンチプレート４６をさらに降下させるとともに、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム４４を回転させるとともに、ウォームホイール４３およびウォームホイール４３に支持された上内パンチ４２を回転駆動させる。この回転駆動により、上内パンチ４２は、雌ねじ部４２ａがコアロッド側ねじ部２０ａと螺合ないしは嵌合し、ねじ部２０ａに沿って回転して原料粉末Ｍの中に先端部を突出する。このとき、上パンチプレート４６は降下しているが、上外パンチ４０は流体圧シリンダ４１ａを介して、上外パンチ４０のパンチ面が原料粉末に当接した状態を維持するよう位置調整される。このようにして上内パンチ４２のみが原料粉末Ｍの中にｈ２だけ突出することとなり、その分、原料粉末Ｍのうち、上内パンチ４２のパンチ面付近にある原料粉末Ｍの対応部が圧縮される。
【００２９】
また、上記の上パンチ群の駆動と同時に、下パンチ群側では、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム３６を回転させるとともに、ウォームホイール３５およびウォームホイール３５に支持された下第２内パンチ３４を回転駆動させつつ、下第２内パンチ３４をダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第２内パンチ３４のパンチ面を下第２外パンチ３２のパンチ面に揃える。このとき、下パンチ群側では下第２内パンチ３４のパンチ面と下第２外パンチ３２のパンチ面との段差ｈ１の分だけ、原料粉末Ｍの対応部を予圧縮する。
【００３０】
以上のようにして、上パンチ群側（上内パンチ４２）のｈ２に相当する予圧縮、および下パンチ群側（下第２内パンチ３４）のｈ１に相当する予圧縮により、原料粉末Ｍは、コアロッド２０の周囲すなわち成形後の軸孔の雌ねじ部の両端面に相当する部分が予圧縮され、密度が局所的に高められる。
【００３１】
上記の予圧縮を行った後、図４に示すように、流体圧シリンダ４１ａを駆動して上外パンチ４０を降下させて上内パンチ４２のパンチ面と上外パンチ４０のパンチ面を揃えて原料粉末Ｍを圧縮する。同時に、下第１パンチ３０をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転駆動しつつ下第２外パンチ３２とパンチ面を揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させる。このとき、原料粉末Ｍが圧縮されるが、この圧縮により発生する内径方向の側圧により、原料粉末Ｍの充填深さが大きい成形後のボス部の低密度領域、すなわち前記予圧縮されていない成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部に一部の粉末の流動が生じ、この原料粉末Ｍの流動により、成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部でコアロッド２０のねじ部２０ａに直角方向の圧力を受け成形後の軸孔の雌ねじ部の中央部の密度が高まる。なお、図４の矢印は以上のような原料粉末Ｍの流動方向を模式的に示している。
【００３２】
次いで、図５に示すように、上外パンチ４０を降下させるとともに、上内パンチ４２を回転させつつ上外パンチ４０と揃えて降下させる。同時に、下第１パンチ３０と下第２外パンチ３２をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転させつつ下第２外パンチ３２と揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて最終的な圧縮を行い成形体Ｐ1の成形を完了させる。
【００３３】
成形後は、図６に示すように、上内パンチ４２および上外パンチ４０の各パンチ面と下第２外パンチ３２および下第２内パンチ３４の各パンチ面で成形体Ｐ1を上下から保持した状態で、ダイス１０と下第１パンチ３０を同時に下方に下げて（いわゆるホールドダウン）、成形体Ｐ1をダイス１０の型孔より抜き出す。次いで、図７に示すように図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転駆動させる。この回転により、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐの軸孔より抜き出される。この場合、成形体Ｐ1は、ダイス１０の型孔から抜き出された時点で、スプリングバックにより膨張するため、成形体Ｐの軸孔も拡径するので、コアロッド２０を成形体Ｐ1の雌ねじ部付き軸孔より容易に抜き出すことができる。
【００３４】
（変形例１〜４）以上は、図８（ｂ）の雌ねじ部付きの軸孔および該軸孔を形成しているボス部の一端面側の外周にフランジ部を有した形状の成形体Ｐ1を成形する場合の例であるが、図９（ａ）のナット形の成形体Ｐ0、同（ｃ）から同（ｅ）のような形状の成形体Ｐ2〜Ｐ4についても同様に当てはまる。
【００３５】
ここで、図８（ａ）のナット形状の成形体Ｐ0を成形する場合は、図９（ａ）に例示されるように、図１の上外パンチ４０を変更するとともに下第１パンチ３０を省略して、上パンチを上記上外パンチ４０に対応する上外パンチ４０Ａおよび上記上内パンチ４２に対応する上内パンチ４２Ａから構成し、下パンチを上記下第２外パンチ３２に対応する下外パン３２Ａおよび上記下第２内パンチ３４に対応した下内パンチ３４Ａから構成する。
【００３６】
すなわち、この場合は、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ0の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４Ａのパンチ面を、下外パンチ３２Ａのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、前記上内パンチ４２Ａと、上外パンチ４０Ａとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下内パンチ３４Ａをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下外パンチ３２Ａのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０Ａを上内パンチ４２Ａと高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０Ａと上内パンチ４２Ａとの各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０Ａをさらに降下させるとともに上内パンチ４２Ａを回転させつつ上外パンチ４０Ａと揃えてさらに降下させ、同時に、下外パンチ３２Ａをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下内パンチ３４Ａを回転させつつ下外パンチ３２Ａと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の成形体Ｐ0を、上内パンチ４２Ａおよび上外パンチ４０Ａと下内パンチ３４Ａおよび下外パンチ３２Ａとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ0の軸孔より抜き出される。
【００３７】
また、図８（ｃ）のボス部の中間部の外周にフランジ部が形成された形状の成形体Ｐ2を成形する場合は、図９（ｂ）に例示されるように、図１の上外パンチ４０を多段パンチとし、その上パンチ群を成形体Ｐ2のフランジ部を成形する上第１パンチ４０１と、ボス部を成形する上第２外パンチ４０Ｂおよび上第２内パンチ４２Ｂとから構成し、上第１パンチ４０１と下第１パンチ３０間の原料粉末を従来から行われているようにトランスファーしてから上記のような成形要領で得ることができる。
【００３８】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ2の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４のパンチ面を、下外パンチ３２のパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、上第１パンチ４０１および前記上第２内パンチ４２Ｂと上第２外パンチ４０Ｂとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下第２内パンチ３４をコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第２外パンチ３２のパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上第２外パンチ４０Ｂを上第２内パンチ４２Ｂと高さが揃うまで降下させ、上第２外パンチ４０Ｂと上第２内パンチ４２Ｂとの各パンチ面が揃った後は、上第１パンチ４０１および上第２外パンチ４０Ｂをさらに降下させるとともに上第２内パンチ４２Ｂを回転させつつ上第２外パンチ４０Ｂと揃えてさらに降下させ、同時に、下第２外パンチ３２をダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第２内パンチ３４を回転させつつ下第２外パンチ３２と揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、上第２内パンチ４２Ｂおよび上第２外パンチ４０Ｂと下第２内パンチ３４Ａおよび下第２外パンチ３２Ａとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ2の軸孔より抜き出される。
【００３９】
また、図８（ｄ）のフランジ部外周部が片側に高くなる凸部分を有する成形体Ｐ3を成形する場合は、図９（ｃ）に例示されるように、図１の下第１パンチ３０を多段パンチとし、その下パンチ群を、フランジ部の高くなった部分（凸部分）を成形する下第１パンチ３０１と、図１の下第１パンチ３０に対応するフランジ部成形用の下第２パンチ３０Ｂと、図１の下第２外パンチ３２に対応するボス部成形用の下第３外パンチ３２Ｂおよび図１の下第２内パンチ３４に対応する下第３内パンチ３４Ｂとから構成し、上記のような成形要領で得ることができる。
【００４０】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ3の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下第３内パンチ３４Ｂのパンチ面を、下第３外パンチ３２のパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、上内パンチ４２と上外パンチ４０とをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下第３内パンチ３４Ｂをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下第３外パンチ３２Ｂのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０を上内パンチ４２と高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０と上内パンチ４２との各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０をさらに降下させるとともに上内パンチ４２を回転させつつ上外パンチ４０と揃えてさらに降下させ、同時に、下第１パンチ３０１と下第３外パンチ３２Ｂをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下第３内パンチ３４Ｂを回転させつつ下第３外パンチ３２Ｂと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、上内パンチ４２および上外パンチ４０と下第３内パンチ３４Ｂおよび下第３外パンチ３２Ｂとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ3の軸孔より抜き出される。
【００４１】
さらに、図８（ｅ）のごとく外周に縦溝ないしは歯溝が形成された歯溝付き成形体Ｐ4を成形する場合は、図９（ｄ）に例示されるように、まず、ダイス１０の型孔を歯溝形状とするとともに、ダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合する上パンチを上外パンチ４０Ｃと上内パンチ４２Ｃに分割するとともに、ダイス１０の型孔と摺動自在に嵌合する下パンチを下外パンチ３２Ｃおよび下内パンチ３４Ｃに分割して構成し、さらに上外パンチ４０Ｃおよび下外パンチ３２Ｃの外周に前記歯溝形状に対応する溝形成を付与するだけで、上記のようにな成形要領で得ることができる。
【００４２】
すなわち、この場合も、雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体Ｐ4の成形方法であって、前記ダイキャビティに対する原料粉末Ｍの充填時には、下内パンチ３４Ｃのパンチ面を、下外パンチ３２Ｃのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填する。圧縮成形時には、前記上内パンチ４２Ｃと、上外パンチ４０Ｃとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、下内パンチ３４Ｃをコアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、ダイス１０に対して相対的に上昇させて、下外パンチ３２Ｃのパンチ面に揃えるとともに、上内パンチ側雌ねじ部４２ａをコアロッド側ねじ部２０ａに嵌合するとともに、コアロッド側ねじ部２０ａに沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末Ｍ内に突出させて予圧縮し、次いで、上外パンチ４０Ｃを上内パンチ４２Ｃと高さが揃うまで降下させ、上外パンチ４０Ｃと上内パンチ４２Ｃとの各パンチ面が揃った後は、上外パンチ４０Ｃをさらに降下させるとともに上内パンチ４２Ｃを回転させつつ上外パンチ４０Ｃと揃えてさらに降下させ、同時に、下外パンチ３２Ｃをダイス１０に対して相対的に上昇させるとともに、下内パンチ３４Ｃを回転させつつ下外パンチ３２Ｃと揃えてダイス１０に対して相対的に上昇させて、成形を行う。また、圧縮成形後の成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の成形体Ｐ4を、上内パンチ４２Ｃおよび上外パンチ４０Ｃと下内パンチ３２Ｃおよび下外パンチ３２Ｃとで挟んだ状態でダイス１０より抜き出した後、図示せぬサーボモータを駆動させ、ウォーム２４を介してウォームホイール２２を回転させる。これにより、コアロッド２０は、雄ねじ部２１ａが雌ねじ部２３ａに対しねじ送りによる回動を伴って下方に移動されて、成形体Ｐ4の軸孔より抜き出される。
【００４３】
なお、以上の変形例以外でも、例えば、図８（ｄ）の場合にフランジ部を同（ｃ）のごとくボス部の中間に配置する成形体形状や、図８（ｂ），同（ｃ），同（ｄ）の場合に外周を同（ｅ）のごとく歯車形状としたり、上記のフランジ部を肉抜き形状としたりする場合等、従来の成形金型装置を上記した要領で改良することで対応可能である。
【００４４】
（変形例５）図１０は、上コアロッドを備えた成形金型装置の一例を図２に対応して示している。この説明では、上記形態と同じ部材および部位に同じ符号を付して重複した記載を省く。すなわち、図１０の成形金型装置は、図１の装置に比べて上コアロッド４８およびそれと関係する構成が変更されている。
【００４５】
上コアロッド４８は、ダイス１０の型孔に望む下端側外周に形成されたねじ部４８ａと、上端側外周に形成された雄ねじ部４９ａとを有している。ねじ部４８ａは、コアロッド２０のねじ部２０ａと同じねじ溝形状をなしている。雄ねじ部４９ａは、コアロッド４８の下端側外周に一段大きい径大部４９を設け、該円径大部４９の外周に形成されている。
【００４６】
また、この構造では、シリンダ兼用保持部材４１Ａが上記形態に比べて流体圧シリンダ４１ａの上側に区画形成された配置空間４１ｂと、更に該配置空間４１ｂの上側に設けられて上パンチプレート４６との間に区画された上配置空間４１ｃとを有している。配置空間４１ｂには、回転駆動手段を構成しているウォームホイール４３が配置空間４１ｂを区画している上下内壁に対し上下のベアリンク機構４５などを介して回動自在に支持されており、上コアロッド４８を、中心に形成した貫通孔から串差し状に挿通している。上配置空間４１ｃには、コアロッド４８を回動支持する回転駆動手段が設けられている。すなわち、この回転駆動手段は、ウォームホイール５０およびウォーム５２からなるウォーム歯車機構の例である。ウォームホイール５０は、中心部に設けられたガイド筒部５１を一体に有しており、配置空間４１ｃを区画している上下内壁に対し上下のベアリング機構５３などを介して回動自在に支持されている。ガイド筒部５１は、雄ねじ部４９ａと螺合する雌ねじ部５１ａを内周に形成している。
【００４７】
そして、ウォームホイール５０は、ガイド筒部５１の雌ねじ部５１ａに対し雄ねじ部４９ａを螺合した状態で上コアロッド４８をねじ送り可能に支持している。ウォーム５２は、ウォームホイール５０に噛み合っていて、図示せぬサーボモータの駆動によりウォームホイール５０を正転ないしは逆転する。この上コアロッド４８は、上内パンチ４２の回転および上下駆動をガイドして、例えば、原料粉末Ｍのはみ出しなどを確実に防いだり圧縮形成を安定して行えるようにする。このように本発明は、請求項で特定される構成を実質的に備えておればよく、細部は上記形態や変形例を参考にして更に変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明形態の成形金型装置例を示す模式図であり、図８（ｂ）の成形体Ｐ1を成形する場合に好適な成形金型装置である。
【図２】図１の成形金型装置を用いて図８（ｂ）の成形体を成形する場合の成形方法のうち、原料粉末の充填状態を示す模式図である。
【図３】図２の粉末充填状態から原料粉末を予圧縮した状態を示する模式図である。
【図４】図３の予圧縮後、更に原料粉末圧縮過程の中間状態を示す模式図である。
【図５】図４の状態から原料粉末の圧縮過程の最終状態を示す模式図である。
【図６】図５の状態から成形体をダイスから抜き出した状態を示す模式図である。
【図７】図６の状態からコアロッドの抜き出しを完了した状態を示す模式図である。
【図８】（ａ）から（ｅ）は本発明に係る雌ねじ部付き軸孔を有した成形体の形状例を示す模式図である。
【図９】（ａ）は図８（ａ）の成形体を、（ｂ）は図８（ｃ）の成形体を、（ｃ）は図８（ｄ）の成形体を、（ｄ）は図８（ｅ）の成形体を成形する場合に好適な成形金型装置をそれぞれ図５に対応して示す要部模式図である。
【図１０】上コアロッドを備えた成形金型装置例を図２に対応して示す模式図である。
【図１１】特許文献１に開示の成形金型装置および成形方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ダイス（１１はダイプレート）
２０…コアロッド（２０ａはねじ部、２１ａは雄ねじ部）
３０，３０１…下第１パンチ
３０Ｂ…下第２パンチ
３２…下第２外パンチ（下外パンチに相当）
３２Ａ，３２Ｃ…下外パンチ
３２Ｂ…下第３外パンチ（下外パンチに相当）
３４…下第２内パンチ（下内パンチに相当し、３４ａは雌ねじ部）
３４Ａ，３４Ｃ…下内パンチ（３４ａは雌ねじ部）
３４Ｂ…下第３内パンチ（下内パンチに相当し、３４ａは雌ねじ部）
２２，５０…ウォームホイール（回転駆動手段）
３５，４３…ウォームホイール（回転駆動手段）
２４，５２…ウォーム（回転駆動手段）
３６，４４…ウォーム（回転駆動手段）
４０，４０Ａ，４０Ｃ…上外パンチ
４０Ｂ…上第２外パンチ
４１，４１Ａ…保持部材（４１ａは流体圧シリンダ、４１ｂと４１ｃは配置空間）
４２，４２Ａ，４２Ｃ…上内パンチ（４２ａは雌ねじ部）
４２Ｂ…上第２内パンチ（４２ａは雌ねじ部）
４０１…上第１パンチ
４８…上コアロッド（４８ａはねじ部、４９ａは雄ねじ部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスの型孔と、下パンチもしくは下パンチ群と、軸孔形成用コアロッドとにより形成されるダイキャビティに、原料粉末を充填し、上パンチもしくは上パンチ群と前記下パンチもしくは下パンチ群により原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体用の成形金型装置であって、
前記コアロッドの上側外周に形成されたねじ部と、
前記コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段と、
前記上パンチもしくは上パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する上パンチを分割形成した上内パンチおよびそれを囲む上外パンチと、
前記上内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、
前記上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段と、
前記下パンチもしくは下パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する下パンチを分割形成した下内パンチおよびそれを囲む下外パンチと、
前記下内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、
前記下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段
とを備えていることを特徴とする雌ねじ部付き軸孔を有する成形体用成形金型装置。
【請求項２】
前記上内パンチの雌ねじ部と摺動自在に嵌合されるよう配置されて、前記コアロッドのねじ部と連続するねじ部を形成している上コアロッドと、前記上コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の雌ねじ部付き軸孔を有する成形体用成形金型装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成形金型装置を用いた雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法であって、
前記ダイキャビティに対する原料粉末の充填時には、前記下内パンチのパンチ面を、前記下外パンチのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填し、
前記圧縮成形時には、前記上内パンチと、前記上外パンチとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、前記下内パンチを前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、前記ダイスに対して相対的に上昇させて、前記下外パンチのパンチ面に揃えるとともに、前記上内パンチ側雌ねじ部を前記コアロッド側ねじ部に嵌合するとともに、前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末内に突出させて予圧縮し、
次いで、前記上外パンチを前記上内パンチと高さが揃うまで降下させ、前記上外パンチと前記上内パンチとの各パンチ面が揃った後は、前記上外パンチをさらに降下させるとともに前記上内パンチを回転させつつ前記上外パンチと揃えてさらに降下させ、同時に、前記下外パンチを前記ダイスに対して相対的に上昇させるとともに、前記下内パンチを回転させつつ前記下外パンチと揃えて前記ダイスに対して相対的に上昇させて、成形を行うことを特徴とする雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【請求項４】
前記圧縮成形後の前記成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の前記成形体を前記上内パンチおよび上外パンチと前記下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態で前記ダイスより抜き出した後、前記コアロッドを回転しながら前記成形体より抜き出すことを特徴とする請求項３に記載の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【請求項５】
請求項２に記載された前記上コアロッドにより前記上内パンチの回転および上下駆動をガイドさせることを特徴とする請求項３または４に記載の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【請求項１】
ダイスの型孔と、下パンチもしくは下パンチ群と、軸孔形成用コアロッドとにより形成されるダイキャビティに、原料粉末を充填し、上パンチもしくは上パンチ群と前記下パンチもしくは下パンチ群により原料粉末を圧縮成形する雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体用の成形金型装置であって、
前記コアロッドの上側外周に形成されたねじ部と、
前記コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段と、
前記上パンチもしくは上パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する上パンチを分割形成した上内パンチおよびそれを囲む上外パンチと、
前記上内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、
前記上内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段と、
前記下パンチもしくは下パンチ群のうち、前記コアロッドと摺接する下パンチを分割形成した下内パンチおよびそれを囲む下外パンチと、
前記下内パンチの内周面に形成されて前記コアロッドの上側外周のねじ部に対して摺動自在に嵌合する雌ねじ部と、
前記下内パンチを支持した状態で回動する回転駆動手段
とを備えていることを特徴とする雌ねじ部付き軸孔を有する成形体用成形金型装置。
【請求項２】
前記上内パンチの雌ねじ部と摺動自在に嵌合されるよう配置されて、前記コアロッドのねじ部と連続するねじ部を形成している上コアロッドと、前記上コアロッドをねじ送り可能な状態で回動する回転駆動手段とを有していることを特徴とする請求項１に記載の雌ねじ部付き軸孔を有する成形体用成形金型装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成形金型装置を用いた雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法であって、
前記ダイキャビティに対する原料粉末の充填時には、前記下内パンチのパンチ面を、前記下外パンチのパンチ面よりも下方に配置した状態で充填し、
前記圧縮成形時には、前記上内パンチと、前記上外パンチとをともに降下させて各パンチのパンチ面を原料粉末に当接させ、前記下内パンチを前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、前記ダイスに対して相対的に上昇させて、前記下外パンチのパンチ面に揃えるとともに、前記上内パンチ側雌ねじ部を前記コアロッド側ねじ部に嵌合するとともに、前記コアロッド側ねじ部に沿って回転させつつ、さらに下降させて前記ダイキャビティ内の原料粉末内に突出させて予圧縮し、
次いで、前記上外パンチを前記上内パンチと高さが揃うまで降下させ、前記上外パンチと前記上内パンチとの各パンチ面が揃った後は、前記上外パンチをさらに降下させるとともに前記上内パンチを回転させつつ前記上外パンチと揃えてさらに降下させ、同時に、前記下外パンチを前記ダイスに対して相対的に上昇させるとともに、前記下内パンチを回転させつつ前記下外パンチと揃えて前記ダイスに対して相対的に上昇させて、成形を行うことを特徴とする雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【請求項４】
前記圧縮成形後の前記成形体の離型時には、前記ダイキャビティ内の前記成形体を前記上内パンチおよび上外パンチと前記下内パンチおよび下外パンチとで挟んだ状態で前記ダイスより抜き出した後、前記コアロッドを回転しながら前記成形体より抜き出すことを特徴とする請求項３に記載の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【請求項５】
請求項２に記載された前記上コアロッドにより前記上内パンチの回転および上下駆動をガイドさせることを特徴とする請求項３または４に記載の雌ねじ部付きの軸孔を有する成形体の成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−８２６２５（Ｐ２０１０−８２６２５Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５１２１７（Ｐ２００８−２５１２１７）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００２３３５７２）日立粉末冶金株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００２３３５７２）日立粉末冶金株式会社 (272)
【Ｆターム（参考）】
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