粉末成形体の成形方法および成形装置
【課題】金型からの粉末成形体の離型を容易にし、金型にカジリが発生することを防止するために、容易にキャビティの内面に潤滑剤を均一に塗布することができる粉末成形体の成形方法を提供する。
【解決手段】上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧してキャビティ６に潤滑剤８を塗布した後、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填し、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスすることにより粉末成形体１を成形する粉末成形体１の成形装置１１であって、キャビティ６に塗布された潤滑剤８をキャビティ６の外部へ流出させるための流出経路Ｑを形成する。
【解決手段】上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧してキャビティ６に潤滑剤８を塗布した後、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填し、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスすることにより粉末成形体１を成形する粉末成形体１の成形装置１１であって、キャビティ６に塗布された潤滑剤８をキャビティ６の外部へ流出させるための流出経路Ｑを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形体の成形方法および成形装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金の製造工程において、焼結の前工程では、金属粉末を金型で圧縮して粉末成形体（圧粉体）が成形される。粉末成形体の成形工程では、金型に形成されるキャビティ（金型面）に金属粉末を充填する前に、キャビティに潤滑剤を塗布しておいて、粉末成形体を離型しやすくした粉末成形体の成形方法が広く採用されている。
【０００３】
従来、キャビティに対する潤滑剤の塗布方法は、竪穴状のキャビティに対して、キャビティの上側開口部からノズルによって潤滑剤の水溶液を噴霧して、キャビティに潤滑剤を塗布する構成としている。しかしながらこのような構成では、キャビティのより深い部位に対しては、噴霧された潤滑剤が到達しにくい。また、キャビティの底部で潤滑剤の流路が行き止まりとなるため、噴霧された潤滑剤がキャビティ内で十分に拡散せず、キャビティ底部の隅々には潤滑剤が行き渡らなかった。
このため、キャビティの内部では潤滑剤の塗布状態が不均一となり、粉末成形体の離型が困難となったり、金型にカジリが発生したりする、という問題が生じていた。
【０００４】
そこで、キャビティに潤滑剤を均一に塗布するための技術が、種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。
係る特許文献１に開示されている従来技術では、キャビティの下面部を形成する下ポンチを、潤滑剤を塗布するタイミングでは下方に下げた状態としておくことにより、金属粉末が充填されるタイミングでキャビティの下面部となる部位の周辺では、均一に潤滑剤を塗布する構成としている。
【０００５】
しかしながら、この手法ではこれ以前の手法と同様に、キャビティの下面部で潤滑剤の流路が行き止まりとなっているため、噴霧された潤滑剤が拡散しにくく、隅々にまで潤滑剤を行き渡らせるためには時間が掛かっていた。また、キャビティの深さが深くなると、この手法でキャビティの下面部に潤滑剤を均一に塗布することが困難となっていた。
【特許文献１】特許第３３０９９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、係る現状を鑑みて成されたものであり、金型からの粉末成形体の離型を容易にし、金型にカジリが発生することを防止するために、容易にキャビティの内面に潤滑剤を均一に塗布することができる粉末成形体の成形方法および成形装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、上型となる上ポンチと、下型となる下ポンチと、側部の型となるダイと、からなる金型によって形成されるキャビティに対して、ノズルから潤滑剤を噴霧することによって、前記キャビティに前記潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、前記キャビティに対して、金属粉末を充填する金属粉末充填工程と、前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスして粉末成形体を成形するプレス成形工程と、を備える粉末成形体の成形方法であって、前記潤滑剤塗布工程より以前に実行され、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成する流出経路形成工程を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記流出経路は、前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、前記流出経路形成工程において、前記下ポンチを前記金属粉末充填工程における前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤が前記流路を通じてキャビティ外部へ流出可能となるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記流路は、前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記流出経路は、前記流出経路形成工程において、前記キャビティ内に整流板を挿入して、該整流板によって、前記キャビティを互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティに分割して、前記流出側キャビティによって、前記流出経路を形成するものである。
【００１２】
請求項５においては、上型となる上ポンチと、下型となる下ポンチと、側部の型となるダイと、からなる金型によって形成されるキャビティに対して、ノズルから潤滑剤を噴霧して前記キャビティに前記潤滑剤を塗布した後、前記キャビティに対して、金属粉末を充填し、前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスすることにより粉末成形体を成形する粉末成形体の成形装置であって、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成したものである。
【００１３】
請求項６においては、前記流出経路は、前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、前記下ポンチを、前記金属粉末を前記キャビティに対して充填する際の前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤を、前記流路を通じてキャビティ外部へ流出させるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記流路は、前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成するものである。
【００１５】
請求項８においては、前記キャビティ内に整流板を挿入することにより前記キャビティを分割して、互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティとを形成し、前記流出側キャビティを前記流出経路として構成したものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を形成することによって、潤滑剤をキャビティに対して均等に塗布することができる。
【００１８】
請求項２においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出流路を容易に形成することができる。
【００１９】
請求項３においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路となる流路を容易に形成することができる。
【００２０】
請求項４においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を容易に形成することができる。
【００２１】
請求項５においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を形成することによって、潤滑剤をキャビティに対して均等に塗布することができる。
【００２２】
請求項６においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出流路を容易に形成することができる。
【００２３】
請求項７においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路となる流路を容易に形成することができる。
【００２４】
請求項８においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の第一実施例に係る金型２による粉末成形体の成形方法について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の第一実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図、図２は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す模式図であり、（ａ）潤滑剤塗布前の状態を示す側面側断面模式図、（ｂ）潤滑剤塗布状態を示す側面側断面模式図、図３は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（金属粉末充填工程）を示す側面側断面模式図、図４は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス前））を示す側面側断面模式図、図５は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス状態））を示す側面側断面模式図である。
【００２６】
図１（ａ）に示す如く、本発明の第一実施例に係る粉末成形体の成形方法において使用する金型２は、上ポンチ３、下ポンチ４、およびダイ５からなり、粉末成形体の成形装置１１における成形部を構成している。
上型となる上ポンチ３の下面部には上型面３ａが形成され、下型となる下ポンチ４の上面部には下型面４ａが形成される。また、ダイ５には、ダイ５を上下方向に貫通する竪穴状の孔部５ａが形成され、該孔部５ａによって、側型面５ｂを形成している。
【００２７】
平面視において、孔部５ａの形状と、上ポンチ３の挿入部３ｂの形状および下ポンチ４の挿入部４ｂの形状は略一致しており、孔部５ａに比して各挿入部３ｂ・４ｂを若干小さめにして、微小なクリアランスを確保しながら、孔部５ａに対して、各挿入部３ｂ・４ｂを挿入することが可能な構成としている。
【００２８】
さらに、ダイ５の下端面５ｅと側型面５ｂによって形成される肩部を部分的に切欠いて、孔部５ａに連通する切欠き部５ｃを形成している。そして、切欠き部５ｃによって、孔部５ａと、ダイ５の外部（即ち、金型２の外部）とを連通する流路Ｐを形成している。
尚、本実施例では、切欠き部５ｃによって、流路Ｐを形成する場合を例示しているが、流路Ｐは、例えば、孔部５ａと、ダイ５の外部（即ち、金型２の外部）とを連通する孔をダイ５に穿設する態様とすることも可能である。
【００２９】
図１（ｂ）に示す如く、ダイ５の孔部５ａに対して、上ポンチ３および下ポンチ４の各挿入部３ｂ・４ｂを挿入して、金型２が組み合わされる。下ポンチ４は、挿入部４ｂが孔部５ａに挿入された状態で上下方向に摺動することが可能であり、少なくとも金属粉末が充填される際の配置となる位置Ａ（以後、金属粉末充填位置Ａと呼ぶ）と、潤滑剤が塗布される際の配置となる位置Ｂ（以降、潤滑剤塗布位置Ｂと呼ぶ）に変位可能な構成としている。
【００３０】
そして、金型２を構成する各部材３・４・５が組み合わされるとき、孔部５ａにおいて、上型面３ａ、下型面４ａ、側型面５ｂによって囲まれる空隙部たるキャビティ６が形成される。すなわち、前記上型面３ａ、下型面４ａ、側型面５ｂはキャビティ面に構成されている。
ただし、キャビティ６は、上ポンチ３が取り外されて、上型面３ａ側が開放される態様となる場合があるため、本説明では、少なくとも、下型面４ａおよび側型面５ｂによって囲まれる空間が形成されている場合であれば、その空間をキャビティ６と呼ぶものとする。
【００３１】
（潤滑剤塗布工程）
本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、まず始めに潤滑剤塗布工程を実施する。
図２（ａ）・（ｂ）に示す如く、潤滑剤塗布工程では、上ポンチ３（図２では図示せず）を孔部５ａから取り外して、キャビティ６の上型面３ａ側が開放された状態とする。これにより、成形装置１１のノズル７によって、キャビティ６の上方から潤滑剤８を噴霧して、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８を塗布することが可能になる。
【００３２】
潤滑剤塗布工程では、下ポンチ４は、金属粉末充填位置Ａに比して低い位置となる潤滑剤塗布位置Ｂに配置され、キャビティ６が下方に拡大される。このキャビティ６が拡大された部位（以後、拡大部６ａと呼ぶ）には、切欠き部５ｃによって形成される流路Ｐが連通している（流路Ｐがダイ５の側型面５ｂに開口している）ため、下ポンチ４が潤滑剤塗布位置Ｂに配置されることによって、キャビティ６内から流路Ｐを介して金型２の下方に連通する、すなわちキャビティ６と金型２の外部とを連通する流出経路Ｑが形成される。
これにより、キャビティ６に塗布された潤滑剤８が流出経路Ｑを通じてキャビティ６外部へ流出可能となる。
尚、本実施例では、下ポンチ４を潤滑剤塗布位置Ｂに変位させて流出経路Ｑを形成する場合を例示しているが、下ポンチ４とダイ５の相対位置を変化させることによって流出経路Ｑを形成することができればよく、例えば、下ポンチ４は静止させておいて、ダイ５を上方に変位させることによって、流出経路Ｑを形成する構成とすることも可能である。
【００３３】
即ち、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法、およびそれに使用する成形装置１１では、流出経路Ｑは、ダイ５に形成され、ダイ５のキャビティ面における、金属粉末充填工程での下ポンチ４のキャビティ面よりも下方位置に開口しており、キャビティ６と金型２の外部とを連通する流路Ｐによって形成され、流出経路形成工程において、下ポンチ４を金属粉末充填工程における下ポンチ４の配置位置（金属粉末充填位置Ａ）に比して下方に変位し、キャビティ６を下方に拡大させて、流路Ｐをダイ５のキャビティ面に開口させることにより、キャビティ６に塗布された潤滑剤８が流路Ｐを通じてキャビティ６の外部へ流出可能となるものである。
これにより、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑを容易に形成することができる。
【００３４】
また、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法およびそれに使用する成形装置１１では、流路Ｐは、ダイ５の下端面５ｅに形成され、キャビティ６の拡大部６ａとダイ５の外部とを連通する切欠き部５ｃによって形成するものである。
これにより、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑとなる流路Ｐを容易に形成することができる。
【００３５】
図２（ｂ）に示す如く、下ポンチ４を潤滑剤塗布位置Ｂに配置した状態で、キャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧する場合、流出経路Ｑから潤滑剤８を排出させながら、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８を塗布することができる。つまり、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法で使用する金型２では、潤滑剤塗布工程において、ノズル７からキャビティ６に噴霧された潤滑剤８の流れが、下ポンチ４によって行き止りとなることがない。
【００３６】
また、孔部５ａのコーナー部は潤滑剤８が塗布されにくい部位となるが、コーナー部の周辺に切欠き部５ｃを形成することによって、コーナー部周辺に潤滑剤８の流れを到達させることが可能となる。つまり、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、切欠き部５ｃの配置や大きさ等を調整することによって、容易に潤滑剤８の塗布状態を調整することができる。
【００３７】
尚、キャビティ６から潤滑剤８を排出する経路を形成するために、下ポンチ４を孔部５ａから抜き去ってしまうことによって、孔部５ａを下方に向けて開放して、排出経路を形成することも可能である。しかしながら、下ポンチ４と孔部５ａのクリアランスが微少であり、抜き去った下ポンチ４を孔部５ａに再度差し込むことが困難となることや、下ポンチ４を孔部５ａに差し込む際に下ポンチ４やダイ５を傷める可能性があること等を考慮すれば、本実施例に示す如く、下ポンチ４を孔部５ａから抜いてしまわずに、切欠き部５ｃを設けることによって流出経路Ｑを確保する構成とするのが、製造工程の短縮や金型の寿命確保の観点等から見てより好ましいと言える。
【００３８】
（金属粉末充填工程）
図３に示す如く、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８が塗布されたキャビティ６に対して、成形装置１１が備えるフィーダー９によって金属粉末１０を供給する。
フィーダー９は、ダイ５の上端面５ｄ上をスライドすることが可能であり、上端面５ｄ上をスライドしながら金属粉末１０を供給することによって、キャビティ６内に均等に金属粉末１０を供給することが可能である。
【００３９】
図４に示す如く、所定量の金属粉末１０がキャビティ６に供給された後、上ポンチ３を再度配置する。このとき上ポンチ３の上型面３ａには予め潤滑剤８を塗布しておく。
これにより、隈なく潤滑剤８が塗布された状態のキャビティ６に対して、金属粉末１０が充填された状態とすることができる。
尚、下ポンチ４を金属粉末充填位置Ａに配置した状態では、キャビティ６（より詳しくは拡大部６ａ）に連通する切欠き部５ｃによる流路Ｐは、下ポンチ４の挿入部４ｂによって封止されているため、流出経路Ｑは形成されない。これにより、キャビティ６に充填される金属粉末１０が、流出経路Ｑから排出されることはない。
【００４０】
（粉末成形体成形工程）
図５に示す如く、上ポンチ３を下方に変位させることによってキャビティ６を縮小させる。そして、キャビティ６内に充填された金属粉末１０（図５には図示せず）をプレスして、粉末成形体１が成形される。
尚、粉末成形体成形工程においては、下ポンチ４は金属粉末充填位置Ａに配置した状態を保持しており、流出経路Ｑは形成されない。つまり、ダイ５に切欠き部５ｃによる流路Ｐを形成した場合であっても、粉末成形体成形工程に影響を及ぼすことはなく、粉末成形体１の品質を確保することができる。
【００４１】
そして、成形された粉末成形体１は、金型２から取り出される。本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、短時間でキャビティ６に隈なく潤滑剤８を塗布することができるため、金型２から粉末成形体１を取り出す際に粉末成形体１と金型２との間で生じる摩擦力が低減され、粉末成形体１の取り出しが容易となって、成形工程が短縮できる。さらに、金型２にカジリが発生することも防止できるため、金型２の長寿命化が図られる。
【００４２】
即ち、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧することによって、キャビティ６に潤滑剤８を塗布する潤滑剤塗布工程と、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填する金属粉末充填工程と、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスして粉末成形体１を成形するプレス成形工程と、を備える粉末成形体１の成形方法であって、潤滑剤塗布工程より以前に実行され、潤滑剤８の流出経路Ｑを形成する流出流路形成工程を備えるものである。
【００４３】
また、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形装置１１は、上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧してキャビティ６に潤滑剤８を塗布した後、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填し、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスすることにより粉末成形体１を成形する粉末成形体１の成形装置１１であって、キャビティ６に塗布された潤滑剤８をキャビティ６の外部へ流出させるための流出経路Ｑを形成したものである。
このように、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑを形成することによって、潤滑剤８をキャビティ６に対して均等に塗布することができる。
【００４４】
次に、本発明の第二実施例に係る金型２２による粉末成形体１の成形方法について、図６、図７を用いて説明する。図６は本発明の第二実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図、図７は本発明の第二実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す側面側断面模式図である。
【００４５】
図６（ａ）に示す如く、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法において使用する金型２２は、上ポンチ２３、下ポンチ２４、およびダイ２５からなり、粉末成形体の成形装置３１における成形部を構成している。
上型となる上ポンチ２３の下面部には上型面２３ａが形成され、下型となる下ポンチ２４の上面部には、下型面２４ａが形成される。また、ダイ２５には、ダイ２５を上下方向に貫通する竪穴状の孔部２５ａが形成され、該孔部２５ａによって、側型面２５ｂを形成している。
【００４６】
平面視において、孔部２５ａの形状と、上ポンチ２３の挿入部２３ｂの形状および下ポンチ２４の挿入部２４ｂの形状は略一致しており、孔部２５ａに比して各挿入部２３ｂ・２４ｂを若干小さめにして、微小なクリアランスを保持しながら、孔部２５ａに対して、各挿入部２３ｂ・２４ｂを挿入することが可能な構成としている。尚、第一実施例に係る金型２を構成するダイ５とは異なり、ダイ２５の下端面２５ｅには、切欠き部を形成していない。
【００４７】
図６（ｂ）に示す如く、孔部２５ａに対して、各ポンチ２３・２４の各挿入部２３ｂ・２４ｂを挿入して、金型２２を組み合わされる。そして、金型２２を構成する各部材２３・２４・２５が組み合わされるとき、上型面２３ａ、下型面２４ａ、側型面２５ｂによって囲まれる空隙部たるキャビティ２６が形成される。すなわち、前記上型面２３ａ、下型面２４ａ、側型面２５ｂはキャビティ面に構成されている。
ただし、キャビティ２６は、上ポンチ２３が取り外されて、上型面２３ａ側が開放される態様となる場合があり、少なくとも、下型面２４ａおよび側型面２５ｂによって囲まれる空間が形成されていれば、その空間をキャビティ２６と呼ぶものとする。
【００４８】
（潤滑剤塗布工程）
本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、まず始めに潤滑剤塗布工程を実施する。
図７に示す如く、潤滑剤塗布工程では、上ポンチ２３（図７では図示せず）を孔部２５ａから取り外した状態として、キャビティ２６の上型面２３ａ側が開放された状態とする。これにより、ノズル７によって、キャビティ２６の上方から潤滑剤８を噴霧して、下型面２４ａや側型面２５ｂに潤滑剤８を塗布することが可能になる。
【００４９】
次に、キャビティ２６に対して、上方から整流板２８を挿入する。さらに本実施例では、孔部２５ａと上端面２５ｄの境界部付近に遮蔽板２９・２９を配置する。
これにより、キャビティ２６は、整流板２８によって、互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割される。このとき、整流板２８は、下端部２８ａがキャビティ２６の底部となる下型面２４ａから離間する深さに挿入されるため、流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂはキャビティ２６の底部において連通している。これにより、流出側キャビティ２６ｂによって、流入側キャビティ２６ａから潤滑剤８が流出する経路となる流出経路Ｒを形成している。
【００５０】
キャビティ２６を整流板２８によって、流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割した状態で、ノズル７によって潤滑剤８を流入側キャビティ２６ａへ噴霧すると、流入側キャビティ２６ａから流出側キャビティ２６ｂへの潤滑剤８の流れができ、流出経路Ｒから潤滑剤８を排出しながら、下型面２４ａや側型面２５ｂに潤滑剤８を塗布することができる。つまり、本発明の第二実施例に係る金型２２では、ノズル７からキャビティ２６に噴霧された潤滑剤８の流れが、下ポンチ２４によって行き止りとなることがない。
【００５１】
また、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、潤滑剤塗布工程の際に下ポンチ２４を下方に変位させる必要はなく、下ポンチ２４は、前述した本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法で示した金属粉末充填位置Ａに相当する一定の位置が保持される。
【００５２】
また、遮蔽板２９・２９は、孔部２５ａと上端面２５ｄの境界部付近に配置され、ノズル７から噴霧された潤滑剤８が上端面２５ｄに付着することを防止する役割を果たしている。これにより、上端面２５ｄに付着して固化した潤滑剤８が、キャビティ２６に充填された金属粉末１０に混入することを防止している。
【００５３】
また、孔部２５ａのコーナー部は潤滑剤８が塗布されにくい部位となるが、整流板２８の形状や挿入位置・深さ等を調整することによって、コーナー部周辺に潤滑剤８の流れを到達させることが可能となる。つまり、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、整流板２８の形状や挿入位置・深さ等を調整することによって、容易に潤滑剤８の塗布状態を調整することができる。
尚、本実施例では、整流板２８をキャビティ２６内に下降させて流出経路Ｒを形成する場合を例示しているが、整流板２８とキャビティ２６の相対位置を変化させることによって流出経路Ｒを形成することができればよく、例えば、整流板２８をキャビティ２６の上方で静止させておいて、下ポンチ２４およびダイ２５を上方に変位させて流出経路Ｒを形成する構成とすることも可能である。
【００５４】
（金属粉末充填工程〜粉末成形体成形工程）
本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、金属粉末充填工程から粉末成形体成形工程に至るまでの各工程は、前述した本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と同様であるので、ここでの説明は割愛するが、粉末成形体成形工程の後、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法によって成形された粉末成形体１は、金型２２から取り出される。
【００５５】
本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、短時間でキャビティ２６に隈なく潤滑剤８を塗布することができるため、金型２２から粉末成形体１を取り出す際に粉末成形体１と金型２２との間で生じる摩擦力が低減され、粉末成形体１の取り出しが容易となって、成形工程が短縮できる。さらに、金型２２にカジリが発生することも防止できるため、金型２２の長寿命化が図られる。
【００５６】
即ち、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、流出経路形成工程において、キャビティ２６内に整流板２８を挿入して、整流板２８によって、キャビティ２６を互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割して、流出側キャビティ２６ｂによって、流出経路Ｒを形成するものである。
【００５７】
また、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形装置３１は、キャビティ２６内に整流板２８を挿入することによりキャビティ２６を分割して、互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂとを形成し、流出側キャビティ２６ｂを流出経路Ｒとして構成したものである。
これにより、キャビティ２６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｒを容易に形成することができる。
【００５８】
また、本実施例では、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法をそれぞれ個別に適用した場合を例示したが、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法を組み合わせて適用することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第一実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図。
【図２】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す模式図であり、（ａ）潤滑剤塗布前の状態を示す側面側断面模式図、（ｂ）潤滑剤塗布状態を示す側面側断面模式図。
【図３】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（金属粉末充填工程）を示す側面側断面模式図。
【図４】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス前））を示す側面側断面模式図。
【図５】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス状態））を示す側面側断面模式図。
【図６】本発明の第二実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図。
【図７】本発明の第二実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す側面側断面模式図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粉末成形体
２ 金型
３ 上ポンチ
４ 下ポンチ
５ ダイ
６ キャビティ
７ ノズル
８ 潤滑剤
１０ 金属粉末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末成形体の成形方法および成形装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金の製造工程において、焼結の前工程では、金属粉末を金型で圧縮して粉末成形体（圧粉体）が成形される。粉末成形体の成形工程では、金型に形成されるキャビティ（金型面）に金属粉末を充填する前に、キャビティに潤滑剤を塗布しておいて、粉末成形体を離型しやすくした粉末成形体の成形方法が広く採用されている。
【０００３】
従来、キャビティに対する潤滑剤の塗布方法は、竪穴状のキャビティに対して、キャビティの上側開口部からノズルによって潤滑剤の水溶液を噴霧して、キャビティに潤滑剤を塗布する構成としている。しかしながらこのような構成では、キャビティのより深い部位に対しては、噴霧された潤滑剤が到達しにくい。また、キャビティの底部で潤滑剤の流路が行き止まりとなるため、噴霧された潤滑剤がキャビティ内で十分に拡散せず、キャビティ底部の隅々には潤滑剤が行き渡らなかった。
このため、キャビティの内部では潤滑剤の塗布状態が不均一となり、粉末成形体の離型が困難となったり、金型にカジリが発生したりする、という問題が生じていた。
【０００４】
そこで、キャビティに潤滑剤を均一に塗布するための技術が、種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。
係る特許文献１に開示されている従来技術では、キャビティの下面部を形成する下ポンチを、潤滑剤を塗布するタイミングでは下方に下げた状態としておくことにより、金属粉末が充填されるタイミングでキャビティの下面部となる部位の周辺では、均一に潤滑剤を塗布する構成としている。
【０００５】
しかしながら、この手法ではこれ以前の手法と同様に、キャビティの下面部で潤滑剤の流路が行き止まりとなっているため、噴霧された潤滑剤が拡散しにくく、隅々にまで潤滑剤を行き渡らせるためには時間が掛かっていた。また、キャビティの深さが深くなると、この手法でキャビティの下面部に潤滑剤を均一に塗布することが困難となっていた。
【特許文献１】特許第３３０９９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、係る現状を鑑みて成されたものであり、金型からの粉末成形体の離型を容易にし、金型にカジリが発生することを防止するために、容易にキャビティの内面に潤滑剤を均一に塗布することができる粉末成形体の成形方法および成形装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、上型となる上ポンチと、下型となる下ポンチと、側部の型となるダイと、からなる金型によって形成されるキャビティに対して、ノズルから潤滑剤を噴霧することによって、前記キャビティに前記潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、前記キャビティに対して、金属粉末を充填する金属粉末充填工程と、前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスして粉末成形体を成形するプレス成形工程と、を備える粉末成形体の成形方法であって、前記潤滑剤塗布工程より以前に実行され、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成する流出経路形成工程を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記流出経路は、前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、前記流出経路形成工程において、前記下ポンチを前記金属粉末充填工程における前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤が前記流路を通じてキャビティ外部へ流出可能となるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記流路は、前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成するものである。
【００１１】
請求項４においては、前記流出経路は、前記流出経路形成工程において、前記キャビティ内に整流板を挿入して、該整流板によって、前記キャビティを互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティに分割して、前記流出側キャビティによって、前記流出経路を形成するものである。
【００１２】
請求項５においては、上型となる上ポンチと、下型となる下ポンチと、側部の型となるダイと、からなる金型によって形成されるキャビティに対して、ノズルから潤滑剤を噴霧して前記キャビティに前記潤滑剤を塗布した後、前記キャビティに対して、金属粉末を充填し、前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスすることにより粉末成形体を成形する粉末成形体の成形装置であって、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成したものである。
【００１３】
請求項６においては、前記流出経路は、前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、前記下ポンチを、前記金属粉末を前記キャビティに対して充填する際の前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、前記キャビティに塗布された前記潤滑剤を、前記流路を通じてキャビティ外部へ流出させるものである。
【００１４】
請求項７においては、前記流路は、前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成するものである。
【００１５】
請求項８においては、前記キャビティ内に整流板を挿入することにより前記キャビティを分割して、互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティとを形成し、前記流出側キャビティを前記流出経路として構成したものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を形成することによって、潤滑剤をキャビティに対して均等に塗布することができる。
【００１８】
請求項２においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出流路を容易に形成することができる。
【００１９】
請求項３においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路となる流路を容易に形成することができる。
【００２０】
請求項４においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を容易に形成することができる。
【００２１】
請求項５においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を形成することによって、潤滑剤をキャビティに対して均等に塗布することができる。
【００２２】
請求項６においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出流路を容易に形成することができる。
【００２３】
請求項７においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路となる流路を容易に形成することができる。
【００２４】
請求項８においては、キャビティから潤滑剤が流出するための流出経路を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の第一実施例に係る金型２による粉末成形体の成形方法について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の第一実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図、図２は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す模式図であり、（ａ）潤滑剤塗布前の状態を示す側面側断面模式図、（ｂ）潤滑剤塗布状態を示す側面側断面模式図、図３は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（金属粉末充填工程）を示す側面側断面模式図、図４は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス前））を示す側面側断面模式図、図５は本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス状態））を示す側面側断面模式図である。
【００２６】
図１（ａ）に示す如く、本発明の第一実施例に係る粉末成形体の成形方法において使用する金型２は、上ポンチ３、下ポンチ４、およびダイ５からなり、粉末成形体の成形装置１１における成形部を構成している。
上型となる上ポンチ３の下面部には上型面３ａが形成され、下型となる下ポンチ４の上面部には下型面４ａが形成される。また、ダイ５には、ダイ５を上下方向に貫通する竪穴状の孔部５ａが形成され、該孔部５ａによって、側型面５ｂを形成している。
【００２７】
平面視において、孔部５ａの形状と、上ポンチ３の挿入部３ｂの形状および下ポンチ４の挿入部４ｂの形状は略一致しており、孔部５ａに比して各挿入部３ｂ・４ｂを若干小さめにして、微小なクリアランスを確保しながら、孔部５ａに対して、各挿入部３ｂ・４ｂを挿入することが可能な構成としている。
【００２８】
さらに、ダイ５の下端面５ｅと側型面５ｂによって形成される肩部を部分的に切欠いて、孔部５ａに連通する切欠き部５ｃを形成している。そして、切欠き部５ｃによって、孔部５ａと、ダイ５の外部（即ち、金型２の外部）とを連通する流路Ｐを形成している。
尚、本実施例では、切欠き部５ｃによって、流路Ｐを形成する場合を例示しているが、流路Ｐは、例えば、孔部５ａと、ダイ５の外部（即ち、金型２の外部）とを連通する孔をダイ５に穿設する態様とすることも可能である。
【００２９】
図１（ｂ）に示す如く、ダイ５の孔部５ａに対して、上ポンチ３および下ポンチ４の各挿入部３ｂ・４ｂを挿入して、金型２が組み合わされる。下ポンチ４は、挿入部４ｂが孔部５ａに挿入された状態で上下方向に摺動することが可能であり、少なくとも金属粉末が充填される際の配置となる位置Ａ（以後、金属粉末充填位置Ａと呼ぶ）と、潤滑剤が塗布される際の配置となる位置Ｂ（以降、潤滑剤塗布位置Ｂと呼ぶ）に変位可能な構成としている。
【００３０】
そして、金型２を構成する各部材３・４・５が組み合わされるとき、孔部５ａにおいて、上型面３ａ、下型面４ａ、側型面５ｂによって囲まれる空隙部たるキャビティ６が形成される。すなわち、前記上型面３ａ、下型面４ａ、側型面５ｂはキャビティ面に構成されている。
ただし、キャビティ６は、上ポンチ３が取り外されて、上型面３ａ側が開放される態様となる場合があるため、本説明では、少なくとも、下型面４ａおよび側型面５ｂによって囲まれる空間が形成されている場合であれば、その空間をキャビティ６と呼ぶものとする。
【００３１】
（潤滑剤塗布工程）
本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、まず始めに潤滑剤塗布工程を実施する。
図２（ａ）・（ｂ）に示す如く、潤滑剤塗布工程では、上ポンチ３（図２では図示せず）を孔部５ａから取り外して、キャビティ６の上型面３ａ側が開放された状態とする。これにより、成形装置１１のノズル７によって、キャビティ６の上方から潤滑剤８を噴霧して、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８を塗布することが可能になる。
【００３２】
潤滑剤塗布工程では、下ポンチ４は、金属粉末充填位置Ａに比して低い位置となる潤滑剤塗布位置Ｂに配置され、キャビティ６が下方に拡大される。このキャビティ６が拡大された部位（以後、拡大部６ａと呼ぶ）には、切欠き部５ｃによって形成される流路Ｐが連通している（流路Ｐがダイ５の側型面５ｂに開口している）ため、下ポンチ４が潤滑剤塗布位置Ｂに配置されることによって、キャビティ６内から流路Ｐを介して金型２の下方に連通する、すなわちキャビティ６と金型２の外部とを連通する流出経路Ｑが形成される。
これにより、キャビティ６に塗布された潤滑剤８が流出経路Ｑを通じてキャビティ６外部へ流出可能となる。
尚、本実施例では、下ポンチ４を潤滑剤塗布位置Ｂに変位させて流出経路Ｑを形成する場合を例示しているが、下ポンチ４とダイ５の相対位置を変化させることによって流出経路Ｑを形成することができればよく、例えば、下ポンチ４は静止させておいて、ダイ５を上方に変位させることによって、流出経路Ｑを形成する構成とすることも可能である。
【００３３】
即ち、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法、およびそれに使用する成形装置１１では、流出経路Ｑは、ダイ５に形成され、ダイ５のキャビティ面における、金属粉末充填工程での下ポンチ４のキャビティ面よりも下方位置に開口しており、キャビティ６と金型２の外部とを連通する流路Ｐによって形成され、流出経路形成工程において、下ポンチ４を金属粉末充填工程における下ポンチ４の配置位置（金属粉末充填位置Ａ）に比して下方に変位し、キャビティ６を下方に拡大させて、流路Ｐをダイ５のキャビティ面に開口させることにより、キャビティ６に塗布された潤滑剤８が流路Ｐを通じてキャビティ６の外部へ流出可能となるものである。
これにより、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑを容易に形成することができる。
【００３４】
また、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法およびそれに使用する成形装置１１では、流路Ｐは、ダイ５の下端面５ｅに形成され、キャビティ６の拡大部６ａとダイ５の外部とを連通する切欠き部５ｃによって形成するものである。
これにより、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑとなる流路Ｐを容易に形成することができる。
【００３５】
図２（ｂ）に示す如く、下ポンチ４を潤滑剤塗布位置Ｂに配置した状態で、キャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧する場合、流出経路Ｑから潤滑剤８を排出させながら、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８を塗布することができる。つまり、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法で使用する金型２では、潤滑剤塗布工程において、ノズル７からキャビティ６に噴霧された潤滑剤８の流れが、下ポンチ４によって行き止りとなることがない。
【００３６】
また、孔部５ａのコーナー部は潤滑剤８が塗布されにくい部位となるが、コーナー部の周辺に切欠き部５ｃを形成することによって、コーナー部周辺に潤滑剤８の流れを到達させることが可能となる。つまり、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、切欠き部５ｃの配置や大きさ等を調整することによって、容易に潤滑剤８の塗布状態を調整することができる。
【００３７】
尚、キャビティ６から潤滑剤８を排出する経路を形成するために、下ポンチ４を孔部５ａから抜き去ってしまうことによって、孔部５ａを下方に向けて開放して、排出経路を形成することも可能である。しかしながら、下ポンチ４と孔部５ａのクリアランスが微少であり、抜き去った下ポンチ４を孔部５ａに再度差し込むことが困難となることや、下ポンチ４を孔部５ａに差し込む際に下ポンチ４やダイ５を傷める可能性があること等を考慮すれば、本実施例に示す如く、下ポンチ４を孔部５ａから抜いてしまわずに、切欠き部５ｃを設けることによって流出経路Ｑを確保する構成とするのが、製造工程の短縮や金型の寿命確保の観点等から見てより好ましいと言える。
【００３８】
（金属粉末充填工程）
図３に示す如く、下型面４ａや側型面５ｂに潤滑剤８が塗布されたキャビティ６に対して、成形装置１１が備えるフィーダー９によって金属粉末１０を供給する。
フィーダー９は、ダイ５の上端面５ｄ上をスライドすることが可能であり、上端面５ｄ上をスライドしながら金属粉末１０を供給することによって、キャビティ６内に均等に金属粉末１０を供給することが可能である。
【００３９】
図４に示す如く、所定量の金属粉末１０がキャビティ６に供給された後、上ポンチ３を再度配置する。このとき上ポンチ３の上型面３ａには予め潤滑剤８を塗布しておく。
これにより、隈なく潤滑剤８が塗布された状態のキャビティ６に対して、金属粉末１０が充填された状態とすることができる。
尚、下ポンチ４を金属粉末充填位置Ａに配置した状態では、キャビティ６（より詳しくは拡大部６ａ）に連通する切欠き部５ｃによる流路Ｐは、下ポンチ４の挿入部４ｂによって封止されているため、流出経路Ｑは形成されない。これにより、キャビティ６に充填される金属粉末１０が、流出経路Ｑから排出されることはない。
【００４０】
（粉末成形体成形工程）
図５に示す如く、上ポンチ３を下方に変位させることによってキャビティ６を縮小させる。そして、キャビティ６内に充填された金属粉末１０（図５には図示せず）をプレスして、粉末成形体１が成形される。
尚、粉末成形体成形工程においては、下ポンチ４は金属粉末充填位置Ａに配置した状態を保持しており、流出経路Ｑは形成されない。つまり、ダイ５に切欠き部５ｃによる流路Ｐを形成した場合であっても、粉末成形体成形工程に影響を及ぼすことはなく、粉末成形体１の品質を確保することができる。
【００４１】
そして、成形された粉末成形体１は、金型２から取り出される。本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、短時間でキャビティ６に隈なく潤滑剤８を塗布することができるため、金型２から粉末成形体１を取り出す際に粉末成形体１と金型２との間で生じる摩擦力が低減され、粉末成形体１の取り出しが容易となって、成形工程が短縮できる。さらに、金型２にカジリが発生することも防止できるため、金型２の長寿命化が図られる。
【００４２】
即ち、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧することによって、キャビティ６に潤滑剤８を塗布する潤滑剤塗布工程と、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填する金属粉末充填工程と、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスして粉末成形体１を成形するプレス成形工程と、を備える粉末成形体１の成形方法であって、潤滑剤塗布工程より以前に実行され、潤滑剤８の流出経路Ｑを形成する流出流路形成工程を備えるものである。
【００４３】
また、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形装置１１は、上型となる上ポンチ３と、下型となる下ポンチ４と、側部の型となるダイ５と、からなる金型２によって形成されるキャビティ６に対して、ノズル７から潤滑剤８を噴霧してキャビティ６に潤滑剤８を塗布した後、キャビティ６に対して、金属粉末１０を充填し、金型２によって、キャビティ６に充填された金属粉末１０をプレスすることにより粉末成形体１を成形する粉末成形体１の成形装置１１であって、キャビティ６に塗布された潤滑剤８をキャビティ６の外部へ流出させるための流出経路Ｑを形成したものである。
このように、キャビティ６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｑを形成することによって、潤滑剤８をキャビティ６に対して均等に塗布することができる。
【００４４】
次に、本発明の第二実施例に係る金型２２による粉末成形体１の成形方法について、図６、図７を用いて説明する。図６は本発明の第二実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図、図７は本発明の第二実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す側面側断面模式図である。
【００４５】
図６（ａ）に示す如く、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法において使用する金型２２は、上ポンチ２３、下ポンチ２４、およびダイ２５からなり、粉末成形体の成形装置３１における成形部を構成している。
上型となる上ポンチ２３の下面部には上型面２３ａが形成され、下型となる下ポンチ２４の上面部には、下型面２４ａが形成される。また、ダイ２５には、ダイ２５を上下方向に貫通する竪穴状の孔部２５ａが形成され、該孔部２５ａによって、側型面２５ｂを形成している。
【００４６】
平面視において、孔部２５ａの形状と、上ポンチ２３の挿入部２３ｂの形状および下ポンチ２４の挿入部２４ｂの形状は略一致しており、孔部２５ａに比して各挿入部２３ｂ・２４ｂを若干小さめにして、微小なクリアランスを保持しながら、孔部２５ａに対して、各挿入部２３ｂ・２４ｂを挿入することが可能な構成としている。尚、第一実施例に係る金型２を構成するダイ５とは異なり、ダイ２５の下端面２５ｅには、切欠き部を形成していない。
【００４７】
図６（ｂ）に示す如く、孔部２５ａに対して、各ポンチ２３・２４の各挿入部２３ｂ・２４ｂを挿入して、金型２２を組み合わされる。そして、金型２２を構成する各部材２３・２４・２５が組み合わされるとき、上型面２３ａ、下型面２４ａ、側型面２５ｂによって囲まれる空隙部たるキャビティ２６が形成される。すなわち、前記上型面２３ａ、下型面２４ａ、側型面２５ｂはキャビティ面に構成されている。
ただし、キャビティ２６は、上ポンチ２３が取り外されて、上型面２３ａ側が開放される態様となる場合があり、少なくとも、下型面２４ａおよび側型面２５ｂによって囲まれる空間が形成されていれば、その空間をキャビティ２６と呼ぶものとする。
【００４８】
（潤滑剤塗布工程）
本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、まず始めに潤滑剤塗布工程を実施する。
図７に示す如く、潤滑剤塗布工程では、上ポンチ２３（図７では図示せず）を孔部２５ａから取り外した状態として、キャビティ２６の上型面２３ａ側が開放された状態とする。これにより、ノズル７によって、キャビティ２６の上方から潤滑剤８を噴霧して、下型面２４ａや側型面２５ｂに潤滑剤８を塗布することが可能になる。
【００４９】
次に、キャビティ２６に対して、上方から整流板２８を挿入する。さらに本実施例では、孔部２５ａと上端面２５ｄの境界部付近に遮蔽板２９・２９を配置する。
これにより、キャビティ２６は、整流板２８によって、互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割される。このとき、整流板２８は、下端部２８ａがキャビティ２６の底部となる下型面２４ａから離間する深さに挿入されるため、流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂはキャビティ２６の底部において連通している。これにより、流出側キャビティ２６ｂによって、流入側キャビティ２６ａから潤滑剤８が流出する経路となる流出経路Ｒを形成している。
【００５０】
キャビティ２６を整流板２８によって、流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割した状態で、ノズル７によって潤滑剤８を流入側キャビティ２６ａへ噴霧すると、流入側キャビティ２６ａから流出側キャビティ２６ｂへの潤滑剤８の流れができ、流出経路Ｒから潤滑剤８を排出しながら、下型面２４ａや側型面２５ｂに潤滑剤８を塗布することができる。つまり、本発明の第二実施例に係る金型２２では、ノズル７からキャビティ２６に噴霧された潤滑剤８の流れが、下ポンチ２４によって行き止りとなることがない。
【００５１】
また、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、潤滑剤塗布工程の際に下ポンチ２４を下方に変位させる必要はなく、下ポンチ２４は、前述した本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法で示した金属粉末充填位置Ａに相当する一定の位置が保持される。
【００５２】
また、遮蔽板２９・２９は、孔部２５ａと上端面２５ｄの境界部付近に配置され、ノズル７から噴霧された潤滑剤８が上端面２５ｄに付着することを防止する役割を果たしている。これにより、上端面２５ｄに付着して固化した潤滑剤８が、キャビティ２６に充填された金属粉末１０に混入することを防止している。
【００５３】
また、孔部２５ａのコーナー部は潤滑剤８が塗布されにくい部位となるが、整流板２８の形状や挿入位置・深さ等を調整することによって、コーナー部周辺に潤滑剤８の流れを到達させることが可能となる。つまり、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、整流板２８の形状や挿入位置・深さ等を調整することによって、容易に潤滑剤８の塗布状態を調整することができる。
尚、本実施例では、整流板２８をキャビティ２６内に下降させて流出経路Ｒを形成する場合を例示しているが、整流板２８とキャビティ２６の相対位置を変化させることによって流出経路Ｒを形成することができればよく、例えば、整流板２８をキャビティ２６の上方で静止させておいて、下ポンチ２４およびダイ２５を上方に変位させて流出経路Ｒを形成する構成とすることも可能である。
【００５４】
（金属粉末充填工程〜粉末成形体成形工程）
本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、金属粉末充填工程から粉末成形体成形工程に至るまでの各工程は、前述した本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と同様であるので、ここでの説明は割愛するが、粉末成形体成形工程の後、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法によって成形された粉末成形体１は、金型２２から取り出される。
【００５５】
本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法では、短時間でキャビティ２６に隈なく潤滑剤８を塗布することができるため、金型２２から粉末成形体１を取り出す際に粉末成形体１と金型２２との間で生じる摩擦力が低減され、粉末成形体１の取り出しが容易となって、成形工程が短縮できる。さらに、金型２２にカジリが発生することも防止できるため、金型２２の長寿命化が図られる。
【００５６】
即ち、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法においては、流出経路形成工程において、キャビティ２６内に整流板２８を挿入して、整流板２８によって、キャビティ２６を互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂに分割して、流出側キャビティ２６ｂによって、流出経路Ｒを形成するものである。
【００５７】
また、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形装置３１は、キャビティ２６内に整流板２８を挿入することによりキャビティ２６を分割して、互いに連通する流入側キャビティ２６ａと流出側キャビティ２６ｂとを形成し、流出側キャビティ２６ｂを流出経路Ｒとして構成したものである。
これにより、キャビティ２６から潤滑剤８が流出するための流出経路Ｒを容易に形成することができる。
【００５８】
また、本実施例では、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法をそれぞれ個別に適用した場合を例示したが、本発明の第一実施例に係る粉末成形体１の成形方法と、本発明の第二実施例に係る粉末成形体１の成形方法を組み合わせて適用することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第一実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図。
【図２】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す模式図であり、（ａ）潤滑剤塗布前の状態を示す側面側断面模式図、（ｂ）潤滑剤塗布状態を示す側面側断面模式図。
【図３】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（金属粉末充填工程）を示す側面側断面模式図。
【図４】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス前））を示す側面側断面模式図。
【図５】本発明の第一実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（プレス成形工程（プレス状態））を示す側面側断面模式図。
【図６】本発明の第二実施例に係る金型を備える成形装置を示す模式図であり、（ａ）金型を分解した状態の側面側断面模式図、（ｂ）金型を組み合わせた状態の側面側断面模式図。
【図７】本発明の第二実施例に係る金型による粉末成形体の成形工程（潤滑剤塗布工程）を示す側面側断面模式図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 粉末成形体
２ 金型
３ 上ポンチ
４ 下ポンチ
５ ダイ
６ キャビティ
７ ノズル
８ 潤滑剤
１０ 金属粉末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型となる上ポンチと、
下型となる下ポンチと、
側部の型となるダイと、
からなる金型によって形成されるキャビティに対して、
ノズルから潤滑剤を噴霧することによって、
前記キャビティに前記潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、
前記キャビティに対して、金属粉末を充填する金属粉末充填工程と、
前記金型によって、
前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスして粉末成形体を成形するプレス成形工程と、
を備える粉末成形体の成形方法であって、
前記潤滑剤塗布工程より以前に実行され、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成する流出経路形成工程を備える、
ことを特徴とする粉末成形体の成形方法。
【請求項２】
前記流出経路は、
前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、
前記流出経路形成工程において、
前記下ポンチを前記金属粉末充填工程における前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤が前記流路を通じてキャビティ外部へ流出可能となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項３】
前記流路は、
前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項４】
前記流出経路は、
前記流出経路形成工程において、
前記キャビティ内に整流板を挿入して、
該整流板によって、
前記キャビティを互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティに分割して、
前記流出側キャビティによって、
前記流出経路を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項５】
上型となる上ポンチと、
下型となる下ポンチと、
側部の型となるダイと、
からなる金型によって形成されるキャビティに対して、
ノズルから潤滑剤を噴霧して前記キャビティに前記潤滑剤を塗布した後、
前記キャビティに対して、金属粉末を充填し、
前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスすることにより粉末成形体を成形する粉末成形体の成形装置であって、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成した、
ことを特徴とする粉末成形体の成形装置。
【請求項６】
前記流出経路は、
前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、
前記下ポンチを、前記金属粉末を前記キャビティに対して充填する際の前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤を、前記流路を通じてキャビティ外部へ流出させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の粉末成形体の成形装置。
【請求項７】
前記流路は、
前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の粉末成形体の成形装置。
【請求項８】
前記キャビティ内に整流板を挿入することにより前記キャビティを分割して、
互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティとを形成し、
前記流出側キャビティを前記流出経路として構成した、
ことを特徴とする請求項５に記載の粉末成形体の成形装置。
【請求項１】
上型となる上ポンチと、
下型となる下ポンチと、
側部の型となるダイと、
からなる金型によって形成されるキャビティに対して、
ノズルから潤滑剤を噴霧することによって、
前記キャビティに前記潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布工程と、
前記キャビティに対して、金属粉末を充填する金属粉末充填工程と、
前記金型によって、
前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスして粉末成形体を成形するプレス成形工程と、
を備える粉末成形体の成形方法であって、
前記潤滑剤塗布工程より以前に実行され、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成する流出経路形成工程を備える、
ことを特徴とする粉末成形体の成形方法。
【請求項２】
前記流出経路は、
前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、
前記流出経路形成工程において、
前記下ポンチを前記金属粉末充填工程における前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤が前記流路を通じてキャビティ外部へ流出可能となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項３】
前記流路は、
前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項４】
前記流出経路は、
前記流出経路形成工程において、
前記キャビティ内に整流板を挿入して、
該整流板によって、
前記キャビティを互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティに分割して、
前記流出側キャビティによって、
前記流出経路を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉末成形体の成形方法。
【請求項５】
上型となる上ポンチと、
下型となる下ポンチと、
側部の型となるダイと、
からなる金型によって形成されるキャビティに対して、
ノズルから潤滑剤を噴霧して前記キャビティに前記潤滑剤を塗布した後、
前記キャビティに対して、金属粉末を充填し、
前記金型によって、前記キャビティに充填された前記金属粉末をプレスすることにより粉末成形体を成形する粉末成形体の成形装置であって、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤をキャビティ外部へ流出させるための流出経路を形成した、
ことを特徴とする粉末成形体の成形装置。
【請求項６】
前記流出経路は、
前記ダイに形成され、前記ダイのキャビティ面における、前記金属粉末充填工程での前記下ポンチのキャビティ面よりも下方位置に開口しており、前記キャビティと前記金型の外部とを連通する流路によって形成され、
前記下ポンチを、前記金属粉末を前記キャビティに対して充填する際の前記下ポンチの配置位置に比して下方に変位し、前記キャビティを下方に拡大させて、前記流路を前記ダイのキャビティ面に開口させることにより、
前記キャビティに塗布された前記潤滑剤を、前記流路を通じてキャビティ外部へ流出させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の粉末成形体の成形装置。
【請求項７】
前記流路は、
前記ダイの下面に形成され、前記キャビティの拡大された部位と前記ダイの外部とを連通する切欠き部によって形成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の粉末成形体の成形装置。
【請求項８】
前記キャビティ内に整流板を挿入することにより前記キャビティを分割して、
互いに連通する流入側キャビティと流出側キャビティとを形成し、
前記流出側キャビティを前記流出経路として構成した、
ことを特徴とする請求項５に記載の粉末成形体の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９４６８８（Ｐ２０１０−９４６８８Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５６６５（Ｐ２００８−２６５６６５）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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