特許 6381036 温間サイジング設備および温間サイジング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6381036

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】温間サイジング設備および温間サイジング方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/24 20060101AFI20180820BHJP

   C22C 38/00 20060101ALN20180820BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/24 101Z

   B22F3/24 B

   !C22C38/00 304

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-19034(P2015-19034)

(22)【出願日】2015年2月3日

(65)【公開番号】特開2016-141847(P2016-141847A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2017年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】593016411

【氏名又は名称】住友電工焼結合金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100112575

【弁理士】

【氏名又は名称】田川 孝由

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(72)【発明者】

【氏名】戸田 久夫

(72)【発明者】

【氏名】栄田 壮亮

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２１９７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３７５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１３８６１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／００−３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅ１点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化する加熱炉と、
その加熱炉から焼結体を受け入れ、その焼結体をＡｅ１点よりも高い温度からＡｅ１点よりも低くかつマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い温度までパーライトが析出しない冷却速度で急冷する急冷装置と、
その急冷装置から焼結体を受け入れ、Ｍｓ点よりも高温の前記焼結体をＭｓ点よりも低温の金型で圧縮することで前記焼結体の寸法矯正と前記焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なうプレス装置と、
前記プレス装置から排出された焼結体を常温のスタッキング部に順に積み上げるスタッキング装置と、
前記プレス装置の下流側、かつ、前記スタッキング部の上流側に配置され、前記プレス装置から排出された焼結体に常温かそれよりも低温の冷却ガスを吹き付けながらその焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送する冷却搬送装置と、
を有する温間サイジング設備。

【請求項2】

前記冷却搬送装置は、
前記焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送するコンベヤと、
そのコンベヤによる焼結体の搬送経路を覆うように設けられたコンベヤカバーと、
そのコンベヤカバー内に前記冷却ガスを送り込む冷却ガス供給装置と、
を有する請求項１に記載の温間サイジング設備。

【請求項3】

鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅ１点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化するオーステナイト化工程と、
そのオーステナイト化工程の後、前記焼結体をＡｅ１点よりも高い温度からＡｅ１点よりも低くかつマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い温度までパーライトが析出しない冷却速度で急冷する急冷工程と、
その急冷工程の後、Ｍｓ点よりも高温の前記焼結体をＭｓ点よりも低温の金型で圧縮することで前記焼結体の寸法矯正と前記焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なう温間サイジング工程と、
その温間サイジング工程の後、焼結体を常温のスタッキング部に順に積み上げるスタッキング工程と、
前記温間サイジング工程の後、前記スタッキング工程の前に、前記プレス装置から排出された焼結体に常温かそれよりも低温の冷却ガスを吹き付けながらその焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送する冷却搬送工程と、
を有する温間サイジング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高精度かつ高硬度の焼結体を製造する温間サイジング設備および温間サイジング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削加工を行なわずに最終形状またはそれに近い形状の製品を得る方法として、粉末冶金法が知られている。粉末冶金法は、一般に、鉄系の粉末材料を金型で圧縮することにより粉末成形体を成形し、その後、粉末成形体を加熱することで鉄系焼結体を得る方法である。この方法によれば、製品形状を金型で成形するので、複雑な形状の製品を経済的に量産することができる。

【0003】

また、高い寸法精度をもつ焼結体を得るために、上記のようにして得られた焼結体を金型で再圧縮して寸法矯正を行なう技術（いわゆるサイジング）が知られている。このサイジングを行なうと、圧粉成形体を焼結するときの加熱によって生じる寸法低下の影響を排除し、高い寸法精度をもつ焼結体を得ることが可能となる。

【0004】

また、焼結体の硬度を高めるために、焼入れや焼戻し等の熱処理を焼結体に施す方法が知られている。

【0005】

ところで、高精度かつ高硬度の焼結体を得る方法として、焼結体にサイジングを行ない、その後、焼結体に熱処理を施す方法が考えられる。しかし、このようにすると、サイジングした際に焼結体の内部に生じる残留応力が、その後の熱処理によって解放され、焼結体の寸法精度が低下してしまう。そのため、高い寸法精度を得るためには、サイジングと熱処理を経た後の焼結品に切削加工を行なわなければならないという問題があった。

【0006】

この問題を解決するために、本願の出願人は、特許文献１に記載の技術（いわゆる温間サイジング）を提案している。この温間サイジングは、マルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）が５０〜３５０℃の温度域にある鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅｌ点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化した後、その焼結体をＡｅ１点よりも低くかつＭｓ点よりも高い温度まで急冷して取り出し、その焼結体を金型で圧縮し、この金型での圧縮によって焼結体の寸法矯正と焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なう方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３５１７９１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、本願の発明者は、上記の温間サイジングで多数の焼結体を製造したときに、金型の温度や圧力などの条件が同一であるにもかかわらず、得られる焼結体の寸法に微小なばらつき（プラスマイナス１０μｍ程度のばらつき）が存在することが分かった。

【0009】

そして、この焼結体の寸法のばらつきの原因を発明者が調査したところ、温間サイジングのプレス装置から排出された焼結体をスタッキング装置で積み上げたときに、その焼結体が一番下の位置にあるか、下から２段目以上の位置にあるかによって冷却速度の違いが生じ、それが原因で焼結体の寸法のばらつきが生じていることを見出した。

【0010】

すなわち、温間サイジングのプレス装置から焼結体が排出されるとき、焼結体の温度は常温よりも高い温度（例えば９０℃程度）である。一方、プレス装置から排出された焼結体を積み上げるスタッキング装置では、焼結体を所定の複数段（例えば７段）積み上げるごとに、位置をずらして再び１段目から積み上げるという方法で、スタッキング部に対する焼結体の積み上げが行なわれるが、このスタッキング部の温度は常温である。

【0011】

ここで、スタッキング部に積み上げられた焼結体のうち、１番下の位置にある焼結体は、常温のスタッキング部に直接接触するため、温間サイジングのプレス装置から排出されてから比較的急速に常温まで冷却されることとなる。

【0012】

一方、スタッキング部に積み上げられた焼結体のうち、下から２段目以上の位置にある焼結体は、その下の焼結体の上に乗っているので、スタッキング部に直接接触しない。そのため、温間サイジングのプレス装置から排出されてから比較的ゆっくりと常温まで冷却されることになる。

【0013】

このように、温間サイジングのプレス装置から排出された焼結体をスタッキング部に順に積み上げたときに、１番下の位置にある焼結体と、下から２段目以上の位置にある焼結体とで、常温に至るまでの冷却速度が異なる。そして、このスタッキング部での冷却速度の違いによって、焼結体の寸法のばらつきが生じていることが分かった。

【0014】

本発明は、高精度かつ高硬度の焼結体を安定して製造可能な温間サイジング設備を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一態様に係る温間サイジング設備は、
鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅ１点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化する加熱炉と、
その加熱炉から焼結体を受け入れ、その焼結体をＡｅ１点よりも高い温度からＡｅ１点よりも低くかつマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い温度までパーライトが析出しない冷却速度で急冷する急冷装置と、
その急冷装置から焼結体を受け入れ、Ｍｓ点よりも高温の前記焼結体をＭｓ点よりも低温の金型で圧縮することで前記焼結体の寸法矯正と前記焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なうプレス装置と、
前記プレス装置から排出された焼結体を常温のスタッキング部に順に積み上げるスタッキング装置と、
前記プレス装置の下流側、かつ、前記スタッキング部の上流側に配置され、前記プレス装置から排出された焼結体に常温かそれよりも低温の冷却ガスを吹き付けながらその焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送する冷却搬送装置と、
を有する温間サイジング設備である。

【発明の効果】

【0016】

上記によれば、高精度かつ高硬度の焼結体を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法で温間サイジングを行なう焼結体の一例を示す図である。

【図2】図１のII−II線に沿った断面図である。

【図3】本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法で温間サイジングを行なう焼結体の他の例を示す図である。

【図4】図３のIV−IV線に沿った断面図である。

【図5】本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法で製造したインナーロータと、本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法で製造したアウターロータとで内接歯車式ポンプを組み立てた状態を示す図である。

【図6】本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備を示す平面図である。

【図7】図６に示す冷却搬送装置およびスタッキング装置の拡大平面図である。

【図8】図７に示す冷却搬送装置およびスタッキング装置を正面から見た断面図である。

【図9】図６に示す冷却搬送装置で冷風を吹き付けながら搬送したインナーロータ（焼結体）をスタッキング部に積み上げたときに、その最上段、中段、最下段のインナーロータについて、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯の間に形成されるチップクリアランスの大きさ（単位μｍ）を測定した結果を示すグラフである。

【図10】図６に示す冷却搬送装置で冷風の吹き付けを行なわずにそのまま搬送したインナーロータ（焼結体）をスタッキング部に積み上げたときに、その最上段、中段、最下段のインナーロータについて、インナーロータの外歯とアウターロータの内歯の間に形成されるチップクリアランスの大きさ（単位μｍ）を測定した結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［本発明の実施形態の説明］
（１）本発明の一態様に係る温間サイジング設備は、
鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅ１点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化する加熱炉と、
その加熱炉から焼結体を受け入れ、その焼結体をＡｅ１点よりも高い温度からＡｅ１点よりも低くかつマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い温度までパーライトが析出しない冷却速度で急冷する急冷装置と、
その急冷装置から焼結体を受け入れ、Ｍｓ点よりも高温の前記焼結体をＭｓ点よりも低温の金型で圧縮することで前記焼結体の寸法矯正と前記焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なうプレス装置と、
前記プレス装置から排出された焼結体を常温のスタッキング部に順に積み上げるスタッキング装置と、
前記プレス装置の下流側、かつ、前記スタッキング部の上流側に配置され、前記プレス装置から排出された焼結体に常温かそれよりも低温の冷却ガスを吹き付けながらその焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送する冷却搬送装置と、
を有する温間サイジング設備である。
このようにすると、焼結体がプレス装置から排出されてからスタッキング部に到達するまでの間に、冷却搬送装置によって焼結体が冷却されるので、スタッキング部に到達したときの焼結体の温度が十分に低い温度となる。そのため、焼結体をスタッキング部に順に積み上げたときに、１番下の位置にある焼結体と、下から２段目以上の位置にある焼結体とで、焼結体の寸法のばらつきが生じにくい。したがって、高精度かつ高硬度の焼結体を安定して製造することができる。
（２）前記冷却搬送装置として、以下の構成のものを採用することができる。
前記焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送するコンベヤと、
そのコンベヤによる焼結体の搬送経路を覆うように設けられたコンベヤカバーと、
そのコンベヤカバー内に前記冷却ガスを送り込む冷却ガス供給装置とを有する。
（３）また、本発明の一態様に係る温間サイジング方法として、以下の構成のものを提供する。
鉄系焼結体をオーステナイト化温度（Ａｅ１点）よりも高い温度に加熱してオーステナイト化するオーステナイト化工程と、
そのオーステナイト化工程の後、前記焼結体をＡｅ１点よりも高い温度からＡｅ１点よりも低くかつマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）よりも高い温度までパーライトが析出しない冷却速度で急冷する急冷工程と、
その急冷工程の後、Ｍｓ点よりも高温の前記焼結体をＭｓ点よりも低温の金型で圧縮することで前記焼結体の寸法矯正と前記焼結体のマルテンサイト変態とを同時に行なう温間サイジング工程と、
その温間サイジング工程の後、前記焼結体を常温のスタッキング部に順に積み上げるスタッキング工程と、
前記温間サイジング工程の後、前記スタッキング工程の前に、前記プレス装置から排出された焼結体に常温かそれよりも低温の冷却ガスを吹き付けながらその焼結体を前記スタッキング部に向けて搬送する冷却搬送工程と、
を有する温間サイジング方法。

【0019】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0020】

図１、図２に、本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備および温間サイジング方法で温間サイジングを行なう焼結体１を示す。この焼結体１は、鉄系の粉末材料を金型で圧縮することにより粉末成形体を成形し、その後、粉末成形体を加熱することで得られる鉄系焼結体である。粉末成形体を構成する粉末材料としては、３．５〜４．５質量％のニッケルと、１．２〜１．８質量％の銅と、０．３〜０．７質量％のモリブデンと、０．５〜０．９質量％の炭素と、残部の鉄とを含有する組成のものを用いることができる。

【0021】

焼結体１は、７２０〜７８０℃の温度域にオーステナイト化温度（Ａｅ１点）を有し、このＡｅ１点よりも低温の５０〜３５０℃（例えば１５０〜２００℃）の温度域にマルテンサイト変態開始温度（Ｍｓ点）を有する。

【0022】

焼結体１は、外径よりも小さい厚みをもつ扁平な形状とされている。この焼結体１に後述の温間サイジングを行なうと、高精度かつ高硬度の焼結体として、図５に示す内接歯車式ポンプのインナーロータ２を得ることができる。また、図１、図２に示す焼結体１にかえて、図３、図４に示す焼結体１に温間サイジングを行なってもよい。図３、図４に示す焼結体１に温間サイジングを行なうと、高精度かつ高硬度の焼結体として、図５に示す内接歯車式ポンプのアウターロータ３を得ることができる。

【0023】

図５に示す内接歯車式ポンプは、環状のアウターロータ３と、アウターロータ３の内側に配置されるインナーロータ２とからなる。アウターロータ３の内周には、径方向内方に突出する内歯４が周方向に等ピッチに形成されている。インナーロータ２の外周には、径方向外方に突出する外歯５が周方向に等ピッチに形成されている。アウターロータ３の内歯４の歯数は、インナーロータ２の外歯５の歯数よりも１つ多い。インナーロータ２の軸方向の両側面６は平坦面とされている。アウターロータ３の軸方向の両側面７も平坦面とされている。

【0024】

このインナーロータ２およびアウターロータ３は、インナーロータ２の外歯５とアウターロータ３の内歯４の間に形成されるチップクリアランスｔが数十μｍ（例えば２０〜３０μｍ程度）となるようにきわめて高い寸法精度が要求される。また、インナーロータ２の軸方向側面６およびアウターロータ３の軸方向側面７は摺動支持されるため、インナーロータ２およびアウターロータ３はきわめて高い耐摩耗性が要求される。

【0025】

図６に本発明の実施形態にかかる温間サイジング設備を示す。この温間サイジング設備は、上流側から下流側に向かって順に、加熱炉１０、急冷装置１１、中間搬送装置１２、プレス装置１３、冷却搬送装置１４、スタッキング装置１５を有する。

【0026】

加熱炉１０は、焼結体１のＡｅ１点よりも高い温度（例えば８００〜９００℃の範囲の温度）に保持された加熱室１６と、その加熱室１６を貫通するように設けられた金属製のメッシュベルトコンベヤ１７とを有する。メッシュベルトコンベヤ１７は、上流側から順次供給される焼結体１を加熱室１６の入口１６ａから加熱室１６の内部を通って加熱室１６の出口１６ｂに搬送する。メッシュベルトコンベヤ１７は、焼結体１の移動と停止を交互に行なうピッチ送りで駆動される。

【0027】

急冷装置１１は、油槽１８と、加熱炉１０から油槽１８に焼結体１を投入する投入装置１９と、油槽１８から焼結体１を取り出す取り出し装置２０とを有する。油槽１８には、焼結体１を冷却するための油が溜められている。油槽１８内の油の温度は、焼結体１のＡｅ１点よりも低くかつＭｓ点よりも低い温度に保持されている。

【0028】

中間搬送装置１２は、急冷装置１１から取り出された焼結体１をプレス装置１３に搬送する搬送機構である。中間搬送装置１２は、焼結体１の搬送経路を覆うカバー２１と、そのカバー２１内に熱風を送り込む熱風発生器２２とを有する。この熱風発生器２２で発生する熱風により、焼結体１の搬送経路の雰囲気を常温よりも高い温度に保ち、搬送途中の焼結体１の温度低下を抑えることが可能となっている。

【0029】

プレス装置１３は、焼結体１に対応した形状をもつ金型２３と、金型２３を強制冷却する金型冷却機構２４とを有する。金型冷却機構２４は、金型２３の内部に形成された冷却水路に冷却水を送り込む装置である。この金型冷却機構２４から金型２３に送り込まれる冷却水で金型２３を冷却することにより、上流側から順に送り込まれる焼結体１を金型２３によって連続して圧縮したときの金型２３の温度上昇を防止し、焼結体１を圧縮する直前の金型２３の温度を焼結体１のＭｓ点よりも低い温度に保持することが可能となっている。

【0030】

冷却搬送装置１４は、プレス装置１３から排出された焼結体１を、スタッキング装置１５のスタッキング部２５に向けて搬送するコンベヤ２６と、そのコンベヤ２６による焼結体１の搬送経路を覆うように設けられたコンベヤカバー２７と、そのコンベヤカバー２７内に冷却ガスを送り込む冷却ガス供給装置２８とを有する。冷却搬送装置１４は、冷却ガス供給装置２８で焼結体１に冷却ガスを吹き付けながら、その焼結体１をコンベヤ２６でスタッキング部２５に向けて搬送する。

【0031】

図７、図８に示すように、コンベヤ２６は、プレス装置１３の側に配置されたテールプーリ３０と、スタッキング装置１５の側に配置されたヘッドプーリ３１と、テールプーリ３０とヘッドプーリ３１の間に掛け渡されたコンベヤベルト３２と、テールプーリ３０およびヘッドプーリ３１を支持するコンベヤフレーム３３とを有する。コンベヤフレーム３３には、テールプーリ３０を回転駆動する電動モータ３４（図７参照）が取り付けられている。コンベヤベルト３２は、焼結体１との接触面が樹脂で形成された樹脂ベルトを用いると焼結体１に傷が付くのを防止することができる。このような樹脂ベルトとしては、樹脂製の平板状の多数のリンクを継手ピンを介して回動可能に連結したチェーンタイプのものが挙げられる。チェーンタイプのベルトを用いる場合、テールプーリ３０とヘッドプーリ３１は、外周に歯をもつスプロケットタイプのものを使用する。

【0032】

コンベヤカバー２７は、コンベヤ２６の入口側と出口側とに焼結体１の通過を許容する開口３５を有し、それ以外の箇所を覆う形状とされている。冷却ガス供給装置２８は、コンベヤ２６で搬送中の焼結体１よりも低温（具体的には常温かそれよりも低温）の冷却ガスを発生する冷却ガス発生器３６（図６参照）と、冷却ガス発生器３６で発生した冷却ガスをコンベヤカバー２７内に導入する冷却ガス導入路３７とを有する。冷却ガスは例えば空気である。常温とは１５〜２５℃である。

【0033】

スタッキング装置１５は、水平円板状のスタッキング部２５と、焼結体１を持ち上げてスタッキング部２５に積み上げる持ち上げ搬送装置３８とを有する。

【0034】

図８に示すように、持ち上げ搬送装置３８は、焼結体１の外周を把持するチャック部４０と、チャック部４０を上下に移動させる昇降駆動装置４１と、チャック部４０を水平に移動させる水平駆動装置４２とを有する。スタッキング部２５の下側には、スタッキング部２５を回転駆動する回転駆動装置４３が設けられている。回転駆動装置４３は、スタッキング部２５を間欠的に回転させる（ピッチ送り）。

【0035】

スタッキング装置１５は、スタッキング部２５の外周に沿って周壁４４を有し、この周壁４４でスタッキング部２５に積み上げられた焼結体１の崩れを防止するようになっている。周壁４４は、スタッキング装置１５のベースフレーム４５に固定して取り付けられている。また、周壁４４には、スタッキング部２５の回転に伴って周方向に移動する焼結体１の山をスタッキング部２５の内径側に案内するガイド板４６（図７参照）が連設されている。

【0036】

次に、上述の温間サイジング設備を用いた温間サイジング方法の一例を説明する。

【0037】

＜オーステナイト化工程＞
上流側から加熱炉１０のメッシュベルトコンベヤ１７に焼結体１が順次供給される。メッシュベルトコンベヤ１７上の焼結体１は、加熱室１６を通過することによりＡｅ１点よりも高い温度に加熱してオーステナイト化される。

【0038】

＜急冷工程＞
焼結体１は加熱炉１０から排出され、急冷装置１１に受け入れられる。急冷装置１１に受け入れられた焼結体１は、油槽１８に浸漬することで、Ａｅ１点よりも高い温度から、Ａｅ１点よりも低くかつＭｓ点よりも高い温度まで急冷される。このときの焼結体１の冷却速度は、パーライトが析出しない速度（すなわち同速度を維持してＭｓ点よりも低い温度まで冷却した場合に、焼結体１の組織がパーライトにならずにマルテンサイトになる冷却速度）である。

【0039】

＜温間サイジング工程＞
急冷工程の後、焼結体１は中間搬送装置１２で急冷装置１１からプレス装置１３に搬送される。プレス装置１３が焼結体１を受け入れるとき、焼結体１の温度は、Ａｅ１点よりも低くかつＭｓ点よりも高い温度（例えばＭｓ点が１５０〜２００℃の範囲にある焼結体１の場合、２２０〜２８０℃程度）である。プレス装置１３は、焼結体１を金型２３で圧縮することで焼結体１を塑性変形させ、焼結体１の寸法矯正を行なう。このとき、金型２３で焼結体１を圧縮するときの加圧力によって焼結体１のＭｓ点が一時的に上昇するとともに、金型２３と焼結体１の接触面間の熱伝導によって焼結体１が急冷されるため、焼結体１の組織がマルテンサイト変態する。

【0040】

＜冷却搬送工程＞
プレス装置１３から排出された焼結体１は、冷却搬送装置１４で冷却ガスを吹き付けながらスタッキング部２５に向けて搬送される。プレス装置１３から排出された直後の焼結体１の温度は、例えばＭｓ点が１５０〜２００℃の範囲にある焼結体１の場合、８０〜１２０℃程度である。そして、この焼結体１が冷却搬送装置１４で冷却しながら搬送されることで、スタッキング部２５に到達する直前の焼結体１の温度が６０℃以下（好ましくは４０℃以下）となる。

【0041】

＜スタッキング工程＞
図８に示すように、持ち上げ搬送装置３８は、冷却搬送装置１４の出口にある焼結体１を持ち上げて、スタッキング部２５の上に降ろす動作を繰り返し、スタッキング部２５の上に焼結体１を積み上げる。そして、焼結体１が所定の複数段（例えば７段）積み上がるごとに、スタッキング部２５が一定の角度だけ回転する。このようにして、スタッキング装置１５は、プレス装置１３から排出された焼結体１をスタッキング部２５に順に積み上げ、焼結体１の山をスタッキング部２５の上に形成する。このとき、スタッキング部２５の温度は、加熱または冷却などの温度調整が行なわれておらず常温である。

【0042】

上述の温間サイジング設備および温間サイジング方法を採用すると、高精度かつ高硬度の焼結体１を安定して製造することが可能である。

【0043】

すなわち、プレス装置１３から焼結体１が排出されるとき、焼結体１の温度は常温よりも高い温度（例えば、８０〜１２０℃程度）である。一方、プレス装置１３から排出された焼結体１が積み上げられるスタッキング部２５は常温である。

【0044】

ここで、もし仮に、冷却搬送装置１４による冷風の吹き付けを行なわずにそのまま焼結体１を搬送すると、スタッキング部２５に積み上げられた焼結体１のうち、１番下の位置にある焼結体１は、常温のスタッキング部２５に直接接触するため、温間サイジングのプレス装置１３から排出されてから比較的急速に常温まで冷却されることとなる。一方、スタッキング部２５に積み上げられた焼結体１のうち、下から２段目以上の位置にある焼結体１は、その下の焼結体１の上に乗っているので、スタッキング部２５に直接接触しない。そのため、温間サイジングのプレス装置１３から排出されてから比較的ゆっくりと常温まで冷却されることになる。このように、プレス装置１３から排出された焼結体１を順にスタッキング部２５に積み上げたときに、１番下の位置にある焼結体１と、下から２段目以上の位置にある焼結体１とで、常温に至るまでの冷却速度が異なると、金型２３の温度や圧力などの条件が同一であるにもかかわらず、得られる焼結体１の寸法に微小なばらつき（例えばプラスマイナス１０μｍ程度のばらつき）が発生するおそれがある。

【0045】

これに対し、上記実施形態のように、冷却搬送装置１４で冷風を吹き付けながら焼結体１を搬送すると、焼結体１がプレス装置１３から排出されてからスタッキング部２５に到達するまでの間に、冷却搬送装置１４によって焼結体１が冷却されるので、スタッキング部２５に到達したときの焼結体１の温度が十分に低い温度となる。そのため、焼結体１をスタッキング部２５に順に積み上げたときに、１番下の位置にある焼結体１と、下から２段目以上の位置にある焼結体１とで、焼結体１の寸法のばらつきが生じにくい。したがって、高精度かつ高硬度の焼結体１を安定して製造することができる。

【0046】

本発明の実施形態の効果を確認するため、冷却搬送装置１４で冷風を吹き付けながら搬送してスタッキング部２５に積み上げた焼結体１（実施例）と、冷却搬送装置１４による冷風の吹き付けを行なわずにそのまま搬送してスタッキング部２５に積み上げた焼結体１（比較例）とで焼結体１の寸法精度を比較する試験を行なった。以下の各実施例および各比較例の焼結体１は、いずれも図１および図２に示す形状のインナーロータ２である。インナーロータ２の歯底径は２９ｍｍ、歯先径は３４ｍｍ、軸方向厚さは１０ｍｍである。

【0047】

＜実施例＞
冷却搬送装置１４で冷風を吹き付けながら焼結体１を搬送し、その焼結体１をスタッキング部２５に積み上げて７段の焼結体１の山を形成する動作を３セット行なった。そして、各セットの焼結体１を、図５に示すようにアウターロータ３の内側に挿入し、インナーロータ２の外歯５とアウターロータ３の内歯４の間に形成されるチップクリアランスｔの大きさ（単位μｍ）を測定した。このとき、アウターロータ３は同一物（マスター品）を用いた。また、チップクリアランスｔの測定は、図５に示すインナーロータ２を６０度ずつ回転して測定を繰り返すことで、１個のインナーロータ２あたり６箇所測定した。その測定結果を表１および図９に示す。

【表1】

【0048】

実施例Ｈ１、Ｍ１、Ｌ１は、それぞれ１セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。実施例Ｈ２、Ｍ２、Ｌ２は、それぞれ２セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。実施例Ｈ３、Ｍ３、Ｌ３は、それぞれ３セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。

【0049】

＜比較例＞
冷却搬送装置１４による冷風の吹き付けを行なわずにそのまま焼結体１を搬送し、その焼結体１をスタッキング部２５に積み上げて７段の焼結体１の山を形成する動作を３セット行なった。そして、実施例と同様に、各セットの焼結体１を、図５に示すようにアウターロータ３の内側に挿入し、インナーロータ２の外歯５とアウターロータ３の内歯４の間に形成されるチップクリアランスｔの大きさ（単位μｍ）を測定した。このとき、アウターロータ３は同一物（マスター品）を用いた。また、チップクリアランスｔの測定は、図５に示すインナーロータ２を６０度ずつ回転して測定を繰り返すことで、１個のインナーロータ２あたり６箇所測定した。その測定結果を表２および図１０に示す。

【表2】

【0050】

比較例Ｈ１、Ｍ１、Ｌ１は、それぞれ１セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。比較例Ｈ２、Ｍ２、Ｌ２は、それぞれ２セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。比較例Ｈ３、Ｍ３、Ｌ３は、それぞれ３セット目の７段に積み上げられた焼結体１のうち、最上段の焼結体１、中央の焼結体１、最下段の焼結体１である。

【0051】

図９と図１０を比較すると、図９では、実施例Ｈ１〜Ｈ３、Ｍ１〜Ｍ３、Ｌ１〜Ｌ３の寸法がほぼ横に揃っている。また、実施例Ｈ１〜Ｈ３、Ｍ１〜Ｍ３、Ｌ１〜Ｌ３について、その最大値と最小値の差を示すレンジＲを計算すると、その値は１４である。また、寸法のばらつきの度合いを示す標準偏差σを計算すると、その値は２．９であった。

【0052】

これに対し、図１０では、比較例Ｈ１〜Ｈ３、Ｍ１〜Ｍ３の寸法が、比較例Ｌ１〜Ｌ３の寸法よりも大きい傾向にあり、寸法が揃っていない。また、比較例Ｈ１〜Ｈ３、Ｍ１〜Ｍ３、Ｌ１〜Ｌ３について、その最大値と最小値の差を示すレンジＲを計算すると、その値は１９である。また、寸法のばらつきの度合いを示す標準偏差σを計算すると、その値は５．２であった。

【0053】

上記のとおり、実施例は比較例よりもレンジＲ（データの最大値と最小値の差）が小さく、標準偏差σ（データのばらつきの度合い）も小さく抑えられている。すなわち、実施例の温間サイジング方法で製造した焼結品は、比較例の温間サイジング方法で製造した焼結品よりも寸法が安定していることが分かる。

【符号の説明】

【0054】

１ 焼結体
２ インナーロータ
３ アウターロータ
４ 内歯
５ 外歯
６ 側面
７ 側面
１０ 加熱炉
１１ 急冷装置
１２ 中間搬送装置
１３ プレス装置
１４ 冷却搬送装置
１５ スタッキング装置
１６ 加熱室
１６ａ 入口
１６ｂ 出口
１７ メッシュベルトコンベヤ
１８ 油槽
１９ 投入装置
２０ 取り出し装置
２１ カバー
２２ 熱風発生器
２３ 金型
２４ 金型冷却機構
２５ スタッキング部
２６ コンベヤ
２７ コンベヤカバー
２８ 冷却ガス供給装置
３０ テールプーリ
３１ ヘッドプーリ
３２ コンベヤベルト
３３ コンベヤフレーム
３４ 電動モータ
３５ 開口
３６ 冷却ガス発生器
３７ 冷却ガス導入路
３８ 持ち上げ搬送装置
４０ チャック部
４１ 昇降駆動装置
４２ 水平駆動装置
４３ 回転駆動装置
４４ 周壁
４５ ベースフレーム
４６ ガイド板
ｔ チップクリアランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】