特許 6870190 サイジング用金型及びサイジング方法

(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】6870190

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】サイジング用金型及びサイジング方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/24 20060101AFI20210426BHJP

   B21J 5/06 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/24 101Z

   B22F3/24 101A

   B21J5/06 Z

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-510905(P2018-510905)

(86)(22)【出願日】2017年9月4日

(86)【国際出願番号】JP2017031781

(87)【国際公開番号】WO2018131208

(87)【国際公開日】20180719

【審査請求日】2020年3月23日

(31)【優先権主張番号】特願2017-3980(P2017-3980)

(32)【優先日】2017年1月13日

(33)【優先権主張国】JP

(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】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 優

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１４０５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４１７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−１１１８２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−０６０２０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ １／００−８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチの内側に配設されたセンターコアとを備えたサイジング用金型であって、
前記サイジング用金型によりサイジングされるワークの下面と当接する前記下パンチの上面で開口する空気路が当該下パンチに形成されており、前記空気路は圧縮空気源に接続されており、
前記ワークの下面に凹所が形成されており、前記空気路は、当該ワークが下パンチの上に配設されたときに、前記凹所内に開口するよう前記下パンチに形成されている、サイジング用金型。

【請求項2】

前記ワークを前記下パンチの上面に配設する円盤状のテーブルブッシュが前記ダイの上面に配設されており、
前記テーブルブッシュの周辺部に前記ワークを収容可能な複数の貫通孔が形成されている、請求項１に記載のサイジング用金型。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のサイジング用金型を用いてワークをサイジングする方法であって、
前記ワークを潤滑油中に浸漬する工程、及び
表面に潤滑油が塗布されたワークを前記サイジング用金型でサイジングする工程
を含んでおり、
前記ワークのサイジング工程が完了し前記下パンチを上昇させる際に前記圧縮空気源から前記空気路に圧縮空気を供給してワークと下パンチとの当接面の油膜の少なくとも一部を破壊する、サイジング方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はサイジング用金型及びサイジング方法に関する。
本出願は、２０１７年１月１３日出願の日本出願第２０１７−００３９８０号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄系粉末材料を成形及び焼結することで得られる焼結体に対し、例えば±２０μｍ程度の比較的厳しい寸法精度が要求される場合、当該焼結体に対し、サイジング用金型を用いてサイジング処理が行われることがある。

【0003】

サイジング用金型は、例えば図４に示されるように、丸孔３０を有するダイ３１と、前記ダイ３１の丸孔３０内に配設された下パンチ３２と、前記下パンチ３２の上方において前記ダイ３１の丸孔３０内に配設された上パンチ３３と、前記ダイ３１の丸孔３０内において前記下パンチ３２の内側に配設されたセンターコア３４とを備えている。図４に示される例は、キャップ形状のワーク（焼結体）Ｗ（図５Ａ及び図５Ｂ参照）をサイジングするためのサイジング用金型であるので、当該ワークＷの形状に対応して、上パンチ３３は、径方向外側の第１上パンチ３３ａと、径方向内側の第２上パンチ３３ｂとで構成されている。

【0004】

ワークＷは、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、キャップ形状を呈しており、中央に丸孔３５を有する円盤状のベース部３６と、このベース部３６の周縁に立設された短円筒部３７とを備えている。ベース部３６の一方の面３６ａ、すなわち短円筒部３７が立設される側の面３６ｂと反対側の面であって、サイジングされる際に下パンチ３２の上面と当接する面には、凹所３８が形成されている。なお、分かりやすくするために、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、凹所３８の深さは誇張して描いている。

【0005】

ダイ３１の上面には周辺部に複数の丸孔３９が形成された円盤状のテーブルブッシュ４０が配設されている。テーブルブッシュ４０は回転自在であり、図示しない治具により丸孔３９内に挿入されたワークＷを下パンチ３２の上方まで移動させる。サイジングが完了すると、テーブルブッシュ４０は、当該サイジングが完了したワークＷをワーク取り出し位置まで移動させる。このワーク取り出し位置では、ダイ３１に開口が形成されており、この開口から下方に落下したワークＷは当該開口の下方に配設されているベルトコンベアに搭載されて次工程に送られる。

【0006】

サイジングに際し、寸法を矯正するために、ワークＷには潤滑油が塗布される。ワークＷへの潤滑油の塗布は、通常、当該ワークＷを潤滑油が収容された容器中に浸漬することで行われる。

【0007】

下パンチ３２には、前記凹所３８に潤滑油が溜まりワークＷと下パンチ３２とが油膜を介して密着するのを防止するために、当該凹所３８に通じる油路４１が形成されている。凹所３８に溜まった潤滑油は油路４１を介して外部に排出される。

【発明の概要】

【0008】

本開示のサイジング用金型は、丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチの内側に配設されたセンターコアとを備えたサイジング用金型であって、
前記サイジング用金型によりサイジングされるワークの下面と当接する前記下パンチの上面で開口する空気路が当該下パンチに形成されており、前記空気路は圧縮空気源に接続されている。

【0009】

本開示のサイジング方法は、上記サイジング用金型を用いてワークをサイジングする方法であって、
前記ワークを潤滑油中に浸漬する工程、及び
表面に潤滑油が塗布されたワークを前記サイジング用金型でサイジングする工程
を含んでおり、
前記ワークのサイジング工程が完了し前記下パンチを上昇させる際に前記圧縮空気源から前記空気路に圧縮空気を供給してワークと下パンチの当接面の油膜の少なくとも一部を破壊する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のサイジング用金型の一実施形態の断面説明図である。

【図2】テーブルブッシュの平面説明図である。

【図3A】本発明のサイジング方法の一実施形態の工程説明図である。

【図3B】本発明のサイジング方法の一実施形態の工程説明図である。

【図3C】本発明のサイジング方法の一実施形態の工程説明図である。

【図3D】本発明のサイジング方法の一実施形態の工程説明図である。

【図4】従来のサイジング用金型の断面説明図である。

【図5A】ワークの一例を説明する斜視図である。

【図5B】ワークの一例を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本開示が解決しようとする課題］
図４に示される従来のサイジング用金型では、油路４１によってワークＷと下パンチ３２間の潤滑油を取り除こうとしているが、その効果は十分ではなく、ワークＷを上パンチ３３で加圧することで、ワークＷと下パンチ３２とが張り付いてしまい、ワークＷを上方に移動させ、テーブルブッシュ４０によって当該ワークＷをワーク取り出し位置まで移動させようとしても、テーブルブッシュ４０がワークＷにあたって回転できないことがある。このことは、受け面積が大きい、分割型でない単一の下パンチ３２を用いる場合に特に起こりやすい。

【0012】

テーブルブッシュ４０には、事故防止のためトルクリミッターが内蔵されているが、ワークＷと下パンチ３２との付着力が大きいと、当該トルクリミッターが作動して、テーブルブッシュ４０が停止してしまう。テーブルブッシュ４０が停止すると連続作業に支障が生じ、生産効率は大きく低下する。

【0013】

そこで、ワークの離型性を向上させることができるサイジング用金型及びサイジング方法を提供することを目的としている。

【0014】

〔本開示の効果〕
本開示によれば、ワークの離型性を向上させることができる。

【0015】

〔本発明の実施形態の説明〕
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係るサイジング用金型（以下、単に「金型」ともいう）は、
（１）丸孔を有するダイと、前記ダイの丸孔内に配設された下パンチと、前記下パンチの上方において前記ダイの丸孔内に配設された上パンチと、前記ダイの丸孔内において前記下パンチの内側に配設されたセンターコアとを備えたサイジング用金型であって、
前記サイジング用金型によりサイジングされるワークの下面と当接する前記下パンチの上面で開口する空気路が当該下パンチに形成されており、前記空気路は圧縮空気源に接続されている。

【0016】

本態様に係る金型は、圧縮空気源に接続された空気路が下パンチに形成されており、この空気路は、サイジングされるワークの下面と当接する下パンチの上面で開口している。このため、ワークの下面と下パンチの上面との間に圧縮空気を供給することができ、当該ワークと下パンチとの間に形成された潤滑油の油膜を破るないしは破壊することができる。その結果、ワークを下パンチから剥がれ易くすることができる。換言すれば、ワークの離型性を向上させることができる。

【0017】

（２）上記（１）の金型において、前記ワークを前記下パンチの上面に配設する円盤状のテーブルブッシュが前記ダイの上面に配設されており、
前記テーブルブッシュの周辺部に前記ワークを収容可能な複数の貫通孔が形成されているものとすることができる。この場合、ワークを下パンチから剥がれ易くすることができるので、テーブルブッシュの回転が阻害されることがなくなる。その結果、連続作業に支障が生じるのを防止することができる。

【0018】

（３）上記（１）又は（２）の金型において、前記ワークの下面に凹所が形成されており、前記空気路は、当該ワークが下パンチの上に配設されたときに、前記凹所内に開口するよう前記下パンチに形成されていることが望ましい。この場合、凹所内に溜まった潤滑油を圧縮空気により除去することができ、ワークを下パンチから剥がれ易くすることができる。

【0019】

本発明の他の態様に係るサイジング方法は、
（４）上記（１）〜（３）のいずれかのサイジング用金型を用いてワークをサイジングする方法であって、
前記ワークを潤滑油中に浸漬する工程、及び
表面に潤滑油が塗布されたワークを前記サイジング用金型でサイジングする工程
を含んでおり、
前記ワークのサイジング工程が完了し前記下パンチを上昇させる際に前記圧縮空気源から前記空気路に圧縮空気を供給してワークと下パンチとの当接面の油膜の少なくとも一部を破壊する。

【0020】

本態様に係るサイジング方法は、圧縮空気源に接続された空気路が下パンチに形成されており、この空気路は、サイジングされるワークの下面と当接する下パンチの上面で開口している。このため、ワークの下面と下パンチの上面との間に圧縮空気を供給することで、当該ワークと下パンチと当接面の潤滑油の油膜を破るないしは破壊することができる。その結果、ワークを下パンチから剥がれ易くすることができる。換言すれば、ワークの離型性を向上させることができる。ことができる。

【0021】

〔本発明の実施形態の詳細〕
以下、本発明の金型及びサイジング方法を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態に係る金型１の断面説明図である。金型１は、鉄系粉末材料を成形及び焼結することで得られる焼結体の寸法精度を向上させるために、当該焼結体にサイジング処理を施す際に用いられる金型であり、ダイ２と、下パンチ３と、上パンチ４と、センターコア５とを備えている。本実施形態に係る金型１は、ダイ２上でワークＷを移動させるためのテーブルブッシュ６を備えている。

【0023】

ダイ２は、サイジング処理を行うための丸孔７を有しており、上方から見たときに当該丸孔７内に位置するように下パンチ３、上パンチ４及びセンターコア５が配設されている。センターコア５は、丸孔７の中心に配設されている。

【0024】

上パンチ４は、下パンチ３の上方に配設されており、本実施形態における上パンチ４は、ワークＷの形状に対応して、径方向外側の第１上パンチ４ａと、径方向内側の第２上パンチ４ｂとで構成されている。

【0025】

ワークＷは、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明したワークＷと同じ構成であり、キャップ形状を呈している。ワークＷは、中央に丸孔３５を有する円盤状のベース部３６と、このベース部３６の周縁に立設された短円筒部３７とを備えている。ベース部３６の一方の面３６ａ、すなわち短円筒部３７が立設される側の面３６ｂと反対側の面であって、サイジングされる際に下パンチ３２の上面と当接する面には、凹所３８が形成されている。

【0026】

テーブルブッシュ６は、図２に示されるように、円盤形状を呈している。テーブルブッシュ６の周辺部には複数の丸孔６ａが等間隔に形成されている。本実施形態では、８つの丸孔６ａが形成されている。テーブルブッシュ６は回転自在であり、図示しない自動治具により丸孔６ａ内に挿入されたワークＷを下パンチ３の上方まで移動させる。ワークＷは、図２において、例えばＳで示される供給位置で丸孔６ａ内に挿入される。

【0027】

サイジングが完了すると、テーブルブッシュ６は、当該サイジングが完了したワークＷをワーク取り出し位置Ｔまで移動させる。このワーク取り出し位置Ｔでは、ダイ２に開口が形成されており、この開口から下方に落下したワークＷは当該開口の下方に配設されているベルトコンベアに搭載されて次工程に送られる。

【0028】

下パンチ３には空気路８が形成されている。この空気路８の一端は、下パンチ３の下部に形成された凹所９で開口している。一方、空気路８の他端は下パンチ３の上面３ａ、より詳細には、当該上面３ａにおける、ワークＷに形成された凹所３８と対向する位置で開口している。この上面３ａに、ワークＷのベース部３６の面３６ａが当接する。

【0029】

前記下パンチ３の凹所９にはコネクター１０が装着されており、このコネクター１０に圧縮空気源１１からのエア配管１２が接続されている。図１に示される例では、分かりやすくするために１本の空気路８だけが描かれているが、本発明において、下パンチ３に形成される空気路８の数は、特に限定されず、例えば下パンチ３と当接するワークＷの面３６ａに形成される凹所３８の数に対応した数だけの空気路８を形成することができる。ワークＷの面３６ａに２つの凹所３８が形成されている場合、２本の空気路８を下パンチ３に形成することができる。複数の空気路８を下パンチ３に形成する場合、下パンチ３の外部でエア配管１２を複数に分岐させ、分岐させたエア配管１２を複数の空気路８にそれぞれ接続することができる。これにより、単一の圧縮空気源１１からの圧縮空気を下パンチ３の複数の空気路８に供給することができる。

【0030】

図３Ａ〜図３Ｄは、前述した金型１を用いてサイジング処理を行う工程を示す断面説明図である。
サイジングに際し、寸法を矯正するために、ワークＷには潤滑油が塗布される。ワークＷへの潤滑油の塗布は、通常、当該ワークＷを潤滑油が収容された容器中に浸漬されることで行われる。

【0031】

潤滑油が塗布されたワークＷは、自動治具によってテーブルブッシュ６の供給位置Ｓに位置する丸孔６ａ内に挿入される。丸孔６ａ内に挿入されたワークＷは、テーブルブッシュ６の回転により順次サイジング処理が行われる位置まで移動する。本実施形態では、ワークＷは、ダイ２の上面２ａを摺動して所定位置まで移動する。

【0032】

待機状態において、下パンチ３は、当該下パンチ３の上面３ａがダイの上面２ａとほぼ面一になる位置まで上昇している。一方、上パンチ４は上昇位置にある。この待機状態のときに、図３Ａに示されるように、テーブルブッシュ６の回転により丸孔６ａ内のワークＷがサイジングのための所定位置、すなわち下パンチ３の上方まで移動する。このとき、ワークＷの下面と下パンチ３の上面３ａとは当接した状態にある。

【0033】

ついで、上パンチ４が下降してワークＷと当接する。より詳細には、第１上パンチ４ａの下面４ａ１がワークＷの短円筒部３７の上面３７ａと当接し、第２上パンチ４ｂの下面４ｂ１がワークＷのベース部３６の上面３６ｂと当接する。その後、上パンチ４はさらに下降し、当該下降に合わせて下パンチ３も下降する。上パンチ４及び下パンチ３は、図３Ｂに示されるように、所定位置まで下降し、その状態で上パンチ４による加圧処理が行われ、ワークＷの全面のサイジング処理が行われる。

【0034】

サイジング処理が完了すると、まず、図３Ｃに示されるように、上パンチ４が上方の待機位置まで上昇する。このとき、ワークＷは、サイジング処理の結果、ダイ２及びセンターコア５に保持された状態にあるので、上パンチ４が上昇するときに当該上パンチ４に付着して上昇することはない。

【0035】

ついで、図３Ｄに示されるように、下パンチ３が、当該下パンチ３の上面３ａがダイ２の上面２ａとほぼ面一になる位置まで上昇する。下パンチ３の空気路８（図１参照）には、圧縮空気源１１からの圧縮空気が供給された状態にあるので、下パンチ３が上昇し、当該下パンチ３の上面３ａがダイ２の上面２ａとほぼ面一になると、差圧により、圧縮空気が下パンチ３の上面３ａとワークＷの下面との間のわずかな隙間から外部に開放される。その結果、下パンチ３の上面３ａとワークＷの下面との間に形成された油膜（ワークＷの凹所３８に溜まっていた潤滑油を含む）の少なくとも一部が破壊される。これにより、ワークＷが下パンチ３から剥がれ易くなる。換言すれば、ワークＷの離型性が向上する。

【0036】

圧縮空気源１１から空気路８に供給される圧縮空気の空気圧は、本発明において、特に限定されるものではないが、通常、０．５〜３．０ｋｇ／ｃｍ^２程度である。空気圧が０．５ｋｇ／ｃｍ^２よりも小さくなると、油膜を破壊することができない場合がある。一方、ワークＷの重量にもよるが、空気圧が３．０ｋｇ／ｃｍ^２よりも大きくなると、ワークＷが飛び上がって下パンチ３等と接触することで傷つく恐れがある。

【0037】

下パンチ３が所定位置まで上昇した後に、テーブルブッシュ６が回転し、サイジングが完了したワークＷを下パンチ３の上から移動させるとともに、次のワークＷを当該下パンチ３の上に移動させる。
前述した工程を繰り返すことで、ワークＷのサイジング処理が連続的に行われる。本実施形態では、ワークＷの離型性が向上しているので、テーブルブッシュ６の回転時に当該ワークＷが下パンチ３に付着して、テーブルブッシュ６が停止することがない。その結果、連続作業が阻害されることがなく、生産性を向上させることができる。

【0038】

〔その他の変形例〕
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、ワークＷをダイの上で移動させるためにテーブルブッシュを用いているが、かかるテーブルブッシュを用いることなくサイジングを行う場合にも本発明を適用することができる。

【0039】

また、前述した実施形態では、ワークＷとして、鉄系粉末材料を成形及び焼結することで得られる焼結体を用いているが、潤滑油を塗布した後に金型を用いてサイジングをする部材であれば、焼結体以外の部材に対しても、本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

１ ：金型
２ ：ダイ
２ａ ：上面
３ ：下パンチ
３ａ ：上面
４ ：上パンチ
４ａ ：第１上パンチ
４ａ１：下面
４ｂ ：第２上パンチ
４ｂ１：下面
５ ：センターコア
６ ：テーブルブッシュ
６ａ ：丸孔
７ ：丸孔
８ ：空気路
９ ：凹所
１０ ：コネクター
１１ ：圧縮空気源
１２ ：エア配管
３０ ：丸孔
３１ ：ダイ
３２ ：下パンチ
３３ ：上パンチ
３３ａ ：第１上パンチ
３３ｂ ：第２上パンチ
３４ ：センターコア
３５ ：丸孔
３６ ：ベース部
３６ａ ：一方の面（下面）
３６ｂ ：他方の面（上面）
３７ ：短円筒部
３７ａ ：上面
３８ ：凹所
３９ ：丸孔
４０ ：テーブルブッシュ
４１ ：油路
Ｓ ：供給位置
Ｔ ：取り出し位置
Ｗ ：ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】