JPH0995702A - 焼結方法およびワーク分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークを積み重ねて焼結するとき、ワークの
接合防止のためにアルミナの粉末を用いることを止め
て、エネルギーの損失を減らす。焼結により接合してし
まったワークを能率よく確実に分離する。 【解決手段】 複数の環状のワーク６を互いに偏心させ
て積み重ねた状態で焼結する。積み重なった状態で接合
したワーク６内にその軸方向へ棒体17を突き通す。それ
に伴い、ワーク６が互いに偏心していることにより、接
合したワーク６間に軸方向と直交する方向の力が作用す
る。これにより、ワーク６が互いに分かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉末冶金などにおける
焼結方法およびこの焼結方法で用いるワーク分離装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば粉末冶金において、粉末成形され
た圧粉体からなるワークを焼結炉で焼結するとき、ワー
クを１つの平面内のみに配して焼結するのでは、非常に
能率が悪い。そこで、図６に示すように、例えば、カー
ボンからなる箱１内にワーク２を上下に積み重ねるとと
もに前後左右に並べて収容し、こうしてワーク２を収容
した箱１を焼結炉に入れることも行われている。

【０００３】このようにワーク２を積み重ねた場合、ワ
ーク２が互いに直接接触していると、焼結によりワーク
２が互いに接合するので、焼結後に、接合したワーク２
を互いに分離しなければならない。そこで、従来は、焼
結後にワーク２を分離する手間を省くために、ワーク２
にアルミナの粉末３をまぶして、焼結に伴いワーク２が
互いに接合しないようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミナの粉
末３を用いた場合、焼結に際してアルミナの粉末３をも
加熱するため、エネルギーの損失が大きくなる。また、
焼結前にアルミナの粉末３をまぶし、焼結後にはアルミ
ナの粉末３を取り除く作業が必要であるから、生産性も
悪い。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、ワークを積み重ねて焼結する焼結方法に
おいて、焼結に際してのエネルギーの損失を小さくでき
るとともに、焼結により接合してしまったワークを能率
よく確実に分離できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、前記
目的を達成するために、複数の環状のワークをその軸方
向に積み重ねた状態で加熱して焼結する焼結方法におい
て、複数のワークを互いに偏心させて直接積み重ねた状
態で焼結した後、この焼結により積み重なった状態で互
いに接合した複数のワーク内にその軸方向へ棒体を突き
通すことにより、接合したワークを互いに分離させるも
のである。

【０００７】互いに接合した複数のワークは、互いに偏
心して積み重なっているため、ワーク内に棒体を突き通
していくとき、この棒体は、上下に隣接するワークに対
して互いに異なる位置で当たり、その結果、上下に隣接
したワークは、その軸方向と直交する方向の力を及ぼし
合うことになる。この力は、軸方向に接合したワークを
分離させるように作用する。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明の焼結
方法で用いるワーク分離装置であって、焼結後の積み重
なった複数のワークを置くテーブルと、このテーブルに
立設された支柱と、この支柱にワークの積み重ね高さ以
上の範囲で上下動自在に支持された昇降台と、この昇降
台を上下動させる昇降駆動源と、前記昇降台の下側に設
けられた前記棒体とを備えたものである。

【０００９】そして、昇降駆動源の駆動により支柱に沿
って昇降台を上昇させ、焼結後の積み重なって接合した
複数のワークをテーブル上に置いた後、自重あるいは昇
降駆動源の駆動により昇降台とともに棒体を落下させ、
この棒体を前記積み重なったワーク内にその軸方向へ突
き通す。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２の発明のワー
ク分離装置において、前記昇降台に、この昇降台に対し
て前記棒体を上下に振動させる振動駆動源を設けたもの
である。

【００１１】そして、この構成により、昇降台とともに
棒体を落下させてワーク内に突き通すのみでは、全ての
ワークが分離できなかった場合でも、振動駆動源により
棒体を上下に振動させて、ワークに振動を与えることに
より、ワークを分離させる。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明の焼結方法およびワー
ク分離装置の一実施例について、図１から図５を参照し
ながら説明する。６は円環状のワークで、このワーク６
は、粉末冶金により製造される焼結機械部品となるもの
で、粉末成形後の圧粉体あるいは焼結後の焼結体であ
る。図５において、７はカーボンからなる箱で、この箱
７は、圧粉体からなるワーク６の焼結時に用いられるも
のである。

【００１３】図１から図３は、焼結により積み重なった
状態で互いに接合した複数のワーク６を分離するのに用
いられるワーク分離装置を示している。つぎに、このワ
ーク分離装置の構成を説明する。11は水平なテーブル
で、このテーブル11は、焼結後の積み重なった複数のワ
ーク６を上に置くものである。そして、テーブル11上に
は、支柱12が鉛直に立てて固定してある。この支柱12に
は、昇降台13が前記ワーク６の積み重ね高さ以上の範囲
で上下動自在に支持されている。14は、昇降台13を上下
動させる昇降駆動源としてのエアシリンダーなどからな
る昇降用シリンダーであり、この昇降用シリンダー14の
上下動するピストンロッド15が前記昇降台13に連結され
ている。

【００１４】この昇降台13には、振動駆動源としてのエ
アシリンダーからなるエアハンマー16が設けられてお
り、このエアハンマー16から下方へ鉛直に突出させて棒
体17が設けられている。この棒体17は、エアハンマー16
の駆動により昇降台13に対して上下に振動するものであ
る。そして、棒体17は、円柱形状になっているが、下側
先端部がテーパー部18になっている。一方、前記テーブ
ル11には棒体17の下方の位置に、そのテーパー部18が入
る穴部11a が形成されている。この穴部11a の径は、ワ
ーク６の外径よりも小さい。棒体17の径は、例えば、ワ
ーク６の内径が30mm程度であるのに対して、この内径よ
りも0.2mm （半径で 0.1mm）小さい程度である。なお、
棒体17は、エアハンマー16に対して着脱自在として、交
換可能にしてもよい。

【００１５】さらに、前記テーブル11上には、水平に移
動してワーク６を棒体17の下方位置から搬出する搬出用
プッシャー19が設けられている。この搬出用プッシャー
19は、エアシリンダーなどからなる搬出用シリンダー20
により駆動されるもので、その水平に移動するピストン
ロッド21に連結されている。なお、図示していないが、
テーブル11上には、コンベヤーなどにより搬送されてき
たワーク６を棒体17の下方位置へ搬入する搬入用プッシ
ャーも設けられている。この搬入用プッシャーは、搬出
用プッシャー19と同様の構成を有している。

【００１６】つぎに、焼結方法について説明する。本焼
結方法は、箱７内にワーク６を所定の配列で収容する焼
結前ワーク配列工程と、その後ワーク６を加熱して焼結
する焼結工程と、焼結により接合したワーク６を分離さ
せるワーク分離工程とを有する。

【００１７】焼結前ワーク配列工程においては、図５に
示すように、箱７内に複数のワーク６を上下に積み重ね
るとともに前後左右に並べて収容する。この状態で、軸
方向に積み重なったワーク６は互いに直接接触している
が、前後左右に並んだワーク６は互いに非接触である。
そして、ワーク６を積み重ねる際には、これらワーク６
を互いに偏心させる。図５および図１には、奇数番目の
ワーク６および偶数番目のワーク６がそれぞれ同軸にな
っているように描いてあるが、それに限るものではな
く、偏心のさせ方は、次の条件を除けば任意である。必
要なことは、上下に隣接したワーク６すなわち互いに接
合するワーク６が互いに偏心していることである。そし
て、その偏心量ｅは、ワーク６の内径ｄと棒体17の直径
Ｄとの差ｄ−Ｄよりも大きければよい。この差ｄ−Ｄを
より小さくすれば、偏心量ｅはより小さくてよいことに
なる。前記差ｄ−Ｄをある程度小さくし、偏心量ｅも小
さくすれば、ワーク６の積み重ね状態を不安定にせずに
済むとともに、箱７内で場所をとらずに済む。

【００１８】このように、ワーク６を偏心させながら積
み重ねるのに、厳密な位置管理は不要であり、手作業に
よる積み重ねでも容易に対応できる。しかし、ロボット
などを用いて箱７内にワーク６を自動的に収容すること
も可能である。

【００１９】なお、ワーク６を箱７内に収容した後、こ
の箱７を焼結炉などへ運ぶとき、あるいは、この焼結炉
内で搬送するとき、箱７内のワーク６がずれることもあ
り得る。しかし、前記ワーク６の内径ｄと棒体17の直径
Ｄとの差ｄ−Ｄが本実施例のように0.2mm などと小さけ
れば、上下に隣接したワーク６の偏心量ｅが前記差ｄ−
Ｄ以下になるようなずれが偶然生じる可能性はきわめて
低い。

【００２０】前記焼結前ワーク配列工程後の焼結工程に
おいては、ワーク６を収容した箱７が焼結炉内に入れら
れ、ワーク６が加熱されて焼結される。この焼結によ
り、上下に積み重なったワーク６は互いに接合する。

【００２１】この焼結工程後のワーク分離工程において
は、上下に積み重なって接合したワーク６の群がコンベ
ヤーにより搬送され、搬入用プッシャーにより図１に示
すようにテーブル11上の棒体17の下方の位置に送り込ま
れる。このとき、棒体17は、昇降用シリンダー14の駆動
により昇降台13とともに上昇した位置にある。こうして
テーブル11上に置かれたワーク６の群は、鉛直な棒体17
とほぼ同軸的に位置する。

【００２２】ついで、図１に矢印で示すように、自重あ
るいは昇降用シリンダー14の駆動により昇降台13ととも
に棒体17を落下させ、図２に示すように、この棒体17を
積み重なったワーク６内にその軸方向へ突き通す。棒体
17は、その先端部がテーパー部18になっているので、円
滑にワーク６内を突き通っていく。互いに接合した複数
のワーク６は、互いに偏心して積み重なっているため、
ワーク６内を棒体17が突き通っていくとき、この棒体17
は、図４に示すように、上下に隣接するワーク６の内周
面に対して互いに異なる位置Ａ，Ｂで当たる。３つ以上
のワーク６の位置関係にもよるが、通常、前記位置Ａ，
Ｂは、最終的に棒体17の中心軸について互いに正反対の
位置になる。そして、棒体17からワーク６に加わる力の
方向は、両者の接触点を通る半径の方向となるから、位
置Ａにおいて棒体17からワーク６に加わる力の方向ａ
と、位置Ｂにおいて棒体17から隣接するワーク６に加わ
る力の方向ｂとは互いに異なるものになる。その結果、
上下に隣接したワーク６は、その軸方向と直交する方向
の力を及ぼし合うことになる。この力は、軸方向に接合
したワーク６を分離させるように作用する。こうして、
接合したワーク６が互いに分離する。

【００２３】さらに、このように昇降台13が下降した
後、エアハンマー16の駆動により棒体17を上下に振動さ
せる。これにより、前述のように昇降台13とともに棒体
17を落下させてワーク６内に突き通すのみでは、全ての
ワーク６が分離できなかった場合でも、最終的にワーク
６が互いに分離できる。この分離は、前述のように棒体
17にかかる上下方向の力が偏心したワーク６に対し水平
な方向に変換されて加わること、あるいは、ワーク６自
体に振動が与えられることによりなされる。

【００２４】その後、図３に示すように、昇降用シリン
ダー14の駆動により支柱12に沿って昇降台13が上昇し、
棒体17の下端がテーブル11の上面よりワーク６の厚さよ
りも若干高く位置する。ついで、搬出用シリンダー20の
駆動により搬出用プッシャー19が前進し、積み重なった
ワーク６のうちの最下部の１つのワーク６を押して棒体
17の下方位置から搬出する。このとき、それよりも上側
のワーク６は、棒体17が中に入っているため、ともに搬
出されることはない。ついで、搬出用シリンダー20の駆
動により搬出用プッシャー19が再び後退する。これによ
り、残ったワーク６がテーブル11上に落下し、そのうち
の最下部の１つのワーク６が棒体17から抜ける。つい
で、搬出用プッシャー19が再び前進して、前述のように
１つのワーク６が搬出される。以上の工程が繰り返さ
れ、上下に積み重なっていたワーク６が１つずつ搬出さ
れていく。すなわち、ワーク６は、水平面上に一列に並
んだ状態で搬出されていく。

【００２５】このようにして、上下に積み重なったワー
ク６の群からワーク６を水平に押して１つずつ搬出して
いくので、万一その時点でまだ接合したワーク６があっ
たとしても、搬出用プッシャー19による搬出に伴って、
接合していたワーク６を互いに分離させることができ
る。

【００２６】全てのワーク６が搬出されると、搬出用プ
ッシャー19が後退した後、上下に積み重なって接合した
ワーク６の次の群が棒体17の下方の位置に送り込まれ、
以上の分離工程が繰り返される。

【００２７】以上のように、複数のワーク６を直接積み
重ねて焼結するので、ワーク６の接合防止のためにアル
ミナの粉末を用いた場合とは異なり、焼結に際して、ア
ルミナの粉末の加熱がなくなる分、エネルギーの損失が
小さくなる。これとともに、アルミナの粉末を扱わなく
てよい分、生産性も向上する。

【００２８】また、複数のワーク６を互いに偏心させて
積み重ねた状態で焼結した後、互いに接合したワーク６
内にその軸方向へ棒体17を突き通すことにより、接合し
たワーク６を互いに分離させるので、この分離作業を能
率よく確実にできる。この分離作業は、前述のように簡
単な構成のワーク分離装置により、容易に行える。しか
も、棒体17を落下させてワーク６内に突き通した後、さ
らに棒体17を上下に振動させるので、ワーク６をより確
実に分離できる。さらに、上下に積み重なったワーク６
を棒体17の位置から搬出させるに際して、他のワーク６
を棒体17により押さえながら、１つのワーク６を搬出用
プッシャー19により水平に押して搬出するので、万一棒
体17の突き通しにより分離されなかったワーク６があっ
たとしても、これらワーク６を互いに分離させることが
できる。

【００２９】なお、ワーク６の内径が若干異なっても、
同一の棒体17により対応できる。また、異なる内径のワ
ーク６に対しては、棒体17を異なる径のものに交換する
ことによっても対応できる。

【００３０】さらに、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、種々の変形実施が可能である。例え
ば、前記実施例では、ワークが円環状のものであった
が、本発明は、角形環状のワークやＣ字形環状のワーク
などにも適用できる。また、前記実施例では、ワーク６
および棒体17の軸方向を上下方向としたが、この軸方向
は水平にするなどしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、複数のワーク
を直接積み重ねて焼結するので、ワークの接合防止のた
めにアルミナの粉末を用いた場合とは異なり、焼結に際
してのエネルギーの損失を小さくできるとともに、アル
ミナの粉末を扱わなくてよい分、生産性も向上する。ま
た、複数の環状のワークを互いに偏心させて積み重ねた
状態で焼結した後、互いに接合したワーク内にその軸方
向へ棒体を突き通すことにより、接合したワークを互い
に分離させるので、この分離作業を能率よく確実にでき
る。

【００３２】この分離作業は、請求項２の発明のよう
に、テーブルと支柱と昇降台と昇降駆動源と前記棒体と
を備えた簡単な構成のワーク分離装置により、能率よ
く、容易かつ確実に行える。

【００３３】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
の効果に加えて、棒体を上下に振動させる振動駆動源を
設けたことにより、ワークをより確実に分離できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、その焼結方法
で用いるワーク分離装置の一部を断面にした側面図であ
り、ワークの分離前を示している。

【図２】同上ワーク分離装置の一部を断面にした側面図
であり、ワークの分離時を示している。

【図３】同上ワーク分離装置の一部を断面にした側面図
であり、ワークの分離後を示している。

【図４】同上ワークの分離の作用を説明するもので、
（ａ）は一部を断面にした側面図、（ｂ）は底面図であ
る。

【図５】同上焼結時のワークの状態を示す断面図であ
る。

【図６】従来の焼結方法の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

６ ワーク 11 テーブル 12 支柱 13 昇降台 14 昇降用シリンダー（昇降駆動源） 16 エアハンマー（振動駆動源） 17 棒体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の環状のワークをその軸方向に積み
   重ねた状態で加熱して焼結する焼結方法において、複数
   のワークを互いに偏心させて直接積み重ねた状態で焼結
   した後、この焼結により積み重なった状態で互いに接合
   した複数のワーク内にその軸方向へ棒体を突き通すこと
   により、接合したワークを互いに分離させることを特徴
   とする焼結方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の焼結方法で用いるワーク
   分離装置であって、焼結後の積み重なった複数のワーク
   を置くテーブルと、このテーブルに立設された支柱と、
   この支柱にワークの積み重ね高さ以上の範囲で上下動自
   在に支持された昇降台と、この昇降台を上下動させる昇
   降駆動源と、前記昇降台の下側に設けられた前記棒体と
   を備えたことを特徴とするワーク分離装置。
3. 【請求項３】 前記昇降台に、この昇降台に対して前記
   棒体を上下に振動させる振動駆動源を設けたことを特徴
   とする請求項２記載のワーク分離装置。