JPH1161203A - ヘリカルギヤの粉末成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転パンチのスムーズな回転動作を確保し、
しかも小型のプレス機にも組み込み可能とする。 【解決手段】 この成形装置１は、内周面にヘリカルギ
ヤの歯部に対応して形成されたヘリカル形状の成形部3a
を有するダイス３と、加圧部材７にスラスト軸受11Ａを
介して回転自在に支持され、先端に成形部3aと噛み合う
ヘリカル歯部61が形成された回転パンチ6bと、ベースプ
レート９に固定された固定パンチ５とを具備する。そし
て、ダイス３に供給された粉末をダイス３に挿入された
回転パンチ6bおよび固定パンチ５で両側から保持し、加
圧部材７で回転パンチ6bを加圧することにより、粉末を
圧縮すると同時に、回転パンチ6bのヘリカル歯部61を成
形部3aで円周方向に案内して回転パンチ6bを回転させる
ものである。この装置において、スラスト軸受11Ａは滑
り軸受とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリカルギヤを粉
末成形するための粉末成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ヘリカルギヤの粉末成形装置としては、
例えば、特公平7-110964号公報や特許第2596141 号公報
に示されるような装置があるが、これらは何れも粉末の
成形時にダイスを回転させるようにした構造である。こ
れに対し、粉末の成形時にダイスではなく、パンチを回
転させるようにした装置も従来から多用されており、そ
の構造例を図４に示す。

【０００３】この装置（１）は、中心部に粉末を収容す
る収容部（２）を形成した円筒状のダイス（３）、ダイ
ス（３）に外嵌されたダイプレート（４）、ダイス
（３）の収容部（２）に下から挿入された下パンチ
（５）、収容部（２）に上から挿入された上パンチ
（６）、上パンチ（６）を下方（下パンチと接近する方
向）に加圧する加圧部材（７）、ダイス（３）の収容部
（２）に挿入されたコアロッド（８）を主要構成要素と
するものである。

【０００４】上パンチ（６）は、加圧部材（７）に固定
された内径側の第１上パンチ（6a）と、加圧部材（７）
に一対のスラスト軸受（11ａ）を介して回転可能に支持
された外径側の第２上パンチ（6b）とを同心配置して構
成される。一方、下パンチ（５）は、静止位置にあるベ
ースプレート（９）上に固定されている。また、ダイス
（３）は、一対のスラスト軸受（11ｂ）を介してダイプ
レート（４）に回転自在に支持される。従来では、上記
両スラスト軸受（11ａ）（11ｂ）として、ローラやボー
ル等の転動体を有する転がり軸受を使用している。

【０００５】ダイス（３）の内周面には、ヘリカルギヤ
の外周面に形成される歯部の形状に対応したヘリカル形
状をなす成形部（3a）が形成される。第２上パンチ（6
b）および下パンチ（５）の先端部から中央部にかけて
の外周面には、成形部（3a）と噛合できるようにヘリカ
ル形状としたヘリカル歯部（61）（51）がそれぞれ形成
されている。

【０００６】この装置による圧粉成形は、以下の手順で
行なわれる。先ず、ダイス（３）の収容部（２）に下パ
ンチ（５）およびコアロッド（８）を挿入した状態で収
容部（２）に原料粉体を供給する。次に図示しないラム
で加圧部材（７）を押圧・降下させ、上パンチ（6a）
（6b）をダイス（３）の内径部に一体に挿入して収容部
（２）内の粉体を圧縮する。この時、ダイス（３）の成
形部（3a）と噛み合った第２上パンチ（6b）のヘリカル
歯部（61）が成形部（3a）によって円周方向に案内され
るため、第２上パンチ（6b）は回転しながら降下する。
両上パンチ（6a）（6b）の回転に追従して原料粉体が収
容部（２）内で回転するため、ヘリカル形状に形成され
た成形部（3a）の裏側まで均一に粉体を押し込むことが
可能となり（上記両広報記載の装置では、かかる作用を
ダイスを回転させて行なっている）、複雑な形状のヘリ
カルギヤを高精度に圧粉成形することができる。

【０００７】成形完了後、ヨークプレート（12）を後退
させると、連結ロッド（13）を介してダイプレート
（４）が降下し、さらにダイプレート（４）の降下に伴
って、ダイス（３）が下方に牽引される。この牽引力に
より、ダイス（３）の成形部（3a）が下パンチ（５）の
ヘリカル歯部（51）によって円周方向に案内されるた
め、ダイス（３）は回転しながら降下する。その結果、
収容部（２）内の圧粉体がダイス（３）に対して相対的
に上昇し、ダイス（３）から取り出される。

【０００８】ダイス（３）から取り出された圧粉体の外
周面には、成形部（3a）の形状に対応したヘリカル歯が
形成され、また、その内径部にはコアロッド（８）の断
面形状に対応した形状の軸孔が形成される。この圧粉体
を炉に入れて焼結した後、サイジング等の後処理を施し
てヘリカルギヤが製品化される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、加圧部
材（７）と第２上パンチ（6b）との間には、スラスト軸
受11ａ）が介装されるが、この軸受（11ａ）は粉体の圧
縮時に大きなスラスト荷重を受ける。このスラスト荷重
は、例えば粉体として鉄粉を使用した場合には、単位面
積当たり５ton ／cm² 程度にまで達する過大なものであ
る。従って、従来のように、スラスト軸受（11ａ）とし
て転がり軸受を使用したのでは、この高荷重を線（ロー
ラの場合）または点（ボールの場合）で受けることとな
り、受圧面（軸受軌道面等）が局所的に変形して第２上
パンチ（6b）のスムーズな回転運動が阻害されるおそれ
がある。

【００１０】また、このような高荷重下で使用されるス
ラスト軸受は転動体の径がかなり大きくなるため、装置
の全高が高くなる。そのため、小型のプレス機では上記
ダイセットを組み込むことができず、成形不能となる。

【００１１】そこで、本発明は、回転パンチのスムーズ
な回転動作を確保することができ、しかも小型のプレス
機にも組み込むことのできるヘリカルギヤの粉末成形装
置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明では、内周面にヘリカルギヤの歯部に対応して形
成されたヘリカル形状の成形部を有するダイスと、往復
駆動される加圧部材にスラスト軸受を介して回転自在に
支持され、先端にダイスの成形部と噛み合うヘリカル歯
部が形成された回転パンチと、ベースプレートに固定さ
れた固定パンチとを具備し、ダイスに供給された粉末を
ダイスに挿入された回転パンチおよび固定パンチで両側
から保持し、加圧部材で回転パンチを加圧することによ
り、粉末を圧縮すると同時に、回転パンチのヘリカル歯
部をダイスの成形部で円周方向に案内して回転パンチを
回転させる装置において、前記スラスト軸受を滑り軸受
とした。

【００１３】ここで、「スラスト軸受」とは、主として
軸方向の力を支持する軸受をいい、呼び接触角が45°を
越えるものをいう。また、「滑り軸受」とは、面で摺動
する軸受をいい、本発明では特にスラスト滑り軸受（軸
方向の力を面で支持する軸受で、通常は円板状である）
を使用する。

【００１４】また、固定パンチの先端にダイスの成形部
と噛み合うヘリカル歯部を設け、且つ、ダイスをラジア
ル滑り軸受でダイプレートに対して回転自在に支持して
もよい。

【００１５】ここで「ラジアル滑り軸受」とは、軸を面
で支持し、その面と軸とが滑り運動を行なう軸受であっ
て、主としてラジアル荷重を受ける軸受をいう。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図４に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明にかかる粉末成形装置の断
面図である。この成形装置（１）は、その主要構造を従
来装置（図４）と共通にしており、従来装置と同様に、
収容部（２）を有するダイス（３）、ダイス（３）を収
容したダイプレート（４）、ダイス（３）の収容部
（２）に下から挿入される下パンチ（５）、収容部
（２）に上から挿入される上パンチ（６）、上パンチ
（６）を加圧する加圧部材（７）、収容部（２）に挿入
されたコアロッド（８）を具備する。上パンチ（６）
は、加圧部材（７）に固定された第１上パンチ（6a）
と、加圧部材（７）にスラスト軸受（11Ａ）を介して回
転可能に支持された第２上パンチ（6 ｂ：回転パンチ）
とで構成される。一方、下パンチ（５：固定パンチ）
は、静止位置にあるベースプレート（９）上に固定され
ている。ダイス（３）の内周面には、ヘリカル形状の成
形部（3a）が形成され、第１上パンチ（6a）および下パ
ンチ（５）の外周面には、この成形部（3a）と噛合可能
のヘリカル歯部（61）（51）がそれぞれ形成されてい
る。

【００１８】本発明では、加圧部材（７）と第１上パン
チ（６）との間に配置されるスラスト軸受（11Ａ）を滑
り軸受とした。このスラスト滑り軸受（11Ａ）は、図３
に示すように、樹脂材料や金属材料（例えば砲金）等か
らなるベース（15）の表面（摺動面）の一箇所または複
数箇所に潤滑剤を充填するための潤滑剤充填部（16）を
陥没形成したもので、いわゆるドライベアリングと称さ
れるものである。ベース（15）は中心部に孔（17）を有
する円板状をなし、図面では４分割したベース（15）を
例示している。

【００１９】潤滑剤としては、黒鉛等の固体潤滑剤が好
ましいが、使用条件によってはグリースや潤滑油等の流
体潤滑剤も使用可能であり、さらにはベース（15）に潤
滑油を含浸させた含油軸受を使用しても構わない。ま
た、低摩擦性で摺動特性に優れた樹脂材料でベース（1
5）を形成することにより、潤滑剤を省略してもよく、
この場合には潤滑剤の補給が不要となる利点がある。

【００２０】このように、加圧部材（７）と第２上パン
チ（6b）との間の軸受（11Ａ）をスラスト滑り軸受とす
れば、粉末圧縮時の加圧部材（７）からの加圧力を面で
受けることができるため、転がり軸受を使用した場合に
問題となる受圧面の局所的な変形を防止することができ
る。従って、粉体圧縮時においても第２上パンチ（6b）
の円滑な回転運動を確保することができる。また、一般
に滑り軸受は、同一許容荷重の転がり軸受に比べて肉厚
（軸方向幅）を小さくできるので、装置（１）の全高を
従来品よりも低く（具体的には２００mm程度）すること
ができる。従って、小型のプレス機にも組み込み可能と
なる。

【００２１】従来では、図４に示すように、第２上パン
チ（6b）を支持するスラスト軸受（11ａ）を上下に一対
配置していたが、本発明装置では、上述のように第２上
パンチ（6b）のスムーズな回転動作が確保されるため、
スラスト軸受（11Ａ）は上下の何れか一方にのみ配置す
れば足りる。従って、この点からも装置の全高を低減す
ることができる。

【００２２】また、従来では、ダイプレート（４）に対
してダイス（３）を上下一対のスラスト軸受（11ｂ）で
支持しているが、この軸受は図１に示すように、ラジア
ル軸受（11Ｂ）に置換することもできる。すなわち、ダ
イス（３）とダイプレート（４）との間は、上述の加圧
部材（７）と第１上パンチ（６）との間のように粉末圧
縮中の回転運動を考慮する必要がない。そのため、この
部分の軸受に軸方向の耐圧性はそれほど必要とされず、
従って、ラジアル軸受（11Ｂ）を使用しても特に問題は
生じないのである。このようにラジアル軸受（11Ｂ）を
使用すると、ダイス（３）の軸受部分の軸方向幅、さら
にはダイス（３）そのものの軸方向幅を従来装置よりも
短くできるので、ダイセット（１）の全高をさらに低減
することができる。この軸受（11Ｂ）は転がり軸受でも
よいが、より一層の小型化、簡略化を図るために円筒型
の滑り軸受とするのが好ましい。

【００２３】図２に、第２上パンチ（6b）の外周面と加
圧部材（７）との間にラジアル軸受（11Ｃ）を介在させ
た実施形態を示す。第２上パンチ（6b）には半径方向の
力はほとんど作用しないため、この種の軸受（11Ｃ）は
基本的には不要であるが、当該軸受（11Ｃ）を使用する
ことによって第２上パンチ（6b）の回転動作のさらなる
円滑化を図ることができる。このラジアル軸受（11Ｃ）
は、転がり軸受でもよいが、より一層の小型化、簡略化
の観点から滑り軸受とするのが好ましい。

【００２４】

【発明の効果】本発明では、回転パンチと加圧部材との
間のスラスト軸受を滑り軸受としたので、粉末の圧縮時
でも回転パンチの円滑な回転運動を確保することができ
る。また、ダイセットの全高を従来品よりも低くするこ
とができ、小型のプレス機にも組み込み可能となる。

【００２５】固定パンチの先端にダイスの成形部と噛み
合うヘリカル歯部を設け、且つ、ダイスをラジアル滑り
軸受でダイプレートに対して回転自在に支持すれば、ダ
イセットの全高をさらに低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる粉末成形装置の縦断面図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態を示す拡大断面図であ
る。

【図３】スラスト滑り軸受の平面図である。

【図４】従来装置の縦断面図である。

【符号の説明】

２ 収容部 ３ ダイス 3a 成形部 ４ ダイプレート ５ 固定パンチ（下パンチ） 6b 回転パンチ（第２上パンチ） ７ 加圧部材 ９ ベースプレート 11Ａ スラスト軸受 51 ヘリカル歯部（下パンチ側） 61 ヘリカル歯部（上パンチ側）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面にヘリカルギヤの歯部に対応して
   形成されたヘリカル形状の成形部を有するダイスと、往
   復駆動される加圧部材にスラスト軸受を介して回転自在
   に支持され、先端にダイスの成形部と噛み合うヘリカル
   歯部が形成された回転パンチと、ベースプレートに固定
   された固定パンチとを具備し、ダイスに供給された粉末
   をダイスに挿入された回転パンチおよび固定パンチで両
   側から保持し、加圧部材で回転パンチを加圧することに
   より、粉末を圧縮すると同時に、回転パンチのヘリカル
   歯部をダイスの成形部で円周方向に案内して回転パンチ
   を回転させる装置において、 前記スラスト軸受を滑り軸受としたヘリカルギヤの粉末
   成形装置。
2. 【請求項２】 固定パンチの先端にダイスの成形部と噛
   み合うヘリカル歯部を設け、且つ、ダイスをラジアル滑
   り軸受でダイプレートに対して回転自在に支持した請求
   項１記載のヘリカルギヤの粉末成形装置。