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発明の名称 焼結粉体の成形装置及びその成形方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−259402
公開日 平成10年(1998)9月29日
出願番号 特願平9−67606
出願日 平成9年(1997)3月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】西脇 民雄
発明者 矢部 康志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】燒結金属粉体を、所定の刺激を受けた際に硬化する感受硬化性液体樹脂中に混入した混合液を保持する混合液漕と、該混合液漕内で、先端部を移動自在となるように設けたプローブと、該プローブの先端部を予め設定された形状に沿って移動させる制御手段とを有し、前記先端部には、前記感受硬化性樹脂に、刺激を付与する刺激付与手段と共に、前記焼結金属粉体を磁着する磁着手段とを設けていることを特徴とする焼結粉体の成形装置。
【請求項2】前記感受硬化性樹脂は、所定光量以上の光を受けた際に硬化する光硬化性樹脂であると共に、前記刺激付与手段は、前記磁着手段の磁着動作と同時に、所定光量以上の光を付与する光学的刺激手段であることを特徴とする請求項1記載の焼結粉体の成形装置。
【請求項3】前記混合液漕には、前記焼結金属粉体の沈殿を防止する撹拌手段が設けられていることを特徴とする各請求項1又は2記載の焼結粉体の成形装置。
【請求項4】燒結金属粉体が、所定の刺激を受けた際に硬化する感受硬化性液体樹脂中に混入された混合液内で、刺激手段及び磁着手段を移動させることにより、該焼結金属粉体を所定の形状に成形することを特徴とする焼結粉体の成形方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属粉体を所定の形状に形成して、焼結部品を作製する際に、SLA(Stereo Lithography Apparatus:立体刷版装置)技術を応用させた焼結粉体の成形装置及びその成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の焼結粉体の成形装置及びその成形方法としては、図2に示すような上下パンチ駆動式の焼結歯車成形装置1が知られている(特開昭55−70499号公報等参照)。
【0003】このようなものでは、上パンチ2とダイ3との間を位相を合わせて固定し、焼結金属粉体をダイ3のキャビティ4に充填する。圧縮行程では、粉末成形プレスの上ラム5が下降すると、上パンチ2が、ダイ3の上端面でダイ3と勘合して、噛み合いが開始される。
【0004】ダイ3の上端面よりも、更に上パンチ2が下降すると、ダイ3の歯すじ面6に上パンチ2の歯7が接触摺動しつつ、かつ回転付与手段の付勢力に抗して、上パンチベース8、上パンチ2が回転しながら下降し、前記キャビティ4内の金属粉末が圧縮成形される。成形体の圧縮完了後、前記上ラム5を上昇させて、上パンチ2をダイ3から抜き出す際、前記圧縮行程とは、逆方向へ回転しながら上パンチ2がダイ3から抜けて行き、ダイ3上端面と上パンチ2下端面とが一水平面上に到達した時点から、上パンチ2は、回転を停止して、上昇する。
【0005】次に、下ラム9を下降させて、この下ラム9に固定されたダイ3を下降させることにより、キャビティ4内の成形品を下パンチ10で突き上げて前記ダイ3から取り出す。このとき、下パンチ10の歯11が、ダイ3の歯すじ面6に沿って摺動,回転しながら前記成形品を突き上げる。
【0006】取り出された成形品は、焼き入れ工程を経て、はすば歯車用の成形品が完成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の焼結粉体の成形装置及びその成形方法では、焼結金属粉体によって成形される部品の形状が複雑であると、成形された粉体を前記キャビティ4内から取り出す際に、密度分布が偏る等で、クラックが発生する虞れがあった。
【0008】特に、ヘリカルギヤ等では、成形品に回転力を与え、キャビティ4を構成するダイ3の歯すじ面6に沿って摺動,回転させながら下方から突き上げられることになり、このダイ3の歯すじ面6との間に発生する引きずり力によりクラックが発生しやすいといった問題があった。
【0009】このため、成形品が型抜きを考慮した形状に限定され、成形品形状の自由度が減少してしまう。
【0010】そこで、この発明は、複雑な形状の成形品でも焼結金属粉体の密度分布が偏ること無く、型抜き時に、クラック等を発生させる虞のない焼結粉体の成形装置及びその成形方法を提供することを課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため本願発明の請求項1に記載されたものでは、燒結金属粉体を、所定の刺激を受けた際に硬化する感受硬化性液体樹脂中に混入した混合液を保持する混合液漕と、該混合液漕内で、先端部を移動自在となるように設けたプローブと、該プローブの先端部を予め設定された形状に沿って移動させる制御手段とを有し、前記先端部には、前記感受硬化性樹脂に、刺激を付与する刺激付与手段と共に、前記焼結金属粉体を磁着する磁着手段とを設けている焼結粉体の成形装置を特徴としている。
【0012】このように構成された請求項1記載のものでは、前記制御手段によって、プローブの先端部が予め設定された形状に沿って移動されると、前記混合液中の燒結金属粉体が、前記プローブの先端部に設けられた磁着手段で、磁着される。
【0013】該磁着が行われる際、前記同じくプローブの先端に設けられた刺激付与手段が周囲の感受硬化性樹脂に刺激を付与する。
【0014】このため、磁着によって形成された成形品の形状は、該硬化した感受硬化性樹脂によって保持されて崩れにくくなる。
【0015】所定の形状に形成された成形品は、混合液漕の混合液中から取り出されるが、前記混合液中からの取り出し時の抵抗は、従来のように金属製の成形型等と摺接するものに比して、極めて少なく、クラック等が発生しにくい。
【0016】また、前記混合液漕内に保持される感受硬化性液体樹脂中に、燒結金属粉体が混入されているので、混合液中での該焼結金属粉体に重力が与える影響は、大気中に比して少ない。
【0017】このため、焼結金属粉体が略均等に分散されることにより、該燒結金属粉体が、前記プローブ先端に設けられた磁着手段に磁着される際の密度の偏りを防止することが出来る。
【0018】従って、複雑な形状の成形品でも、クラック等を発生させることなく成形できる。
【0019】また、請求項2に記載されたものでは、前記感受硬化性樹脂は、所定光量以上の光を受けた際に硬化する光硬化性樹脂であると共に、前記刺激付与手段は、前記磁着手段の磁着動作と同時に、所定光量以上の光を付与する光学的刺激手段である請求項1記載の焼結粉体の成形装置を特徴としている。
【0020】このように構成された請求項2記載のものでは、前記光学的刺激手段が、前記磁着手段の磁着動作と同時に、所定光量以上の光を付与すると、前記光硬化性樹脂は、前記磁着手段の磁着動作と同時に硬化して、所定の形状を形成した成形品の周囲を固め、該形状が保持される。
【0021】そして、請求項3に記載されたものでは、前記混合液漕には、前記焼結金属粉体の沈殿を防止する撹拌手段が設けられている各請求項1又は2記載の焼結粉体の成形装置を特徴としている。
【0022】このように構成された請求項3記載のものでは、前記混合液漕に設けられた撹拌手段が、前記焼結金属粉体の沈殿を防止する。このため、更に、前記感受硬化性樹脂の混合液中で、焼結金属粉体が略均等に分散されることにより、該燒結金属粉体が、前記プローブ先端に設けられた磁着手段に磁着される際の密度の偏りが防止される。
【0023】また、請求項4に記載されたものでは、燒結金属粉体が、所定の刺激を受けた際に硬化する感受硬化性液体樹脂中に混入された混合液内で、刺激手段及び磁着手段を移動させることにより、該焼結金属粉体を所定の形状に成形する焼結粉体の成形方法を特徴としている。
【0024】このように構成された請求項4記載のものでは、前記混合液内で、刺激手段及び磁着手段を移動させると、燒結金属粉体が、磁着手段によって磁着される際に、刺激手段によって、周囲の該感受硬化性樹脂が硬化されて、所定の形状に焼結金属粉体を保持する。
【0025】所定の形状に形成された成形品が、混合液漕の混合液中から取り出される際、前記混合液中からの取り出し時の抵抗は、従来のように金属製の成形型等と摺接するものに比して、極めて少なく、型崩れ等が発生しにくい。
【0026】このため、そのまま、次の焼結工程等に移行できるので、歩留まりが良好で、製造コストの増大が抑制される。
【0027】
【発明の実施の形態1】以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しつつ説明する。なお、従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【0028】図1は、この発明の実施の形態1の焼結粉体の成形装置及びその成形方法を示すものである。
【0029】まず、この実施の形態1の構成を説明すると、この焼結粉体の成形装置12では、混合液13を保持する有底無蓋の混合液漕14が設けられている。
【0030】この混合液漕14内に保持される混合液13は、主に、燒結金属粉体15…を、混入すると共に、所定の光量を越える光の刺激を受けた際に硬化する感受硬化性樹脂としての光硬化性樹脂16からなる溶媒を有して構成されている。
【0031】また、この混合液漕14の側面部14aには、前記焼結金属粉体15…の沈殿を防止する撹拌手段としての撹拌モータ18が設けられている。この撹拌モータ18のモータ軸18aは、前記混合液漕14内に挿通されると共に、このモータ軸18aの先端に設けられたスクリュウ18bを回転させることにより、前記混合液13に所定の流れを発生させるように構成されている。
【0032】この混合液漕14の上部には、制御手段としてのNC装置19が設けられている。このNC装置19からは、前記混合液漕14内の混合液13中に、先端部20aを垂下させるプローブ20が下面側から、延設されている。
【0033】このプローブ20の先端部20aは、前記NC装置19内に設けられたCPU19aによって、予めメモリ部19bに記憶されている数値データに基づき、駆動信号出力部19cから出力される駆動信号に従って、所定の形状に沿って移動自在となるように、複数のアクチュエータを組み合わせることにより構成されている。
【0034】そして、この先端部20aには、前記光硬化性樹脂16に、光の刺激を付与する刺激付与手段としての紫外線を放出するUV発生装置21と、前記焼結金属粉体を磁着する磁着手段としての電磁石装置22とが設けられている。
【0035】このうち、前記UV発生装置21は、前記NC装置19内に設けられたUVon,off手段19dによって、on,offが制御されることにより、on状態でこの先端部20a周囲の前記光硬化性樹脂16を硬化させる所定量以上の紫外線が放出されると共に、off状態で、このUV発生装置21からのUV放出を停止させるように構成されている。
【0036】また、前記電磁石装置22は、前記NC装置19内に設けられた電磁力on,off手段19eによって、on,offが制御されることにより、on状態でこの先端部20a周囲の前記燒結金属粉体15を磁着させると共に、off状態で、この電磁石装置22の電磁力発生を停止させるように構成されている。
【0037】次に、この実施の形態1の作用について説明する。
【0038】このように構成された請求項1記載のものでは、前記NC装置19内に設けられたCPU19aによって、プローブ20の先端部20aが予め設定されて、メモリ部19bに記憶された数値データに基づき、形成するインターナルギヤ23の形状に沿って移動される。
【0039】この実施の形態1では、インターナルギヤ23の形状に対応する箇所を前記先端部20aが通過する際に、前記NC装置19内に設けられた電磁力on,off手段19eによって、on,offが制御されることにより、前記電磁石装置22がon状態になる。
【0040】このため、前記混合液13中の燒結金属粉体15…が、このプローブ20の先端部20aに設けられた電磁石装置22の磁力により磁着される。
【0041】この磁着が行われる際、前記NC装置19内に設けられたUVon,off手段19dによって、on,offが制御されることにより、UV発生装置21が、on状態になる。
【0042】このため、前記同じくプローブ20の先端部20aに設けられたUV発生装置21が周囲の光硬化性樹脂16に、硬化に必要な所定光量以上の紫外線領域の光を付与する。
【0043】したがって、磁着によって形成された成形品であるインターナルギヤ23の形状は、硬化した光硬化性樹脂16によって形成された樹脂膜24で保持されて崩れにくくなる。
【0044】成形後、前記NC装置19内に設けられた電磁力on,off手段19e及びUVon,off手段19dによって、on,offが制御されることにより、前記電磁石装置22及びUV発生装置21が、off状態になる。このため、プローブ20を混合液13から引き上げられる際に、前記混合液13中の燒結金属粉体15…が、磁着されることがないので、バリ等、不必要な部分の成形は行なわれない。
【0045】所定の形状に形成されたインターナルギヤ23は、混合液漕14の混合液13中から取り出されるが、前記混合液12中からの取り出し時の抵抗は、液中の移動となるので、従来のように金属製の成形型等と摺接するものに比して、極めて少なく、クラック等が発生しにくい。
【0046】また、前記混合液漕14内に保持される光硬化性液体樹脂16中に、燒結金属粉体15…が混入されているので、混合液13中でのこれらの焼結金属粉体15…に重力が与える影響は、浮力の発生により、大気中に比して少ない。
【0047】このため、焼結金属粉体15…が略均等に分散されることにより、燒結金属粉体15…が、前記プローブ先端部20aに設けられた電磁石装置22に磁着される際の密度の偏りを防止することが出来る。
【0048】従って、ハス歯23aを内側に形成する複雑な形状のインターナルギヤ23等の成形品でも、クラック等を発生させることなく成形できる。
【0049】そして、この実施の形態1では、前記混合液漕14に設けられた撹拌モータ18が、モータ軸18a先端に設けられたスクリュウ18bを回転させることにより、混合液13を撹拌して前記焼結金属粉体15…の沈殿が防止される。このため、更に、前記光硬化性樹脂16の混合液13中で、焼結金属粉体15…が略均等に分散されることにより、燒結金属粉体15が、前記プローブ先端部20aに設けられた電磁石装置2に磁着される際の密度の偏りが防止される。
【0050】しかも、上述したように、インターナルギヤ23が、混合液漕14の混合液13中から取り出される際の抵抗は、極めて少なく、この点においても型崩れ等が発生しにくい。
【0051】従って、引き上げ後、そのまま、次の焼結、サイジング工程等へ移行させて、強度を上げることができるので、歩留まりが良好で、製造コストの増大が抑制される。
【0052】また、焼結金属粉体中の光硬化性樹脂は、焼結工程により、焼き飛ばすことができる。
【0053】
【実施例1】
光硬化性樹脂16…ジアゾ樹脂、ポリケイ皮酸ビニル等UV発生装置21…発生中心波長300nm以上、この発明の形態1を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの形態1に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【0054】例えば、前記実施の形態1では、感受硬化性樹脂として光硬化性樹脂16を用いたが、特にこれに限らず、尿素樹脂,メラミン樹脂,フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いてもよい。この場合、前記UV発生装置21に換えて、サーモ等の熱発生装置からなる刺激付与手段を、前記プローブ先端部20aに設ける構成を採用する。
【0055】なお、他の光硬化性樹脂としては、二ニクロム酸系水溶性高分子、ビスアジド系環化ゴム、光重合系樹脂、化学増幅系樹脂等が知られている。
【0056】また、他の熱硬化性樹脂としては、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ホルマール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーンアルキド樹脂、ポリイミド樹脂等が知られている(出典:第5版化学便覧応用化学編丸善出版)。
【0057】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明の請求項1記載のものによれば、前記制御手段によって、プローブの先端部が予め設定された形状に沿って移動されると、前記混合液中の燒結金属粉体が、前記プローブの先端部に設けられた磁着手段で、磁着される。
【0058】該磁着が行われる際、前記同じくプローブの先端に設けられた刺激付与手段が周囲の感受硬化性樹脂に刺激を付与する。
【0059】このため、磁着によって形成された成形品の形状は、該硬化した感受硬化性樹脂によって保持されて崩れにくくなる。
【0060】所定の形状に形成された成形品は、混合液漕の混合液中から取り出されるが、前記混合液中からの取り出し時の抵抗は、従来のように金属製の成形型等と摺接するものに比して、極めて少なく、クラック等が発生しにくい。
【0061】また、前記混合液漕内に保持される感受硬化性液体樹脂中に、燒結金属粉体が混入されているので、混合液中での該焼結金属粉体に重力が与える影響は、大気中に比して少ない。
【0062】このため、焼結金属粉体が略均等に分散されることにより、該燒結金属粉体が、前記プローブ先端に設けられた磁着手段に磁着される際の密度の偏りを防止することが出来る。
【0063】従って、複雑な形状の成形品でも、クラック等を発生させることなく成形できる。
【0064】また、請求項2に記載されたものでは、前記光学的刺激手段が、前記磁着手段の磁着動作と同時に、所定光量以上の光を付与すると、前記光硬化性樹脂は、前記磁着手段の磁着動作と同時に硬化して、所定の形状を形成した成形品の周囲を固め、該形状が保持される。
【0065】そして、請求項3に記載されたものでは、前記混合液漕に設けられた撹拌手段が、前記焼結金属粉体の沈殿を防止する。このため、更に、前記感受硬化性樹脂の混合液中で、焼結金属粉体が略均等に分散されることにより、該燒結金属粉体が、前記プローブ先端に設けられた磁着手段に磁着される際の密度の偏りが防止される。
【0066】また、請求項4に記載されたものでは、前記混合液内で、刺激手段及び磁着手段を移動させると、燒結金属粉体が、磁着手段によって磁着される際に、刺激手段によって、周囲の該感受硬化性樹脂が硬化されて、所定の形状に焼結金属粉体を保持する。
【0067】所定の形状に形成された成形品が、混合液漕の混合液中から取り出される際、前記混合液中からの取り出し時の抵抗は、従来のように金属製の成形型等と摺接するものに比して、極めて少なく、型崩れ等が発生しにくい。
【0068】このため、そのまま、次の焼結工程等に移行できるので、歩留まりが良好で、製造コストの増大が抑制される、という実用上有益な効果を発揮する。




 

 


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