JP2003181695A

JP2003181695A - 粉末プレス装置、粉末プレス方法およびそれを用いた焼結体製造方法

Info

Publication number: JP2003181695A
Application number: JP2001379596A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Harada; 務原田; Atsushi Ogawa; 篤史小川
Original assignee: Sumitomo Special Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-02
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP4019704B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形体の割れを生じることなく歩留まりが向
上し、より多くの成形体を同時に得ることができる、粉
末プレス装置および粉末プレス方法を提供する。【解決手段】粉末プレス装置１０はダイ１２を含む。
ダイ１２に形成される複数のキャビティ２４内に粉末ｍ
を充填する。各キャビティ２４内の粉末ｍをプレスする
ための下パンチ１６ａ，１６ｂに作用する圧力媒体Ｐの
量を減らし、各キャビティ２４内の粉末ｍに対するプレ
ス圧が等しくなるように、上パンチ４６と下パンチ１６
ａ，１６ｂとによって各キャビティ２４内の粉末ｍをプ
レスする。粉末ｍをプレスして得られた成形体Ｆ１，Ｆ
２を取り出し、下パンチ１６ａ，１６ｂに作用する圧力
媒体Ｐの量を元に戻すべく補充する。圧力媒体Ｐを収納
する収納空間３２ａ，３２ｂを、下パンチ１６ａ，１６
ｂ毎に設け、かつプレス方向に対して直交する方向に相
互に重ならないように配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は粉末プレス装置、
粉末プレス方法およびそれを用いた焼結体製造方法に関
し、より特定的には、ダイに形成される複数のキャビテ
ィに充填された粉末を同時に等密度成形する粉末プレス
装置、粉末プレス方法およびそれを用いた焼結体製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術の一例として、本件出
願人は特開２０００−２４７９９において、プレス成形
の際に圧力媒体によって複数のキャビティに均一な圧力
を加え、成形密度のばらつきの少ない複数の成形体を同
時に作製する技術を提案している。この技術によれば、
各キャビティに充填された粉末には同一の圧力が作用す
るので、各キャビティに充填された粉末量が異なれば成
形体の厚み（高さ）には違いが生じる。得られた成形体
を取り出すときには、特開２０００−２４７９９の図１
０に示すように、ダイを下降させ上パンチを上方に退避
させることによって、下パンチが規制部により規制され
る位置まで持ち上げられ、成形体が取り出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、成形体の厚み
が異なれば、各成形体に対応する上パンチは、各成形体
から同時に離れるのでなく厚みの小さい成形体から順次
離れていく。したがって、最後の成形体すなわち最も厚
い（特開２０００−２４７９９の図１０では左端の）成
形体には上下から全圧力が加わり割れが生じるおそれが
あった。また、下パンチの段部および圧力媒体が収納さ
れる収納空間の側部に要求される強度は、周知のフープ
応力計算式によって設定される。この計算式によれば、
収納空間を構成する側部が圧力媒体から受ける圧力に耐
えうるように、該側部を構成する部材に要求される厚み
が計算される。従来技術では、隣接する収納空間は並置
されているので、収納空間２個分の強度を確保できるよ
うに２つの収納空間の間に設けられる部材の肉厚を大き
くしなけらばならず、隣接する収納空間の相互の間隔を
縮めることができない。したがって、下パンチひいては
キャビティの間隔も大きくなってしまい、多数個取りの
数にも限界があった。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、成
形体の割れを生じることなく歩留まりが向上する、粉末
プレス装置および粉末プレス方法を提供することであ
る。この発明の他の目的は、より多くの成形体を同時に
得ることができる、粉末プレス装置および粉末プレス方
法を提供することである。この発明のその他の目的は、
寸法ばらつきの少ない焼結体を得ることができる、焼結
体製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の粉末プレス装置は、粉末が充填
されるキャビティが形成される複数のダイホールを有す
るダイ、キャビティ内の粉末をプレスするための一端面
と圧力媒体が作用する他端面と一端面および他端面間に
設けられる段部とを有し、ダイホールに一方側から挿入
される複数の第１パンチ、キャビティ内の粉末をプレス
するための端面を有し、ダイホールに他方側から挿入さ
れる複数の第２パンチ、第１パンチを案内する第１パン
チ案内部と第１パンチのプレス方向の移動限度位置を規
制するために段部に係合可能な規制部と第１パンチに作
用する圧力媒体を収納する収納空間とを有する保持部、
ならびに収納空間内の圧力媒体の量を調節する調節手段
を備える。

【０００６】請求項２に記載の粉末プレス装置は、粉末
が充填されるキャビティが形成される複数のダイホール
を有するダイ、キャビティ内の粉末をプレスするための
一端面と圧力媒体が作用する他端面とを有し、ダイホー
ルに一方側から挿入される複数の第１パンチ、キャビテ
ィ内の粉末をプレスするための端面を有し、ダイホール
に他方側から挿入される複数の第２パンチ、および第１
パンチを案内する第１パンチ案内部と第１パンチに作用
する圧力媒体を収納する収納空間とを有する保持部を備
え、収納空間は各第１パンチ毎に設けられかつ各収納空
間は隣接する収納空間の少なくとも１つとは第１パンチ
のプレス方向に対して直交する方向に相互に重ならない
ように配置されることを特徴とする。

【０００７】請求項３に記載の粉末プレス装置は、請求
項１または２に記載の粉末プレス装置において、さら
に、キャビティに充填された粉末にプレス方向に対して
平行に磁場を印加するための磁場印加手段を備えること
を特徴とする。請求項４に記載の粉末プレス装置は、請
求項１から３のいずれかに記載の粉末プレス装置におい
て、第１パンチは下パンチ、第２パンチは上パンチであ
ることを特徴とする。

【０００８】請求項５に記載の粉末プレス方法は、ダイ
に形成される複数のキャビティ内に粉末を充填する工
程、各キャビティ内の粉末をプレスするための複数の第
１パンチに作用する圧力媒体の量を減らす工程、各キャ
ビティ内の粉末に対するプレス圧が等しくなるように、
複数の第２パンチと圧力媒体が作用する複数の第１パン
チとによって各キャビティ内の前記粉末をプレスする工
程、粉末をプレスして得られた成形体を取り出す工程、
および第１パンチに作用する圧力媒体の量を元に戻すべ
く補充する工程を備える。

【０００９】請求項６に記載の粉末プレス方法は、ダイ
に形成される複数のキャビティ内の粉末をプレスするた
めの複数の第１パンチに作用する圧力媒体を収納する収
納空間を各第１パンチ毎に設け、各収納空間を隣接する
収納空間の少なくとも１つとは第１パンチのプレス方向
に対して直交する方向に相互に重ならないように配置し
た状態で、キャビティ内の粉末をプレスする粉末プレス
方法であって、複数のキャビティ内に粉末を充填する工
程、各キャビティ内の粉末に対するプレス圧が等しくな
るように、複数の第２パンチと圧力媒体が作用する複数
の第１パンチとによって各キャビティ内の粉末をプレス
する工程、および粉末をプレスして得られた成形体を取
り出す工程を備える。

【００１０】請求項７に記載の粉末プレス方法は、請求
項５または６に記載の粉末プレス方法において、キャビ
ティに充填された粉末にプレス方向に対して平行に磁場
を印加する工程をさらに備えることを特徴とする。請求
項８に記載の粉末プレス方法は、請求項５から７のいず
れかに記載の粉末プレス方法において、第１パンチは下
パンチ、第２パンチは上パンチであることを特徴とす
る。請求項９に記載の焼結体製造方法は、請求項５から
８のいずれかに記載の粉末プレス方法によって得られた
成形体を焼結して焼結体を得ることを特徴とする。

【００１１】請求項１に記載の粉末プレス装置では、キ
ャビティに粉末を充填した後、第１パンチに作用する圧
力媒体の量を減らしてキャビティ内の粉末を第１および
第２パンチによってプレスし成形体を得る。圧力媒体の
量はプレス成形中に減らされてもよい。その後、成形体
をダイから取り出す。このとき、第１パンチのプレス方
向の移動は規制されず、プレス成形直後とダイからの成
形体抜き出し時とにおいて、各第１パンチの相対的位置
関係は変化せず、各成形体をほぼ等しい保持圧で保持し
ながらダイから抜き出すことができる。したがって、各
成形体に対応する第２パンチを同時に成形体から分離で
き、一部の成形体に圧力が集中するということはなく、
成形体の割れを防止でき、歩留まりを向上できる。請求
項５に記載の粉末プレス方法についても同様である。

【００１２】第１パンチ毎に設けられる各収納空間には
成形圧力に耐えうる強度が要求される。請求項２に記載
の粉末プレス装置では、各収納空間は隣接する収納空間
の少なくとも１つと第１パンチのプレス方向に対して直
交する方向に相互に重ならないように配置される。この
ように配置すると、収納空間を構成する側部の肉厚とし
ては、１つの収納空間に要求される強度分の厚みを確保
できればよく、隣接する収納空間の距離を短くできる。
その結果、第１パンチ間ひいてはキャビティ間の距離を
短くできるので、少ないスペースでより多くの等密度の
成形体を同時に形成できる。請求項６に記載の粉末プレ
ス方法についても同様である。

【００１３】請求項３に記載の粉末プレス装置では、成
形密度をほぼ等しくできるので、プレス成形時にプレス
方向と平行な磁場を印加して粉末を配向する場合であっ
ても、各成形体の配向ばらつきをほぼ同一にすることが
できる。また、キャビティ間の距離を短くできるので、
キャビティをダイの端部に形成しなくてもよく、磁場が
より均一な箇所にキャビティを設けてプレス成形でき
る。したがって、各成形体を良好に配向できる。請求項
７に記載の粉末プレス方法についても同様である。

【００１４】この発明は、請求項４および８に記載する
ように、第１パンチが下パンチであり、第２パンチが上
パンチである場合に好適となる。請求項９に記載するよ
うに、上述のようにして形成された成形体を焼結するこ
とによって、寸法ばらつきの少ない焼結体が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施形態について説明する。図１を参照して、この発明
の一実施形態の粉末プレス装置１０は、１回のプレスサ
イクルで複数個の等密度の成形体が得られる多数個取り
用装置である。粉末プレス装置１０は、たとえば超硬合
金からなるダイ１２を含む。ダイ１２には複数のダイホ
ール１４が上下方向に貫通するように形成される。ダイ
ホール１４の横断面形状はたとえば弓形である（図３参
照）。各ダイホール１４には、たとえば超硬合金からな
る下パンチ１６ａおよび１６ｂが下側から挿入される。
下パンチ１６ａおよび１６ｂはそれぞれ、パンチ本体１
８ａおよび１８ｂと段部２０ａおよび２０ｂとを有す
る。段部２０ａおよび２０ｂは、パンチ本体１８ａおよ
び１８ｂの下部に形成されかつパンチ本体１８ａおよび
１８ｂより大きな断面積を有する。ダイホール１４の内
周面と下パンチ１６ａおよび１６ｂの上端面２２ａおよ
び２２ｂとによって任意の容積のキャビティ２４が形成
される。

【００１６】下パンチ１６ａおよび１６ｂは保持部２６
によって保持される。保持部２６は、下パンチ１６ａお
よび１６ｂのパンチ本体１８ａおよび１８ｂを案内保持
する下パンチ案内部２８ａおよび２８ｂと、規制部３０
ａおよび３０ｂを介して下パンチ案内部２８ａおよび２
８ｂに連なる収納空間３２ａおよび３２ｂとを含む。規
制部３０ａおよび３０ｂはそれぞれ下パンチ１６ａおよ
び１６ｂの段部２０ａおよび２０ｂに係合可能とされ、
規制部３０ａおよび３０ｂは下パンチ１６ａおよび１６
ｂの上限位置を規制する役割を果たす。収納空間３２ａ
および３２ｂはそれぞれ、下パンチ１６ａおよび１６ｂ
の段部２０ａおよび２０ｂと圧力媒体Ｐとを収納保持
し、下パンチ１６ａおよび１６ｂの下端面３４ａおよび
３４ｂが圧力媒体Ｐによって下方から支持される。

【００１７】圧力媒体Ｐとしては、各種の油類、油脂類
等の有機化合物、水銀、水等、その他常温常圧で液体状
の任意の物質を用いることができる。圧力媒体（圧力伝
達媒体）Ｐは低粘度であることが望ましい。この場合、
圧力を伝える導圧度が高く、キャビティ２４毎の下パン
チ１６ａおよび１６ｂに伝わる圧力のばらつきが低減さ
れるからである。

【００１８】ここで、隣接する収納空間３２ａと３２ｂ
とは、下パンチ１６ａおよび１６ｂのプレス方向に垂直
に、すなわち水平方向に重ならないように配置される。
この実施形態では、隣接する収納空間３２ａおよび３２
ｂにおいて、収納空間３２ａの下面が収納空間３２ｂの
上面より上に位置する。したがって、収納空間３２ａの
側部を構成する保持部２６の肉厚は収納空間３２ａ内に
加わる圧力を、また収納空間３２ｂの側部を構成する保
持部２６の肉厚は収納空間３２ｂ内に加わる圧力を、そ
れぞれ考慮するだけで決定できる。このように、各収納
空間３２ａおよび３２ｂの周囲の保持部２６の厚みは収
納空間１個分の耐久性を考慮すればよいので、収納空間
３２ａおよび３２ｂ間の距離を短くでき、下パンチ１６
ａおよび１６ｂの間隔ひいてはキャビティ２４の間隔を
狭くすることができる。

【００１９】なお、段部２０ａおよび２０ｂがそれぞれ
規制部３０ａおよび３０ｂに接触しているときに下パン
チ１６ａおよび１６ｂの上端面２２ａおよび２２ｂの高
さが等しくなるように、隣接するパンチ本体１８ａおよ
び１８ｂは異なる長さに設定される。これによって、キ
ャビティ２４の充填深さを揃えることができる。また、
下パンチ１６ａ，１６ｂの段部２０ａ，２０ｂおよびシ
リンダ４２の外周にはそれぞれ、シール部材３６ａ，３
６ｂおよび３６ｃが設けられ、これによって収納空間３
２ａ，３２ｂおよび３８にある圧力媒体Ｐが流出するこ
とを防止する。また、パンチ本体１８ａ，１８ｂの外周
にもそれぞれシール部材３６ｄ，３６ｅを設けることで
粉末ｍが下パンチ摺動部に流入することを防止する。

【００２０】保持部２６の内部において収納空間３２ａ
および３２ｂより下の位置にも収納空間３８が設けられ
る。収納空間３２ａ，３２ｂおよび３８は流路４０によ
って接続され、圧力媒体Ｐは各収納空間３２ａ，３２ｂ
および３８の間を移動できる。収納空間３８には圧力媒
体Ｐのほかシリンダ４２が上下方向に摺動可能に収納さ
れる。収納空間３２ａ，３２ｂおよび３８内の圧力媒体
Ｐの量はシリンダ４２によって調節される。シリンダ４
２の位置は、収納空間３８の下部領域３８ａに対してポ
ンプ４３によって送り込まれる圧力媒体Ｑの量によって
制御される。

【００２１】下部領域３８ａに対する圧力媒体Ｑの供給
・排出は、ソレノイド（図示せず）によって動作する電
磁弁４４を用いて切り替えられる。電磁弁４４は、圧力
媒体Ｑを下部領域３８ａに供給するための導入路４４
ａ、下部領域３８ａ内の圧力媒体Ｑを排出するための排
出路４４ｂおよび圧力媒体Ｑの供給を停止するための停
止栓４４ｃを含む。圧力媒体供給時には、導入路４４ａ
が下部領域３８ａおよびポンプ４３に接続され、タンク
４５に収容された圧力媒体Ｑが下部領域３８ａへ供給さ
れる。一方、圧力媒体排出時には、排出路４４ｂが下部
領域３８ａに接続されかつ停止栓４４ｃがポンプ４３に
接続され、下部領域３８ａ内の圧力媒体Ｑがタンク４５
へ排出される。なお、圧力媒体Ｑには圧力媒体Ｐと同様
の物質が用いられる。

【００２２】また、ダイ１２の上方には各ダイホール１
４に挿入可能なたとえば超硬合金からなる複数の上パン
チ４６が配置される。上パンチ４６は上パンチ固定座金
４８に固定される。上パンチ４６は上下方向に移動可能
であり、上パンチ４６をダイホール１４（キャビティ２
４）内に上側から没入することによって、キャビティ２
４内に充填された粉末ｍ（後述）が上パンチ４６の下端
面５０と下パンチ１６ａおよび１６ｂの上端面２２ａお
よび２２ｂとによって圧縮され、たとえば弓形の成形体
が得られる。キャビティ２４内の粉末ｍには、配向コイ
ル５２ａおよび５２ｂを用いて、プレス方向に平行に配
向磁場が印加される。

【００２３】さらに、ダイ１４にはフィーダープレート
５４が隣接配置される。フィーダープレート５４上には
粉末ｍが収納される給粉装置５６が設けられる。給粉装
置５６は、図示しないシリンダによってダイ１２上と待
機位置とを往復移動する。給粉装置５６としては、たと
えば特開２０００−２４８３０１の場合と同様、棒状部
材５８を用いて粉末ｍをキャビティ２４に充填する方式
のものが好ましい。このような給粉装置５６を用いれ
ば、キャビティ２４内への粉末ｍの充填密度ばらつきが
少なく、出来上がった焼結体Ｓにおいても弦幅方向だけ
ではなく厚み方向（図５（ｂ）参照）のばらつきを少な
くできる。

【００２４】粉末ｍとしてはたとえば急冷法によって製
造されたＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末などの希土類合金粉末
が用いられる。粉末ｍはたとえばつぎのようにして作製
される。まず、急冷法による合金の作製法として米国特
許第５，３８３，９７８号に示されるようなストリップ
キャスト法を用いて、鋳片が作製される。

【００２５】具体的には、公知の方法によって製造され
た、Ｎｄ：３０ｗｔ％、Ｂ：１．０ｗｔ％、Ｄｙ：１．
２ｗｔ％、Ａｌ：０．２ｗｔ％、Ｃｏ：０．９ｗｔ％、
残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる組成の合金が高周
波溶解により溶湯とされる。この溶湯が１，３５０゜Ｃ
に保持された後、ロール周速度を約１ｍ／秒、冷却速度
１０²゜Ｃ／ｓｅｃ〜１０⁴゜Ｃ／ｓｅｃ、過冷度２００
゜Ｃの条件で、単ロール上で急冷され、厚さ０．３ｍｍ
のフレーク状合金鋳塊が得られる。合金としては、上記
組成のほか、米国特許第４，７７０，７２３号、第４，
７９２，３６８号に示すものを使用できる。

【００２６】つぎに、合金インゴットが、水素吸蔵法に
よって粗粉砕された後、ジェットミルを用いて窒素ガス
雰囲気中で微粉砕され、たとえば平均粒径２μｍ〜１０
μｍ（ＦＳＳＳ粒径）の合金粉末が得られる。このよう
な粉末ｍには配向性を向上させるとともに圧縮性を改善
するため潤滑剤が添加されてもよい。この場合、たとえ
ば、潤滑剤として脂肪酸エステルやステアリン酸亜鉛、
溶剤として石油系溶剤が用いられ、粉末ｍに対して、脂
肪酸エステルまたはステアリン酸亜鉛を石油系溶剤で希
釈したものが０．３ｗｔ％（潤滑剤ベース）添加混合さ
れ、潤滑剤が粉末ｍの表面に被覆される。

【００２７】図２を参照して、このような粉末プレス装
置１０の動作を説明する。まず、図２（ａ）に示すよう
に、上パンチ４６は上昇端に位置している。このとき、
ポンプ４３によって大気圧以上の圧力を加えることでタ
ンク４５内の圧力媒体Ｑが収納空間３８の下部領域３８
ａに供給される。それによって、シリンダ４２は上昇し
下パンチ１６ａおよび１６ｂは圧力媒体Ｐによって持ち
上げられる。段部２０ａおよび２０ｂが規制部３０ａお
よび３０ｂに接触し、下パンチ１６ａおよび１６ｂの上
端面２２ａおよび２２ｂはダイ１２の上面より少し（た
とえば略２ｍｍ）突出しかつ同一高さとなる。このよう
に粉末充填前に下パンチ１６ａおよび１６ｂの上端面２
２ａおよび２２ｂを同一高さにできるので、形成される
キャビティ２４の容積を均一にできるため、供給される
粉末量のばらつきを小さくできる。

【００２８】ついで、図２（ｂ）に示すように、ダイ１
２を上昇させダイホール１４上部にキャビティ２４が形
成される。各キャビティ２４は同一深さとなる。その状
態で、給粉装置５６をダイ１２に向かってスライドさせ
ダイホール１４上に位置したときに停止させ、給粉装置
５６内の粉末ｍを重力落下によりキャビティ２４内に充
填する。その後、図２（ｃ）に示すように、給粉装置５
６をキャビティ２４上から退去させる。このとき、給粉
装置５６の下端でキャビティ２４上の粉末ｍが摺り切ら
れ粉末充填が完了する。

【００２９】そして、図２（ｄ）に示すように、ソレノ
イドによって電磁弁４４をスライドさせることで電磁弁
４４の導入路４４ａと収納空間３８およびポンプ４３と
の接続を遮断して、収納空間３８と排出路４４ｂとを接
続させるとともにポンプ４３を停止栓４４ｃに接続させ
る。これによって、収納空間３８の下部領域３８ａ内の
圧力媒体Ｑがタンク４５へ排出されていき、シリンダ４
２も下方へ移動する。それに伴って、収納空間３２ａお
よび３２ｂ内の圧力媒体Ｐの一部は流路４０を介して収
納空間３８に移され、下パンチ１６ａおよび１６ｂに作
用する圧力媒体Ｐの量が減じられる。それに応じて下パ
ンチ１６ａおよび１６ｂが下降し、下パンチ１６ａおよ
び１６ｂの段部２０ａおよび２０ｂと保持部２６の規制
部３０ａおよび３０ｂとの間に隙間が形成される。その
状態で、上パンチ４６が下降してダイホール１４（キャ
ビティ２４）に挿入され、キャビティ２４内の粉末ｍに
配向コイル５２ａおよび５２ｂによって配向磁場が印加
されながらまたは印加された後で、粉末ｍが上パンチ４
６と下パンチ１６ａおよび１６ｂとによってプレス成形
され、図２（ｅ）に示すように成形体Ｆ１およびＦ２が
形成される。このとき、圧力媒体Ｐが収納された収納空
間３２ａ，３２ｂおよび３８は流路４０によって連結さ
れているので、圧力媒体Ｐの作用で下パンチ１６ａおよ
び１６ｂのそれぞれの下端面３４ａおよび３４ｂには等
圧がかかる。それによって、粉末ｍの充填量がばらつい
ていたとしても下パンチ１６ａおよび１６ｂが移動し、
各キャビティ２４内の粉末ｍは等圧でプレスされるの
で、成形密度が均一になる。このように下パンチ１６ａ
および１６ｂが移動可能になるのは、シリンダ４２によ
って下パンチ１６ａおよび１６ｂを降下させているから
である。したがって、粉末ｍの充填量の多少に応じて下
パンチ１６ａおよび１６ｂそれぞれの移動量が決定さ
れ、場合によっては両パンチの移動方向（下降または上
昇）も異なる。この実施形態では、右側のキャビティ２
４の方に粉末ｍが多めに充填されており、圧力媒体Ｐの
作用で左側の下パンチ１６ａは上昇するが右側の下パン
チ１６ｂは下降し、右側のキャビティ２４に形成される
成形体Ｆ２の方が厚みが大きくなる。なお、このように
成形体Ｆ１およびＦ２が形成された時点においても、下
パンチ１６ａおよび１６ｂの段部２０ａおよび２０ｂと
保持部２６の規制部３０ａおよび３０ｂとの間には依然
として隙間が存在する。

【００３０】このようにプレスが終了すると、図２
（ｆ）に示すように、上パンチ４６および下パンチ１６
ａ，１６ｂの位置を変えず上パンチ４６および下パンチ
１６ａ，１６ｂによって成形体Ｆ１およびＦ２に一定の
保持圧を加えたままで、ダイ１２を下降させ成形体Ｆ１
およびＦ２をダイホール１４から抜き出しダイ１２上に
露出させる。ダイ下降完了時のダイ１２上面の位置は、
厚みの大きい成形体Ｆ２の下面の位置とほぼ等しくなる
ことが望ましい。

【００３１】その後、図２（ｇ）に示すように、上パン
チ４６を上昇させて、成形体Ｆ１およびＦ２がダイ１２
上から取り除かれる。このときも、下パンチ１６ａおよ
び１６ｂの位置は変化せず、下パンチ１６ａおよび１６
ｂの段部２０ａおよび２０ｂと保持部２６の規制部３０
ａおよび３０ｂとの間には依然として隙間が存在し、各
成形体Ｆ１およびＦ２の上面の位置も変化せず両者は同
一高さを保ち続ける。したがって、上パンチ４６の上昇
時には、各成形体Ｆ１およびＦ２から上パンチ４６が同
時に分離される。その結果、一方の成形体にのみ圧力が
集中することはない。

【００３２】成形体Ｆ１およびＦ２を取り出した後、収
納空間３８内に圧力媒体Ｑをポンプ４３によって補充す
る。このとき、先の工程で減量した分、収納空間３８内
の圧力媒体Ｑが補充される。それに伴って、収納空間３
８内の圧力媒体Ｐが流路４０を介して収納空間３２ａお
よび３２ｂに移され、収納空間３２ａおよび３２ｂ内の
圧力媒体Ｐも先の工程で減量した分、補充される。すな
わち、下パンチ１６ａおよび１６ｂに作用する圧力媒体
Ｐの量が元に戻される。すると、段部２０ａおよび２０
ｂと保持部２６の規制部３０ａおよび３０ｂとが接触す
るまで下パンチ１６ａおよび１６ｂが上昇し、図２
（ａ）に示すように、下パンチ１６ａおよび１６ｂの上
端面２２ａおよび２２ｂがダイ１２の上面から少し突出
しかつ同一高さになる。その後は、上述した動作が繰り
返される。

【００３３】このような粉末プレス装置１０によれば、
プレス成形して得られた成形体をダイ１２から取り出す
とき、下パンチ１６ａおよび１６ｂのプレス方向の移動
は規制されず、プレス成形直後とダイ１２からの成形体
抜き出し時とにおいて、下パンチ１６ａおよび１６ｂの
相対的位置関係は変化せず、成形体Ｆ１およびＦ２をほ
ぼ等しい保持圧で保持しながらダイ１２から抜き出すこ
とができる。したがって、各キャビティ２４への粉末ｍ
の充填ばらつきによる成形体Ｆ１およびＦ２の厚みばら
つきが発生しても、成形体Ｆ１およびＦ２に対応する各
上パンチ４６が同時に分離される。その結果、一部の成
形体に圧力が集中するということはなく、成形体の割れ
を防止でき、歩留まりを向上できる。また、成形密度を
ほぼ等しくできるので、たとえばプレス成形時にプレス
方向と平行な磁場を印加して粉末ｍを配向する場合であ
っても、各成形体の配向ばらつきを同一にできる。

【００３４】さらに、各収納空間３２ａおよび３２ｂの
側部の肉厚としては、１つの収納空間に要求される強度
分の厚みを確保できればよく、隣接する収納空間３２ａ
および３２ｂの距離を短くできる。その結果、下パンチ
１６ａおよび１６ｂ間ひいてはキャビティ２４間の距離
を短くできるので、少ないスペースでより多くの等密度
の成形体を同時に形成できる。また、プレス方向と磁場
印加方向とが平行であるときは成形圧力は高くなり、各
収納空間３２ａおよび３２ｂを構成する部材の肉厚をよ
り大きくする必要があるが、このような場合であっても
ダイ１２ひいては装置を小型化できる。

【００３５】また、キャビティ２４間の距離を短くでき
るので、図３に示すように多数個（ここでは６個）取り
する場合であっても、ダイ１２に形成される全キャビテ
ィ２４を、ダイ１２の端部に形成しなくてもよい。した
がって、成形体について、キャビティ２４の位置ごとの
単重ばらつきを抑制できる。また、ダイ１２のうち磁場
がより均一な箇所を用いてプレス成形できるので、各キ
ャビティ２４内の磁場強度分布をほぼ均一にでき、キャ
ビティ２４に充填された粉末ｍが磁場強度分布の不均一
によって偏ることも防止できる。したがって、成形体を
良好に配向できかつ成形体の寸法ばらつきを抑制でき
る。

【００３６】一般に、寸法ばらつきの許容範囲は焼結体
の用途に応じて決定され、たとえばＶＣＭ（ボイスコイ
ルモータ）用の磁石の場合、駆動機構の位置制御に用い
るため、特に磁石主面の輪郭には高精度が要求される。
したがって、従来では、図４（ａ）に示すように、予め
削り代を加えた形状にて焼結体を作製していた。しか
し、粉末プレス装置１０によれば、プレス成形による歪
みの少ない成形体が得られ、その成形体を焼結して焼結
体を製造すると、磁場分布および輪郭のばらつきが小さ
くかつ等密度の焼結体が得られ、図４（ｂ）に示すよう
に、所望の大きさおよび形状に近い焼結体を得ることが
できる。したがって、焼結体の姿加工が少なくて済み、
生産効率が大幅に向上する。なお、図４（ａ）および
（ｂ）において、実線は焼結によって得られた焼結体の
輪郭を示し、一点鎖線は姿加工後の焼結体の輪郭を示
す。さらに、粉末ｍとして、急冷法によって作製され粒
度分布が狭く流動性が悪い粉末を用い、充填ばらつきが
発生しても、寸法ばらつきが小さい成形体および焼結体
を製造できる。

【００３７】ついで、この発明の一実験例について説明
する。ここでは、圧力媒体Ｐ，Ｑを用いずに油圧プレス
によって粉末を圧縮する従来の粉末プレス装置と、圧力
媒体Ｐ，Ｑを用いて油圧プレスによって粉末を圧縮する
本件発明の粉末プレス装置１０とを用いた。粉末には、
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末（平均粒径３μｍ〜５μｍ）
に潤滑剤を添加したものが用いられた。成形体は、厚さ
３．５ｍｍの弓形形状であり、狙い単重は３５．３０ｇ
であった。配向磁場の方向はプレス方向と平行であっ
た。成形体は１プレス当たり６個成形され、成形密度は
４．４ｇ／ｃｍ³、成形圧力は０．８ｔ／ｃｍ²、プレス
成形面は成形体の両主面（図５（ｂ）に示す焼結体Ｓで
は両主面ｓ１およびｓ２に相当）であった。成形体は１
０５０℃で焼結され、焼結後時効処理が施された。焼結
体Ｓの総作製個数は４８０個であった。

【００３８】図５（ａ）に示すように、弦幅のばらつき
（ＭＡＸ−ＭＩＮ）は、従来技術では０．３７ｍｍであ
ったのに対して、粉末プレス装置１０によれば０．１３
ｍｍに大幅に低減でき、焼結体の寸法ばらつきが大幅に
低減した。したがって、粉末プレス装置１０によれば、
弓形形状の輪郭の寸法精度の良い焼結体を容易に製造で
きる。なお、収納空間３２ａおよび３２ｂから圧力媒体
Ｐを減量するのは、プレス成形前に限定されずプレス成
形中でもよく、プレス成形工程において粉末の最終成形
圧力になるまでの任意の時点でよいが、粉末充填後に行
われることが好ましい。

【００３９】また、成形体を多数個取りする場合、下パ
ンチ毎に設けられる収納空間の数も多くなる。したがっ
て、各収納空間は縦方向、横方向および斜め方向に他の
収納空間と隣接する場合も生じる（方向については図３
参照）。このとき、各収納空間は、縦方向または横方向
に隣接する収納空間とプレス方向に対して直交する方向
に相互に重ならなければよく、斜め方向に隣接する収納
空間はプレス方向に対して直交する方向に相互に重なっ
てもよい。さらに、上述の実施形態では、上下方向にプ
レス成形する場合について説明したがこれに限定され
ず、この発明は、水平方向にプレス成形する場合にも適
用できる。また、上述の実施形態では、プレス方向と平
行に配向磁場を印加する場合について説明したがこれに
限定されず、この発明は、プレス方向と垂直に配向磁場
を印加する場合にも適用できる。

【００４０】

【発明の効果】この発明によれば、各成形体をダイから
抜き出した後、各成形体に対応する第２パンチを同時に
成形体から分離できる。したがって、一部の成形体に圧
力が集中するということはなく、成形体の割れを防止で
き、歩留まりを向上できる。また、収納空間を構成する
側部の肉厚としては、１つの収納空間に要求される強度
分の厚みを確保できればよく、隣接する収納空間の距離
を短くできる。その結果、第１パンチ間ひいてはキャビ
ティ間の距離を短くできるので、少ないスペースでより
多くの等密度の成形体を同時に形成できる。さらに、寸
法ばらつきの少ない焼結体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す図解図である。

【図２】図１の実施形態の動作の一例を示す図解図であ
る。

【図３】成形体を６個取りする場合のダイを示す平面図
である。

【図４】（ａ）は従来技術によって得られる焼結体を示
し、（ｂ）は本件発明によって得られる焼結体を示す。

【図５】（ａ）は一実験例による焼結体寸法ばらつきの
比較を示すテーブルであり、（ｂ）は焼結体の一例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１０粉末プレス装置１２ダイ１４ダイホール１６ａ，１６ｂ下パンチ２０ａ，２０ｂ段部２２ａ，２２ｂ下パンチの上端面２４キャビティ２６保持部２８ａ，２８ｂ下パンチ案内部３０ａ，３０ｂ規制部３２ａ，３２ｂ，３８収納空間３４ａ，３４ｂ下パンチの下端面４３ポンプ４４電磁弁４５タンク４６上パンチ５０上パンチの下端面５２ａ，５２ｂ配向コイル５６給粉装置Ｐ，Ｑ圧力媒体ｍ粉末Ｆ１，Ｆ２成形体Ｓ焼結体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末が充填されるキャビティが形成され
る複数のダイホールを有するダイ、前記キャビティ内の前記粉末をプレスするための一端面
と圧力媒体が作用する他端面と前記一端面および前記他
端面間に設けられる段部とを有し、前記ダイホールに一
方側から挿入される複数の第１パンチ、前記キャビティ内の前記粉末をプレスするための端面を
有し、前記ダイホールに他方側から挿入される複数の第
２パンチ、前記第１パンチを案内する第１パンチ案内部と前記第１
パンチのプレス方向の移動限度位置を規制するために前
記段部に係合可能な規制部と前記第１パンチに作用する
前記圧力媒体を収納する収納空間とを有する保持部、な
らびに前記収納空間内の前記圧力媒体の量を調節する調
節手段を備える、粉末プレス装置。
【請求項２】粉末が充填されるキャビティが形成され
る複数のダイホールを有するダイ、前記キャビティ内の前記粉末をプレスするための一端面
と圧力媒体が作用する他端面とを有し、前記ダイホール
に一方側から挿入される複数の第１パンチ、前記キャビティ内の前記粉末をプレスするための端面を
有し、前記ダイホールに他方側から挿入される複数の第
２パンチ、および前記第１パンチを案内する第１パンチ
案内部と前記第１パンチに作用する前記圧力媒体を収納
する収納空間とを有する保持部を備え、前記収納空間は前記各第１パンチ毎に設けられかつ前記
各収納空間は隣接する前記収納空間の少なくとも１つと
は前記第１パンチのプレス方向に対して直交する方向に
相互に重ならないように配置される、粉末プレス装置。
【請求項３】さらに、前記キャビティに充填された前
記粉末にプレス方向に対して平行に磁場を印加するため
の磁場印加手段を備える、請求項１または２に記載の粉
末プレス装置。
【請求項４】前記第１パンチは下パンチ、前記第２パ
ンチは上パンチである、請求項１から３のいずれかに記
載の粉末プレス装置。
【請求項５】ダイに形成される複数のキャビティ内に
粉末を充填する工程、前記各キャビティ内の前記粉末をプレスするための複数
の第１パンチに作用する圧力媒体の量を減らす工程、前記各キャビティ内の前記粉末に対するプレス圧が等し
くなるように、複数の第２パンチと前記圧力媒体が作用
する前記複数の第１パンチとによって前記各キャビティ
内の前記粉末をプレスする工程、前記粉末をプレスして得られた成形体を取り出す工程、
および前記第１パンチに作用する前記圧力媒体の量を元
に戻すべく補充する工程を備える、粉末プレス方法。
【請求項６】ダイに形成される複数のキャビティ内の
粉末をプレスするための複数の第１パンチに作用する圧
力媒体を収納する収納空間を前記各第１パンチ毎に設
け、前記各収納空間を隣接する前記収納空間の少なくと
も１つとは前記第１パンチのプレス方向に対して直交す
る方向に相互に重ならないように配置した状態で、前記
キャビティ内の前記粉末をプレスする粉末プレス方法で
あって、前記複数のキャビティ内に前記粉末を充填する工程、前記各キャビティ内の前記粉末に対するプレス圧が等し
くなるように、複数の第２パンチと前記圧力媒体が作用
する前記複数の第１パンチとによって前記各キャビティ
内の前記粉末をプレスする工程、および前記粉末をプレ
スして得られた成形体を取り出す工程を備える、粉末プ
レス方法。
【請求項７】前記キャビティに充填された前記粉末に
プレス方向に対して平行に磁場を印加する工程をさらに
備える、請求項５または６に記載の粉末プレス方法。
【請求項８】前記第１パンチは下パンチ、前記第２パ
ンチは上パンチである、請求項５から７のいずれかに記
載の粉末プレス方法。
【請求項９】請求項５から８のいずれかに記載の粉末
プレス方法によって得られた成形体を焼結して焼結体を
得る、焼結体製造方法。