JP2005232475A - 希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸素濃度管理が容易で安全性の向上を図ることができる希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法を提供する。
【解決手段】 成形装置１は、雰囲気制御室１０と、置換室３０と、搬送車４０とを備えている。雰囲気制御室１０には、その内部の酸素濃度を制御可能なガス供給手段２２が設けられている。置換室３０は、雰囲気制御室１０と密閉ドア２５ａを介して接続され、搬送車４０と雰囲気制御室１０とを気密な状態で接続可能な気密手段として機能する。搬送車４０は、置換室３０と接続可能であり、その内部を密閉可能な密閉ドア２５ｂが設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＲ−Ｍ−Ｂ系等の希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法に関する。

希土類焼結磁石は、原料金属を溶解し、塊状あるいは薄帯状の原料合金として、この原料合金に粉砕、成形、焼結、熱処理、加工等の粉末冶金技術を用いることにより製造される。希土類焼結磁石の中でも、Ｒ−Ｍ−Ｂ系希土類焼結磁石（Ｒは希土類元素のうち一種または二種以上、ＭはＦｅ（鉄）を必須とし、その他の金属元素を含む。Ｂはホウ素である。なお、希土類元素にはＹ（イットリウム）も含む。また、Ｂは一部がＣ（炭素）によって置換されていてもよい。）は高性能磁石として注目されている。

しかし、粉砕して得られた希土類焼結磁石用合金粉末は、化学的に非常に活性であるために、大気中において極めて急激に酸化して含有酸素量が増加し、磁気特性の劣化を招いてしまう。また、この原料粉末は、急激な酸化により発熱するだけではなく、発火してしまう場合もある。

従来は、このような原料粉末の急激な酸化を防止するために、気流粉砕時の窒素ガスに少量の酸素を混入させたり、粉砕時に有機物と一緒に粉砕したり、または粉砕後に有機物を混合して、原料粉末の表面を安定化する処理が行われていた。このようにして表面が安定化された原料粉末は、酸素量や炭素量が増加してしまい、磁気特性が劣化する。磁気特性の高特性化を図るために、表面を安定化しない、または安定化の度合いの少ない原料粉末を用いて成形を行おうとした場合、発熱して酸化したり、発火してしまう問題があった。

このような問題に対して、不活性ガス雰囲気中でプレス成形を行うプレス装置に関する技術が開示されている（特許文献１参照。）。このプレス装置には、少なくともプレス部や給粉装置への粉末供給部を囲うようにプレス装置のほぼ全体が覆われた気密ボックスが設けられている。
特開平６−３４６１０２号公報

また、水素粉砕処理手段と、粗粉砕処理手段と、微粉砕処理手段と、成形手段と、焼結手段とを有してなる希土類磁石の製造装置において、粗粉砕処理手段と、微粉砕処理手段と、成形手段とが不活性雰囲気下に配置されるとともに、各手段の間に不活性雰囲気下における取り回し手段（不活性ガス搬送手段）が設けられてなる希土類磁石の製造装置が提案されている（特許文献２参照。）。この装置では、成形手段に連続する焼結手段が、不活性雰囲気・真空置換室と、焼結室と、冷却室とからなり、成形手段を配置した不活性雰囲気室と不活性雰囲気・真空置換室と冷却室間との循環する搬送路が設けられ、この搬送路が不活性雰囲気室に連通可能に配置された大気・不活性雰囲気置換室を通過する。
特開平６−１０８１０４号公報

ところで、Ｒ−Ｍ−Ｂ系希土類焼結磁石用原料粉末を金型内に注入充填する装置では、非酸化性ガス（窒素ガスやアルゴン等の不活性ガスを総称して用いることとする）の雰囲気に制御した室内で、一定重量を金型内に注入充填し、配向磁場を印加しながらプレスする。そして、加圧成形手段の金型から脱金型した成形体を焼結トレーに整列配置して、この成形体を配置した焼結トレーを焼結炉へ搬送するために雰囲気制御室から取り出す。

上述したプレス装置においては、非酸化性ガスの雰囲気中、酸素濃度がごくわずかな状態、例えば酸素濃度が１０〜１００００ｐｐｍ程度で、原料粉末が成形される。この成形体は、プレス装置の気密ボックスと同程度の酸素濃度の雰囲気に保たれた状態で、次の焼結工程に入る。この場合、プレス装置の一時的トラブルや品種切り替え等の理由でプレス装置の気密を解いて大気雰囲気にした際、プレス装置内の成形体や成形カス、或いは堆積した原料粉末が急激な酸化を起こし発熱し、最悪の場合には発火する危険性があった。又、成形体を次の焼結工程へ移す際に、一時的に大気に曝すような工程を組んだ場合には、成形体の表面が大気にさらされて急激な酸化を起こし発熱してしまって磁気特性が著しく劣化してしまう。最悪の場合には発火する危険性もあった。

また、特許文献２に開示された装置では、設備の大型化を招き、雰囲気制御を行うための非酸化性ガスの使用量が多くなり、物理的にも経済的にも装置全体の雰囲気制御を行うことが容易ではなかった。さらに、処理条件の変更時や生産量の増減に対してフレキシビリティが全く無いという問題がある。また、各手段がシリーズ化されているため、一部が故障するとライン全体を停止させる必要があるというメインテナンス上の問題もある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、酸素濃度管理が容易で安全性の向上を図ることができる希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、多種少量品に対してフレキシブルに対応できるとともに、大量生産にも対応することができる希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、設備をコンパクトにすることで非酸化性ガスの使用量を最小限にできる希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置およびその成形方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置は、
密閉可能な密閉ドアを有し、所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御下で希土類焼結磁石用合金粉末を成形する雰囲気制御室と、
密閉可能な密閉ドアを有し、前記雰囲気制御室で成形された成形体を焼結装置に搬送する搬送室と、
前記密閉可能な密閉ドアを介して前記雰囲気制御室と前記搬送室とを対面させるように配置したとき、前記雰囲気制御室と前記搬送室とを気密な状態で接続可能な置換室と、
を備える、ことを特徴とする。

前記搬送室は、非酸化性ガスを導入するガス導入機構を備えることが好ましい。

前記搬送室としては、例えば無人搬送台車がある。この場合 成形装置には、前記無人搬送台車の走行を制御するとともに、前記無人搬送台車と前記雰囲気制御室との間の前記成形体の受渡しを制御する制御機構を備える。

前記雰囲気制御室は、その内部に非酸化性ガスを導入するガス導入機構を備えることが好ましい。

本発明の第２の観点に係る希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法は、
所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御室内で希土類焼結磁石用合金粉末を成形する成形工程と、
成形された成形体を焼結装置に搬送する搬送室を、置換室を介して前記雰囲気制御室に接続する接続工程と、
を備える、ことを特徴とする。

前記接続工程では、前記雰囲気制御室の密閉ドア及び前記搬送室の密閉ドアを閉鎖した状態で前記搬送室を前記置換室を介して前記雰囲気制御室に接続する、ことが好ましい。

前記接続工程では、前記搬送室の密閉ドアを開放するとともに前記搬送室内及び前記置換室内の大気を排気し、非酸化性ガスを導入した後に前記雰囲気制御室の密閉ドアを開放する、ことが好ましい。

前記雰囲気制御室及び前記搬送室を大気圧よりも高い圧力に雰囲気制御することが好ましい。

前記成形体を所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御室内から搬送室に搬送する搬送工程を備える、ことが好ましい。

前記搬送工程では、前記置換室を貫通するように搬送手段を配置し、配置した搬送手段により成形体を搬送室に搬送することが好ましい。

前記雰囲気制御室の密閉ドア及び前記搬送室の密閉ドアを閉鎖し、置換室を介して行われている前記搬送室と前記雰囲気制御室との接続を解く離脱工程を備える、ことが好ましい。

前記搬送室を前記焼成装置へ搬送する工程を備える、ことが好ましい。

本発明によれば、酸素濃度管理が容易で安全性の向上を図ることができる。また、多種少量品に対してフレキシブルに対応できるとともに、大量生産にも使用することができる。

本発明の実施の形態に係る希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置について、以下図面を参照して説明する。

図１に示すように、成形装置１は、雰囲気制御室１０と、雰囲気制御室１０と密閉ドア２５ａを介して接続された置換室３０と、密閉ドア２５ｂを有するとともに置換室３０と接続可能な搬送室４０とを備えている。図１の搬送室４０は、移動可能な搬送車と成っている。

雰囲気制御室１０は、原料粉末および成形体２０を大気と遮断するため、火災等の安全上の対策のため、また、後述するように、成形装置１内の酸素濃度が均一になるような雰囲気に制御するために設けられている。雰囲気制御室１０内は、大気圧よりも高い圧力になるような雰囲気に制御されていることが好ましい。これは、例えば気密漏れにより雰囲気制御室１０が密閉状態でなくなっても、外部から雰囲気制御室１０内に大気が入りにくくなるためである。

雰囲気制御室１０内には、タンク１１と、粉末供給手段１２と、金型１３と、金型搬送用シリンダ１４と、加圧成形手段である上パンチ１５及び下パンチ１６と配向磁場用コイル１７とを有するプレス機１８と、成形体取り出し装置１９と、成形体２０を載せた搬送用トレー２１と、搬送用トレー載置台２９および搬送コンベア３１から構成された搬送手段と、ガス供給手段２２と、ガルバニック式センサ２３と、ジルコニア式センサ２４と、が備えられている。

タンク１１は、希土類焼結磁石の合金原料粉末を収容する容器であり、気密性を有している。タンク１１内には、例えばＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ化合物等を主成分とするＲ−Ｍ−Ｂ系希土類焼結磁石の合金原料粉末が収容されている。

粉末供給手段１２は、配向磁場中に配置された金型１３内に原料粉末を一定量注入充填する。粉末供給手段１２は、筒体からなり、弁２６を介して気密性をもってタンク１１に接続されている。

金型１３は、注入充填された原料粉末を所定形状の成形体に成形するための型であり、その内面には潤滑剤が塗布されている。金型１３内に注入された原料粉末には磁場を印加して、原料粉末粒子の配向を行うが、配向性が悪いと磁気特性が低下するため、配向磁場を印加した状態で何らかの手段により金型１３内の原料粉末を配向しやすくする必要がある。その手段として、金型１３の内面に潤滑剤を塗布することが望ましい。潤滑剤としては、有機系潤滑剤が適しており、例えば脂肪酸エステル等が用いられる。なお、図示はしないが、金型１３内の原料粉末の配向性をよくするためには、載置台２７を振動源により振動させて、金型１３内の原料粉末を振動させてもよい。

金型搬送用シリンダ１４は、載置台２７上の金型１３に原料粉末が注入充填される原料粉末注入充填位置からプレス機１８の上パンチ１５及び下パンチ１６間の位置へ金型１３を搬送するために、載置台２７上の原料粉末注入充填位置と上パンチ１５及び下パンチ１６間の位置との間を水平方向に往復運動する。

プレス機１８は、加圧成形手段としての上下一対の上パンチ１５及び下パンチ１６と、配向磁場を印加可能な配向磁場用コイル１７とを有している。そして、配向磁場用コイル１７により配向磁場を印加しながら、上パンチ１５を下降させて圧力をかけることにより金型１３内の粉末が圧縮成形される。また、下パンチ１６を上昇させることにより、圧縮成形された成形体２０が金型１３の上面まで押し出される。

成形体取り出し装置１９は、例えば油圧モータやエアモータによりアームが直線もしくは回転運動を行い、成形体２０を搬送用トレー２１上まで搬送する。成形体取り出し装置１９は、アームの先端がプレス機１８から搬送用トレー２１上との間を直線もしくは回転運動する。なお、金型１３から取り出した成形体２０のバリ取り装置（ブラスト装置）を設けてもよい。

搬送用トレー２１は、成形された複数の成形体２０を搬送車４０に搬送するためのトレーであり、その上に成形体２０が整列して並んだ状態で置かれる。搬送用トレー２１は、搬送用トレー載置台２９に載置されている。なお、図示はしないが搬送用トレー２１上に成形体２０を整列配置するため、プレス機１８と搬送用トレー載置台２９との間に方向転換装置を設けてもよい。搬送用トレー２１は、搬送用トレー載置台２９上から搬送コンベア３１によって雰囲気制御室１０から、置換室３０を介して、搬送車４０へと搬送される。

ガス導入機構としてのガス供給手段２２は、雰囲気制御室１０に接続されている。ガス供給手段２２は、非酸化性ガス（窒素ガスあるいはアルゴンのような不活性ガス）を雰囲気制御室１０に導入する非酸化性ガス導入管と、制御バルブ（５２）と、ガス導入源とを備え、雰囲気制御室１０に非酸化性ガス、例えば窒素ガスを供給することにより、雰囲気制御室１０を（窒素）雰囲気制御する。これは、成形直後の成形体２０は、その表面が大気に曝され、酸化作用をうけると、磁気特性が劣化してしまうためである。特に、活性な希土類元素を含み、かつ、酸素含有量の低い原料粉末、あるいはこの原料粉末を用いた成形体２０を大気中に曝すと発火さえも生じてしまう。そこで、成形体２０または成形体２０を載せた搬送用トレー２１を収容する雰囲気制御室１０内を雰囲気制御している。さらに、成形前後で原材粉末と成形体２０とが酸化されるのを防止するため、および火災等の安全上の対策をするため、原材粉末と成形体２０とを大気と遮断するために雰囲気制御室１０を雰囲気制御している。

ガルバニック式センサ２３とジルコニア式センサ２４は、雰囲気制御室１０内で非酸化性ガス中に含まれる酸素濃度を検出するためのセンサである。ガルバニック式センサ２３およびジルコニア式センサ２４は、例えば、成形体２０を載せて一時保管される搬送用トレー２１上付近に設けられている。

なお、ガルバニック式センサ２３とジルコニア式センサ２４の二種類のセンサを用いているのは、各々のセンサを酸素濃度に応じて使い分け、雰囲気制御室１０内の酸素濃度を正確に測定するためである。金型１３の内面には有機系の潤滑剤が塗布されているために、雰囲気制御室１０内に有機ガス成分が飛散することになる。酸素濃度検知センサとしてジルコニア式センサ２４を用いる場合には、酸素濃度が比較的高い場合であれば酸素濃度を正確に検知できるが、酸素濃度がある程度以下（５００ｐｐｍ程度）になると、有機ガス成分を含む雰囲気での測定には検知感度が落ちるために不向きである。一方、ガルバニック式センサ２３を酸素濃度検知センサとして用いる場合には、有機ガス成分を含む雰囲気での影響は受けないが、酸化を嫌うために２％以上の酸素濃度を測定することには不向きである。

これらのセンサを用い、雰囲気制御室１０（成形装置１）内の酸素濃度を安全な濃度で一定になるように制御する。雰囲気制御室１０内を予め設定された酸素濃度に制御するための制御回路は、図２に示すように、酸素濃度制御部５０と、メモリ５１と、制御バルブ５２と、ガルバニック式センサ２３と、ジルコニア式センサ２４とを備えている。

酸素濃度制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からなり、制御バルブ５２の制御や演算処理等を行うものである。メモリ５１には、制御バルブ５２を制御するためのプログラムや制御情報が格納されている。この雰囲気制御室１０内の酸素濃度に応じてガルバニック式センサ２３およびジルコニア式センサ２４により検知する。ガルバニック式センサ２３とジルコニア式センサ２との切り替える酸素濃度は５００ｐｐｍから２％の範囲であればよく、１０００ｐｐｍから１％の範囲であれば更に好ましい。一例として５０００ｐｐｍを基準として切り替え設定を行う場合では、酸素濃度が減少方向にあるときにはジルコニア式センサ２４で測定している酸素濃度が５０００ｐｐｍになった時に、ガルバニック式センサ２３による検知に切り替えればよい。逆に、酸素濃度が増加方向にあるときにはガルバニック式センサ２３で測定している酸素濃度が５０００ｐｐｍになった時に、ジルコニア式センサ２４による検知に切り替えればよい。これらの酸素濃度の範囲内にあるときには、ガルバニック式センサ２３とジルコニア式センサ２４の両方で酸素濃度の検出を行っていても良い。両方のセンサで検出された酸素濃度を酸素濃度制御部５０で比較・演算しながら、例えば１つの基準値として雰囲気制御室１０内における酸素濃度が５０００ｐｐｍで切り替えを行うようにしても良い。酸素濃度制御部５０は、ガルバニック式センサ２３およびジルコニア式センサ２４により検知された酸素濃度に基づいて、予め設定された酸素濃度になるように、制御バルブ５２に流量制御指令信号を出力する。制御バルブ５２は、酸素濃度制御部５０からの流量制御指令信号に応じて、開閉を行う。このように、雰囲気制御室１０内の酸素濃度を検知し、ガス供給手段２２の制御バルブ５２に信号を送り、所定量の非酸化性ガス、例えば窒素ガスを供給しているので、雰囲気制御室１０内を所定の雰囲気に制御することができる。

置換室３０は、搬送車４０を雰囲気制御室１０と対面させるような所定の位置に配置したときに、搬送車４０と雰囲気制御室１０とを気密な状態で接続可能な気密手段として機能する。置換室３０は、密閉ドア２５ａを介して雰囲気制御室１０と接続されている。密閉ドア２５ａは、そのドアを閉めることにより、雰囲気制御室１０を密閉する。

搬送車４０は、成形された成形体２０を焼結炉（図示せず）に搬送する搬送車であり、その内部には成形体２０をのせた搬送用トレー２１を格納する棚が設けられている。棚は、搬送用トレー２１を複数枚受取れるよう多段にすることが好ましい。

搬送車４０には、搬送車４０内を密閉可能な密閉ドア２５ｂが設けられている。密閉ドア２５ｂは、搬送車４０を所定位置に配置して置換室３０（雰囲気制御室１０）と接続した状態で、置換室３０と対向する位置に配置されている。すなわち、搬送車４０と置換室３０とを接続した状態で、密閉ドア２５ｂを開くことにより搬送車４０内と置換室３０とが連通し、密閉ドア２５ｂを閉めることにより搬送車４０内が密閉されるとともに、置換室３０内を密閉することが可能になる。また、搬送車４０の一面にのみ密閉ドア２５ｂが設けられているので、搬送車４０内の雰囲気制御が容易になる。

また、置換室３０には、連通した状態の搬送車４０を含めて内部に非酸化性ガス（例えば窒素ガス）を導入するガス導入機構を備えることが好ましい。ガス導入機構を備えることにより、搬送車４０を置換室３０を介して雰囲気制御室１０に接続した際に、搬送車４０内及び雰囲気制御室１０内に、大気（酸素）を混入しにくくすることができる。

例えば、密閉ドア２５ａ及び密閉ドア２５ｂを閉鎖した状態で、搬送車４０を置換室３０を介して雰囲気制御室１０に接続する。次に、密閉ドア２５ｂを開放し、ガス導入機構により搬送車４０内及び置換室３０内を非酸化性ガス、例えば窒素ガス雰囲気下にする。搬送車４０内及び置換室３０内が窒素ガス雰囲気下となった後、密閉ドア２５ａを開放する。そして、置換室３０を貫通するように搬送コンベア３１を配置し、成形体２０をのせた搬送用トレー２１が搬送コンベア３１上を移動させることにより、成形体２０（搬送用トレー２１）が搬送車４０内に格納される。

搬送車４０を無人搬送台車とし、無人搬送台車の走行および無人搬送台車と雰囲気制御室１０との間の成形体２０を載せた搬送用トレー２１の受渡しを管理する制御機構を備えることが好ましい。

なお、この成形装置１には図示しない制御機構が設けられており、この制御機構により成形装置１の各部が制御されている。

このように本実施の形態の成形装置１では、希土類焼結磁石を製造するシステム内で別個独立して雰囲気制御することができる。また、成形され成形品を一時保管することができる。このため、融通性と生産性を併せ持たせ、多種少量品に対してフレキシブルに対応することができる。また、大量生産にも対応することができる。

次に、この成形装置１により希土類焼結磁石用粉末を成形し、焼結して、希土類焼結磁石を製造する方法について説明する。なお、以下の説明において、成型装置１を構成する各部の動作は、図示しない制御機構により制御されている。

まず、前述のように、酸素濃度制御部５０を制御して、雰囲気制御室１０（成形装置１）内の酸素濃度を安全な濃度で一定になるような雰囲気に制御するとともに、雰囲気制御室１０内を大気圧よりも高い圧力になるような雰囲気に制御する。

次に、タンク１１に接続した粉末供給手段１２により、載置台２７上の原料粉末注入充填位置に載せられた金型１３内に原料粉末を一定量注入充填する。なお、図示しない振動源により金型１３内の原料粉末を振動させてもよい。次に、金型搬送用シリンダ１４により原料粉末が充填された金型１３を原料粉末注入充填位置からプレス機１８の上パンチ１５及び下パンチ１６間の位置へ搬送する。

続いて、配向磁場用コイル１７に電流を流し、例えば配向磁場強度１５ｋＯｅで、金型１３に充填された原料粉末を配向させ、その状態のまま、上パンチ１５を降下させることにより加圧し、圧縮成形する。

その後、配向磁場用電流を切った後、圧縮成形された成形体２０を金型１３から成形体取り出し装置１９により取り出し、搬送用トレー２１上に整列し、雰囲気制御室１０内に一時保管する。

また、搬送車４０を置換室３０を介して雰囲気制御室１０に接続し、密閉ドア２５ｂを開放してガス導入機構により搬送車４０内及び置換室３０内を非酸化性ガス、例えば窒素ガス雰囲気下にした後、密閉ドア２５ａを開放する。この際、酸素濃度制御部５０等により、雰囲気制御室１０内の酸素濃度を一定にする制御が行われているので、雰囲気制御室１０内の酸素濃度が一定であり、置換室３０及び搬送車４０内も同一の酸素濃度に容易に制御することができる。このため、酸素濃度の管理を容易にすることができる。また、予め定められた安全な酸素濃度に制御しているので、安全性を向上させることができる。さらに、雰囲気制御室１０内を大気圧よりも高い圧力になるような雰囲気に制御しているので、外部から雰囲気制御室１０内に大気が入りにくくなり、酸素濃度の管理を容易にすることができる。

続いて、搬送コンベア３１を配置して、一時保管した成形体２０を載せた搬送用トレー２１を、載置台２９上から搬送コンベア３１によって、開かれた密閉ドア２５ａ、置換室３０、及び、開かれた密閉ドア２５ｂを介して、搬送車４０へと搬送して棚上に整列格納する。その後、全ての搬送用トレー２１の格納を終えると密閉ドア２５ａ、２５ｂを各々閉じ、搬送車４０と置換室３０との接続を解く。

そして、雰囲気制御された状態のまま、成形体２０を搬送車４０により焼結炉（図示せず）まで運搬して、搬送用トレー２１を搬送台車４０から取り出しそのまま焼成炉へ入れて、あるいは、搬送用トレー２１から焼成用トレーに成形体ＰＥを載せ換えたうえで焼成用トレーを焼成炉へ入れて成形体ＰＥを焼結する。得られた焼結体は、表面処理等の工程を経て、希土類焼結磁石となる。合金組成比率や有機溶媒含有量などに応じて焼結プロファイルを調整し、種々の焼結体を得た。例えば、成形体ＰＥを焼結炉へ挿入し真空中で最高温度１１００℃で２時間保持し、その後冷却した。得られた焼結体を９００℃と５５０℃で２時間半処理した。焼結体の酸素量、炭素量、磁気特性を測定したところ十分な特性が得られることが確認できた。

以上説明したように、本実施の形態によれば、搬送車４０と雰囲気制御室１０とを気密な状態で接続可能な置換室３０を設けているので、成形装置１内を安全な酸素濃度に容易に制御することができる。このため、酸素濃度の管理を容易にすることができる。また、予め定められた安全な酸素濃度に制御しているので、安全性を向上させることができる。

本実施の形態によれば、希土類焼結磁石を製造するシステム内で別個独立して雰囲気制御でき、成形され成形品を一時保管することができるので、多種少量品に対してフレキシブルに対応することができるとともに、大量生産にも対応することができる。

本実施の形態によれば、雰囲気制御室１０内を大気圧よりも高い圧力になるような雰囲気に制御しているので、外部から雰囲気制御室１０内に大気が入りにくくなり、酸素濃度の管理を容易にすることができる。

本実施の形態によれば、置換室３０にガス導入機構を設けているので、酸素濃度の管理をさらに容易にすることができ、安全性をさらに向上させることができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施形態では、置換室３０にガス導入機構を設けている場合を例に本発明を説明したが、搬送車４０にガス導入機構を設けていてもよい。この場合には成形体２０を搬送中であっても酸素濃度を一定に保つことができ、その管理を容易にすることができ、安全性を向上させることができる。

上記実施形態では、雰囲気制御室１０にガス導入機構としてのガス供給手段２２を設け、雰囲気制御室１０内を所定の酸素濃度に制御する場合を例に本発明を説明したが、例えば、原料粉末の供給並びに成形する前に搬送車４０を接続し、密閉ドア２５ａ、２５ｂを開放した状態で、ガス供給手段２２により雰囲気制御室１０内と置換室３０内と搬送車４０内とを同時に酸素濃度を制御できるようにしてもよい。また、搬送車４０にその内部のガスを排気する排気機構を設けてもよい。これらの場合、搬送車４０にガス導入機構を設けていなくても、酸素濃度の管理をさらに容易にすることができ、安全性をさらに向上させることができる。

上記実施形態では、非酸化性ガス、例えば窒素ガスを雰囲気制御室１０等に供給する場合を例に本発明を説明したが、雰囲気制御室１０等に供給する非酸化性ガス等に微少の酸素ガス（純酸素ガスあるいは酸素を含むガス、例えば空気のようなガスを総称して用いることとする）を混合することによって、雰囲気制御室１０を微少酸素含有雰囲気に制御して原料粉末や成形体２０の徐酸化を行ってもよい。この場合、原料粉末や成形体２０を雰囲気制御室１０の外に取り出すことがあっても、急激な酸化を防止することができ、火災等に対する安全性を向上することができる。なお、混合ガス中の酸素濃度は、１０００ｐｐｍ〜５％程度が望ましい。

上記実施形態では、雰囲気制御室１０内を大気圧よりも高い圧力になるような雰囲気に制御している場合を例に本発明を説明したが、雰囲気制御室１０内の圧力を大気圧下、減圧下、または、真空下となるように制御してもよい。これらの場合にも、搬送車４０と雰囲気制御室１０とを気密な状態で接続可能な置換室３０を設けているので、成形装置１内を安全な酸素濃度に容易に制御することができる。

上記実施形態では、二種類の酸素濃度を検知するためのセンサとしてガルバニック式センサ２３およびジルコニア式センサ２４を各々１個ずつ雰囲気制御室１０内に設ける例について説明したが、雰囲気制御室１０内の酸素濃度の検知をより向上させるために各センサを複数設けるようにしてもよい。また、一のセンサであってもよい。

また、上記実施形態では、搬送コンベア３１によって搬送用トレー２１の搬送を行うようにしたが、搬送シリンダによって搬送用トレー２１の搬送を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、金型１３内に原料粉末を注入充填する例について説明したが、金型１３の代わりに充填ボックス６０を用いて充填ボックス６０内に原料粉末を供給するようにしてもよい。この場合には、図３に示すように、金型１３をダイ１３Ｂとし、金型搬送用シリンダ１４を充填ボックス搬送用シリンダ１４Ａとする。これ以外の構成は、図１の模式図とほとんど変わらない。タンク１１に接続した粉末供給手段１２により、載置台２７上の原料粉末注入充填位置に載せられた充填ボックス６０内に原料粉末を一定量秤量し供給する。充填ボックス搬送用シリンダ１４Ａにより、原料粉末が供給された充填ボックス６０を原料粉末注入充填位置からプレス機１８の上パンチ１５及び下パンチ１６間の位置へ搬送する。充填ボックス搬送用シリンダ１４Ａは、原料粉末注入充填位置と上パンチ１５及び下パンチ１６間の位置との間を水平方向に往復運動する。プレス機１８のテーブルにダイ１３Ｂを設けて、このダイ１３Ｂを上昇させて（相対的に下パンチ１６を降下させる）できるダイ１３Ｂのキャビティ上に充填ボックス６０を搬送して、そのダイ１３Ｂのキャビティに充填ボックス６０から原料粉末を注入充填する。配向磁場用コイル１７により配向磁場を印加しながら、上パンチ１５を降下（下パンチ１６は固定）させることにより加圧し、原料粉末をプレスして成形体２０を得るようにする。圧縮成形された成形体２０は、ダイ１３Ｂを降下させる（相対的に下パンチ１６を上昇させる）ことによってダイ１３Ｂから抜き出される。前述と同じように、ダイ１３Ｂの内面に、有機系潤滑剤を塗布するとよい。粉末供給手段１２は、例えば図示しない秤量機を備え一定量秤量するとよい。

さらに、上記実施形態では、雰囲気制御室１０内において、タンク１１、粉末供給手段１２、載置台２７、プレス機１８、成形体取り出し装置１９等の装置を備えているが、雰囲気制御室１０内の各々の装置間において密閉ドアを介して独立の雰囲気に制御できるようにしてもよい。独立の雰囲気を形成することにより各々の装置毎に気密を解いて大気雰囲気にできるので、その装置毎にトラブル対処ができるようになる。トラブル対処後にその装置の雰囲気のみを元の雰囲気（雰囲気制御室１０と同じ）になるように復帰させることができ、短時間に経済的に元の状態に戻すことができる。この場合には各々の装置に対して個別にガス供給手段２２と、酸素濃度検知センサ（ガルバニック式センサ２３およびジルコニア式センサ２４）を備えるようにする。

本発明の実施形態に係る希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置の模式図である。 本発明の実施形態に係る成形装置内の酸素濃度を制御するための制御回路のブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置の模式図である。

符号の説明

１ 成形装置
１０ 雰囲気制御室
１３ 金型
１５ 上パンチ
１６ 下パンチ
１７ 配向磁場用コイル
１８ プレス機
２０ 成形体
２１ 搬送用トレー
２２ ガス供給手段
２３ ガルバニック式センサ
２４ ジルコニア式センサ
２５ａ、２５ｂ 密閉ドア
３０ 置換室
３１ 搬送コンベア
４０ 搬送車
５２ 制御バルブ

Claims (13)

1. 密閉可能な密閉ドアを有し、所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御下で希土類焼結磁石用合金粉末を成形する雰囲気制御室と、
   密閉可能な密閉ドアを有し、前記雰囲気制御室で成形された成形体を焼結装置に搬送する搬送室と、
   前記密閉可能な密閉ドアを介して前記雰囲気制御室と前記搬送室とを対面させるように配置したとき、前記雰囲気制御室と前記搬送室とを気密な状態で接続可能な置換室と、
   を備える、ことを特徴とする希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置。
2. 前記搬送室は、その内部に非酸化性ガスを導入するガス導入機構を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置。
3. 前記搬送室は、無人搬送台車である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置。
4. 前記無人搬送台車の走行を制御するとともに、前記無人搬送台車と前記雰囲気制御室との間の前記成形体の受渡しを制御する制御機構を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置。
5. 前記雰囲気制御室は、その内部に非酸化性ガスを導入するガス導入機構を備える、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形装置。
6. 所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御室内で希土類焼結磁石用合金粉末を成形する成形工程と、
   成形された成形体を焼結装置に搬送する搬送室を、置換室を介して前記雰囲気制御室に接続する接続工程と、
   を備える、ことを特徴とする希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
7. 前記接続工程では、前記雰囲気制御室の密閉ドア及び前記搬送室の密閉ドアを閉鎖した状態で前記搬送室を前記置換室を介して前記雰囲気制御室に接続する、ことを特徴とする請求項６に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
8. 前記接続工程では、前記搬送室の密閉ドアを開放するとともに前記搬送室内及び前記置換室内の大気を排気し、非酸化性ガスを導入した後に前記雰囲気制御室の密閉ドアを開放する、ことを特徴とする請求項７に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
9. 前記雰囲気制御室及び前記搬送室を大気圧よりも高い圧力に雰囲気制御する、ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
10. 前記成形体を所定の酸素濃度に雰囲気制御された雰囲気制御室内から搬送室に搬送する搬送工程を備える、ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
11. 前記搬送工程では、前記置換室を貫通するように搬送手段を配置し、前記搬送手段により成形体を搬送室に搬送する、ことを特徴とする請求項１０に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
12. 前記雰囲気制御室の密閉ドア及び前記搬送室の密閉ドアを閉鎖し、置換室を介して行われている前記搬送室と前記雰囲気制御室との接続を解く離脱工程を備える、ことを特徴とする請求項６乃至１１のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。
13. 前記搬送室を前記焼成装置へ搬送する工程を備える、ことを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記載の希土類焼結磁石用合金粉末の成形方法。

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