JP2014105364A - 成形装置と成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば高温の金型を使用して潤滑剤が流体状を呈する場合に、金型の内壁面に均一に潤滑剤を塗布することのできる成形装置と成形方法を提供する。
【解決手段】中空２を有する外型１と、外型１の中空２内で外型１に対して相対的に移動自在に配置される２つのパンチ１１、１２とを有し、対向する２つのパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａと外型１の中空２の内周面２ｂとでキャビティ５が画成される成形型１０を備え、２つのパンチ１１、１２の少なくとも一方が外型１に対して相対的に移動する際に２つのパンチ１１、１２の少なくとも一方の軸心Ｌ１を外型１の中空２の軸心Ｌと一致させるようにパンチを案内する芯出し機構２０をさらに備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は成形装置と成形方法に関し、たとえば金属粉末を金型内で加圧成形する成形装置と成形方法に関するものである。

従来から、鉄系粉末（鉄粉や鉄系合金粉末）やアルミ系合金粉末などの金属粉末を金型内で加圧して圧粉成形体を成形する際には、スプレーや刷毛等で金型の内壁面に潤滑剤を塗布し、潤滑剤被膜が形成された金型内に金属粉末を充填して加圧することによって、金属粉末の圧縮性を高めつつ、圧粉成形体による金型へのかじりを抑制してきた。

ところで、スプレー等によって金型の内壁面に潤滑剤を塗布する従来の技術では、金型キャビティの内径が小さい場合や金型キャビティの深さが深い場合に、金型の内壁面に均一に潤滑剤を塗布することが困難であるといった問題がある。また、例えば500℃を超える高温の金型にスプレー等で潤滑剤を塗布する場合には、金型キャビティの表面で潤滑剤が飛散し、金型の内壁面に均一な潤滑剤被膜を形成することが困難であるといった問題がある。

このような問題に対し、特許文献１には、金型の内壁面に均一な潤滑剤被膜を形成し、金属粉末の圧縮性を高めつつ、金属粉末と金型の潤滑性を高める技術が開示されている。

特許文献１に開示されている金属粉末成形体の製造方法は、金型内で固形潤滑剤を圧縮した後、これを抜出して金型内壁面に潤滑剤被膜を形成し、次いで金属粉末を金型内に充填して圧縮成形する方法である。

特開昭５４−３９３０６号公報

特許文献１に開示されている金属粉末成形体の製造方法によれば、金型内で圧縮した固形潤滑剤を抜出す際に金型の内壁面に均一に潤滑剤を塗布することができ、圧縮性に優れた圧粉成形体を成形できるとともに、圧縮成形を多数回繰り返しても金型にかじりが生じず、圧粉成形体を円滑に抜出すことができる。

しかしながら、特許文献１に開示されている金属粉末成形体の製造方法においては、例えば高温の金型を使用し、潤滑剤が溶融等により流体状を呈する場合に、金型の内壁面に形成される潤滑剤被膜の膜厚が不均一となるといった問題が生じ得る。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、例えば高温の金型を使用して潤滑剤が流体状を呈する場合や、潤滑剤が元々流動性があっても比較的粘性の高い流体状を呈する場合などに、金型の内壁面に均一に潤滑剤を塗布することのできる成形装置と成形方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明による成形装置は、中空を有する外型と、該外型の中空内で該外型に対して相対的に移動自在に配置される２つのパンチとを有し、対向する該２つのパンチの端面と該外型の中空の内周面とでキャビティが画成される成形型を備えた成形装置であって、前記成形装置は、前記２つのパンチの少なくとも一方が前記外型に対して相対的に移動する際に該２つのパンチの少なくとも一方の軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内する芯出し機構をさらに備えているものである。

上記する成形装置によれば、例えばキャビティ内に充填された流体状の潤滑剤を２つのパンチで挟持した姿勢でこの２つのパンチを外型に対して相対的に移動させ、外型の中空の内周面にその潤滑剤を塗布する場合に、２つのパンチの少なくとも一方が外型に対して相対的に移動する際にこの２つのパンチの少なくとも一方の軸心を外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内することによって、外型の中空の内周面に均一に潤滑剤を塗布することができる。

また、上記する成形装置は、前記芯出し機構が、前記２つのパンチの少なくとも一方に設けられた芯出し体と前記外型の一部とから構成され、該芯出し体と該外型とが相対的に移動した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっているものである。

上記する成形装置によれば、芯出し機構が２つのパンチの少なくとも一方に設けられた芯出し体と外型の一部とから構成されることによって、パンチの形状等を変更することなく、当該成形装置に芯出し機構を設けることができる。

ここで、前記芯出し機構は、前記芯出し体と前記外型とが相対的に近接して当接した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっていることが好ましい。

上記する成形装置によれば、芯出し機構が、芯出し体と外型とが相対的に近接して当接した際に、芯出し体が設けられたパンチの軸心を外型の中空の軸心と一致させるようにパンチを案内するようになっていることによって、装置全体の体格を小型化することができる。

また、上記する成形装置は、前記芯出し機構が、前記外型の外周に設けられて傾斜面を有する部分と、該傾斜面と相補的な形状の傾斜面を有する前記芯出し体とから構成され、前記芯出し体の傾斜面と前記外型の傾斜面とが相対的に当接した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっているものである。

上記する成形装置によれば、芯出し機構が、芯出し体の傾斜面と外型の傾斜面とが相対的に当接した際に、芯出し体が設けられたパンチの軸心を外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっていることによって、芯出し体と外型とを円滑に当接させることができると共に、芯出し体と外型とを相対的に近接させながら芯出し体が設けられたパンチの軸心と外型の中空の軸心を次第に一致させるように該パンチを案内することができる。

また、上記する成形装置は、前記芯出し体が、該芯出し体が設けられたパンチに対して相対的に移動自在となっているものである。

上記する成形装置によれば、芯出し体がこの芯出し体が設けられたパンチに対して相対的に移動自在となっていることによって、芯出し体とパンチをそれぞれ独立して外型に対して相対的に移動させることができる。

また、本発明による成形方法は、中空を有する外型と、該外型の中空内で該外型に対して相対的に移動自在に配置される２つのパンチとを有し、対向する該２つのパンチの端面と該外型の中空の内周面とでキャビティが画成される成形型を用意する第１のステップと、前記キャビティ内に充填された流体状の潤滑剤を前記２つのパンチで挟持した姿勢で、該２つのパンチを前記外型に対して相対的に移動させることによって、該外型の中空の内周面に前記潤滑剤を塗布する第２のステップと、前記潤滑剤が塗布された前記外型のキャビティ内に金属粉末を充填して加圧成形する第３のステップと、からなる成形方法であって、前記第２のステップにおいて、前記２つのパンチを前記外型に対して相対的に移動させる際に、該２つのパンチの少なくとも一方の軸心が該外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内する方法である。

上記する成形方法によれば、第２のステップにおいて、２つのパンチを外型に対して相対的に移動させる際に、２つのパンチの少なくとも一方の軸心が外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内することによって、外型の中空の内周面に均一に流体状の潤滑剤を塗布することができる。

また、上記する成形方法は、前記第２のステップにおいて、前記外型に対して相対的に近接させるパンチの軸心が該外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内する方法である。

上記する成形方法によれば、外型に対して相対的に近接させるパンチの軸心が外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内することによって、外型の中空の内周面に対して均一な潤滑剤被膜を確実に形成することができる。

また、上記する成形方法は、前記潤滑剤がガラス潤滑剤からなり、前記第２のステップにおいて、前記キャビティ内に配置された固体状のガラス潤滑剤を該キャビティ内で溶融させて流体状とする方法である。

上記する成形方法によれば、キャビティ内に配置された固体状のガラス潤滑剤をこのキャビティ内で溶融させて流体状とすることによって、簡単な方法でキャビティ内に流体状の潤滑剤を充填することができる。

以上の説明から理解できるように、本発明の成形装置と成形方法によれば、例えば高温の成形型を使用して潤滑剤が流体状を呈する場合や、潤滑剤が元々流動性があっても比較的粘性の高い流体状を呈する場合などに、成形型の中空の内壁面に均一に潤滑剤を塗布することができ、成形体による成形型へのかじりを抑制することができる。

本発明の成形装置の実施の形態１の全体構成を概略的に示した全体構成図である。 本発明の成形方法の実施の形態を説明したフロー図である。 図２で示す塗布工程を概略的に説明した縦断面図であって、（ａ）は初期状態、（ｂ）は充填ステップ、（ｃ）は塗布ステップの開始状態、（ｄ）は塗布ステップの終了状態、（ｅ）は待機ステップを説明した図である。 （ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図であり、（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図である。 図２で示す成形工程を概略的に説明した縦断面図であって、（ａ）は充填ステップ、（ｂ）は成形ステップ、（ｃ）は脱型ステップを説明した図である。 本発明の成形装置の実施の形態２の一部を拡大して示した一部拡大図である。 本発明の成形装置の実施の形態３の一部を拡大して示した一部拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の成形装置と成形方法の実施の形態を説明する。

［成形装置の実施の形態１］
まず、図１を参照して、本発明の成形装置の実施の形態１を説明する。図１は、本発明の成形装置の実施の形態１の全体構成を概略的に示した全体構成図である。

図示する成形装置５０は、主として、中空２を有する金型（外型）１と、端部１３、１４が中空２内で金型１に対して相対的に移動自在に配置され、その移動方向に並べて配置される第１のパンチ（下型）１１と第２のパンチ（上型）１２とを有し、対向する２つのパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａと金型１の中空２の内周面２ｂとでキャビティ５（図５（ｂ）参照）が画成される成形型１０を備えている。また、成形装置５０は、第１のパンチ１１に設けられた芯出し体２１と金型１の外周に設けられた凹部４とから構成され、芯出し体２１と金型１とが相対的に移動した際に、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１を金型１の中空２の軸心Ｌと一致させるように第１のパンチ１１を案内する芯出し機構２０をさらに備えている。

成形型１０を構成する金型１の中空２は、断面が略長方形状を呈し且つ軸心Ｌに沿って形成された貫通孔から形成されている。また、金型１は、その内部に当該金型１を加熱する加熱部３を有している。

また、第１のパンチ１１と第２のパンチ１２はそれぞれ、その端部１３、１４が金型１の中空２と相補的な形状（断面が略長方形状）を呈しており、第１のパンチ１１と第２のパンチ１２の軸心と金型１の中空２の軸心Ｌとが一致した際に、第１のパンチ１１と第２のパンチ１２の外周面１１ｂ、１２ｂと金型１の中空２の内周面２ｂとは僅かに離間して配置されている。また、第１のパンチ１１と第２のパンチ１２はそれぞれ、駆動軸芯１５、１６を介して駆動部１７、１８と接続されており、第１のパンチ１１と第２のパンチ１２は、駆動部１７、１８によって、それぞれの端部１３、１４の端面１１ａ、１２ａを対向させた姿勢で中空２の軸心Ｌに沿って金型１に対して相対的に移動されるようになっている。

また、芯出し機構２０を構成する芯出し体２１は、第１のパンチ１１の外周面１１ｂの外側に配置された四個のコマ２６〜２９（図４参照）からなる押さえ部２２と、押さえ部２２の四個のコマ２６〜２９を保持する保持部２３と、を有している。

押さえ部２２は、保持部２３に対して相対的に中空２の軸心Ｌと直交する方向（図中、矢印Ｘ方向）へ移動自在となっているとともに、不図示の付勢手段によって予め中空２の軸心Ｌから離間する方向へ付勢されており、押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂとは僅かに離間して配置されている。また、保持部２３は、駆動軸芯２４を介して駆動部２５と接続されており、駆動部２５によって保持部２３とともに押さえ部２２が、中空２の軸心Ｌ方向で第１のパンチ１１や金型１に対して相対的に移動されるようになっている。

ここで、金型１の芯出し体２１と対向する端面１ａに設けられた芯出し機構２０を構成する凹部４は、底面４ａと該底面４ａから芯出し体２１へ向かって拡がる側面（傾斜面）４ｂとを有している。また、芯出し体２１の押さえ部２２は、金型１の凹部４の側面４ｂと相補的な形状を呈する外周面（傾斜面）２２ｃを有している。これにより、駆動部２５によって保持部２３とともに押さえ部２２が金型１に対して相対的に近接し、押さえ部２２が金型１の凹部４内に嵌まり込むと、中空２の軸心Ｌから離間する方向へ付勢された押さえ部２２の外周面２２ｃが凹部４の側面４ｂと当接する。そして、押さえ部２２が金型１の凹部４内に嵌まり込むに従って、押さえ部２２が前記付勢手段の付勢力に抗して中空２の軸心Ｌ方向へ次第に案内されていき、押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂが当接していき、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１が中空２の軸心Ｌと一致するように第１のパンチ１１が案内されていく。そして、たとえば押さえ部２２の端面２２ａが凹部４の底面４ａと当接して、第１のパンチ１１の周囲が押さえ部２２によって所定の保持力で保持されると、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１が中空２の軸心Ｌと略一致するようになっている。このように、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１と中空２の軸心Ｌとが略一致すると、第１のパンチ１１の外周面１１ｂと中空２の内周面２ｂとの間に、全周に亘って略均一な幅を有する空間が形成される。なお、駆動部２５によって保持部２３とともに押さえ部２２が金型１から離間すると、押さえ部２２が不図示の付勢手段によって中空２の軸心Ｌから離間する方向へ移動し、押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂが再び離間するようになっている。

なお、第１、第２のパンチ１１、１２の駆動部１７、１８や芯出し体２１の駆動部２５は不図示の制御部に接続されており、制御部によって第１、第２のパンチ１１、１２や芯出し体２１の駆動が制御されるようになっている。

［成形方法の実施の形態］
次に、図２〜図５を参照して、本発明の成形方法の実施の形態を説明する。図２は、本発明の成形方法の実施の形態を説明したフロー図である。また、図３は、図２で示す塗布工程を概略的に説明した縦断面図であって、図３（ａ）は初期状態、図３（ｂ）は充填ステップ、図３（ｃ）は塗布ステップの開始状態、図３（ｄ）は塗布ステップの終了状態、図３（ｅ）は待機ステップを説明した図であり、図４（ａ）は図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図、図４（ｂ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図である。また、図５は、図２で示す成形工程を概略的に説明した縦断面図であって、図５（ａ）は充填ステップ、図５（ｂ）は成形ステップ、図５（ｃ）は脱型ステップを説明した図である。

図２で示すように、本実施の形態の成形方法は、主として、金型１の中空２の内周面２ｂに潤滑剤を塗布する塗布工程（Ｓ１）と、潤滑剤が塗布された成形型１０のキャビティ５内で金属粉末を加圧成形する成形工程（Ｓ２）と、から構成されている。なお、塗布工程（Ｓ１）に先立って、中空２を有する金型１と、中空２内で金型１に対して相対的に移動自在に配置される第１のパンチ１１と第２のパンチ１２とを有し、対向する２つのパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａと金型１の中空２の内周面２ｂとでキャビティ５が画成される成形型１０を用意しておく。

ここで、潤滑剤としては、たとえばグリース等の高粘性潤滑剤やガラス潤滑剤などを挙げることができ、金属粉末としては、たとえば鉄系粉末（鉄粉や鉄系合金粉末）やアルミニウム系合金粉末などを挙げることができる。

塗布工程（Ｓ１）は、金型１の中空２の内周面２ｂと第１のパンチ１１と第２のパンチ１２の対向する端面１１ａ、１２ａとによって画成されるキャビティ５内に流体状の潤滑剤を充填する充填ステップ（Ｓ１１）と、このキャビティ５内に充填された流体状の潤滑剤を第１、第２のパンチ１１、１２で挟持した姿勢で双方のパンチ１１、１２を金型１に対して相対的に移動させることによって、金型１の中空２の内周面２ａに潤滑剤を塗布する塗布ステップ（Ｓ１２）と、潤滑剤が塗布された中空２内に金属粉末が充填されるまで待機する待機ステップ（Ｓ１３）と、から構成されている。

また、成形工程（Ｓ２）は、キャビティ５内に金属粉末を充填する充填ステップ（Ｓ２１）と、キャビティ５内に充填された金属粉末を加圧成形する成形ステップ（Ｓ２２）と、成形された成形体を金型１の外部へ脱型する脱型ステップ（Ｓ２３）と、から構成されている。

図３〜図５を参照して、図１で示す成形装置５０を用いた本実施の形態の成形方法を具体的に説明すると、図３（ａ）で示すように、まず、初期状態では、第１のパンチ（下型）１１の端部１３が金型１の中空２内に嵌合され、端部１３の端面１１ａが金型１の端面１ｂと面一となる位置で第１のパンチ１１が金型１に対して配置されている。また、芯出し体２１は、金型１の凹部４から離間して配置されており、芯出し体２１の押さえ部２２が、不図示の付勢手段によって中空２の軸心Ｌから離間する方向へ付勢され、押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂが離間する位置で配置されている。より具体的には、図４（ａ）で示すように、断面が略長方形状を呈する第１のパンチ１１の外周面１１ｂの外側に配置された四個のコマ２６〜２９がそれぞれ、第１のパンチ１１を構成する各面から離間して配置されている。また、第２のパンチ（上型）１２は、金型１の中空２の軸心Ｌに沿ってその上方に配置されている。

次いで、図３（ｂ）で示すように、充填ステップ（Ｓ１１）では、第１のパンチ１１を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って下方に移動させ、中空２の内周面２ｂと第１のパンチ１１の端面１１ａとによって形成される空間に潤滑剤Ａを充填する。また、第２のパンチ１２を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って下方に移動させ、当該空間内に充填された潤滑剤Ａを第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで挟持する。ここで、第１のパンチ１１を下方に移動させた後の任意のタイミングで、芯出し体２１を金型１の凹部４に相対的に近接させ、芯出し体２１の押さえ部２２を金型１の凹部４に嵌合させ、押さえ部２２を中空２の軸心Ｌに近接する方向へ次第に案内していき、押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂを当接させていき、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１を中空２の軸心Ｌと一致するように第１のパンチ１１を案内していく。より具体的には、図４（ｂ）で示すように、第１のパンチ１１の外周面１１ｂの外側に配置された四個のコマ２６〜２９をそれぞれ、第１のパンチ１１を構成する各面と当接させていき、第１のパンチ１１の周囲を四個のコマ２６〜２９によって所定の保持力で保持し、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１を中空２の軸心Ｌと略一致させる（芯出しともいう。）。

なお、中空２の内周面２ｂと第１のパンチ１１の端面１１ａとによって形成される空間に充填される潤滑剤Ａは、塊状もしくは粉末状の固体状であってもよいし、流体状であってもよいものの、潤滑剤Ａが塊状もしくは粉末状の固体状である場合には、金型１に設けられた加熱部３によって金型１を加熱し（例えば500℃以上）、充填された潤滑剤Ａを当該空間内で溶融させて流体状とする。

次に、図３（ｃ）で示すように、塗布ステップ（Ｓ１２）では、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで流体状の潤滑剤Ａを挟持し、第１、第２のパンチ１１、１２の潤滑剤Ａに対する押圧力を調整し、潤滑剤Ａを第１、第２のパンチ１１、１２の外周面１１ｂ、１２ｂと金型１の中空２の内周面２ｂの間に押出しながら、第１、第２のパンチ１１、１２を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って中空２内で上方に移動させる。その際、中空２内を通過する第１のパンチ１１の軸心Ｌ１が芯出し体２１によって中空２の軸心Ｌと一致するように第１のパンチ１１が案内されており、第１のパンチ１１の外周面１１ｂと金型１の中空２の内周面２ｂの間隔が全周に亘って略一定に維持されている。

そして、図３（ｄ）で示すように、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１が芯出し体２１によって中空２の軸心Ｌと一致するように第１のパンチ１１が案内された姿勢で、第１のパンチ１１の端面１１ａが金型１の端面１ｂと面一となる位置まで第１のパンチ１１を移動させると、中空２の内周面２ｂの全体に亘って略均一な膜厚を有する潤滑剤被膜Ｂが形成される。また、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで流体状の潤滑剤Ａを挟持したことによって、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａにも、所定の膜厚を有する潤滑剤被膜Ｂが形成される。なお、第１のパンチ１１の端面１１ａが金型１の端面１ｂと面一となる位置まで到達すると、第２のパンチ１２は、中空２の軸心Ｌに沿って金型１の上方へ離間して配置される。

次に、図３（ｅ）で示すように、待機ステップ（Ｓ１３）では、芯出し体２１を金型１の凹部４から離間させ、芯出し体２１の押さえ部２２を中空２の軸心Ｌから離間する方向へ移動させ、押さえ部２２の内周面２２ｂを第１のパンチ１１の外周面１１ｂから離間させる。そして、第１のパンチ１１を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って下方に移動させ、成形体の原料となる金属粉末を充填するための空間を該中空２内に形成する。

上記するように、金型１の中空２の内周面２ｂや第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａに潤滑剤被膜Ｂを形成した後、図５（ａ）で示すように、充填ステップ（Ｓ２１）では、金型１の中空２の内周面２ｂと第１のパンチ１１の端面１１ａで形成される空間内に金属粉末Ｃ（たとえば液体急冷で製作された微細な結晶粒である急冷薄帯（急冷リボン）からなる粉末）を充填する。

そして、図５（ｂ）で示すように、成形ステップ（Ｓ２２）では、第２のパンチ１２を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って下方に移動させ、前記空間内に充填された金属粉末Ｃを第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで挟持した姿勢で加圧して冷間成形をおこない、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａと中空２の内周面２ｂとで画成されるキャビティ５内で成形体Ｄを作製する。ここで、第１、第２のパンチ１１、１２で金属粉末Ｃを加圧成形する際には、第１、第２のパンチ１１、１２の加圧力によって当該第１のパンチ１１が弾性変形し、第１のパンチ１１の外径が増加するため、第１のパンチ１１の外周面１１ｂと中空２の内周面２ｂは離間して配置されるとともに、芯出し体２１の押さえ部２２の内周面２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂは離間して配置されている。

その後、図５（ｃ）で示すように、脱型ステップ（Ｓ２３）では、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで成形体Ｄを挟持した姿勢で第１、第２のパンチ１１、１２を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って中空２内で上方に移動させ、この成形体Ｄを金型１の中空２の外部へ脱型する。ここで、金型１の中空２の内周面２ｂや第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａには潤滑剤被膜Ｂが形成されており、作製された成形体Ｄを金型１の中空２の外部へ円滑に脱型することができる。

なお、金属粉末がたとえばNd-Fe-B系などの磁石粉末である場合には、金型１の外部に設けられた加熱用ヒータや誘導加熱コイルなどの加熱手段（不図示）によって脱型された成形体Ｄを所望に加熱し、第１、第２のパンチ１１、１２の端面１１ａ、１２ａで成形体Ｄを挟持した姿勢で第１、第２のパンチ１１、１２を金型１の中空２の軸心Ｌに沿って下方に移動させ、加熱後の成形体を金型１の中空２内に戻す。そして、第１、第２のパンチ１１、１２で加熱後の成形体を加圧し、コイニングをおこなって希土類磁石前駆体（配向磁石）を作製する。また、たとえば希土類磁石前駆体の表面の酸化膜や潤滑剤を除去した後、この希土類磁石前駆体に対し、その保磁力を高める改質合金を拡散浸透させて希土類磁石を製造する。

なお、上記する実施の形態では、金型１に対して第１、第２のパンチ１１、１２等を相対的に移動させる形態について説明したが、たとえば第１、第２のパンチ１１、１２等を固定して金型１を第１、第２のパンチ１１、１２等に対して相対的に移動させてもよいし、金型１と第１、第２のパンチ１１、１２等をそれぞれ相対的に移動させてもよい。また、上記する実施の形態では、第１のパンチ１１に芯出し機構２０を構成する芯出し体２１を設け、芯出し機構２０が第１のパンチ１１の軸心Ｌ１を金型１の中空２の軸心Ｌと一致させるように第１のパンチ１１を案内する形態について説明したが、芯出し機構２０は、第２のパンチ１２の軸心を金型１の中空２の軸心Ｌと一致させるように第２のパンチ１２を案内してもよいし、第１、第２のパンチ１１、１２の双方の軸心を金型１の中空２の軸心Ｌと一致させるように第１、第２のパンチ１１、１２の双方を案内してもよい。

［成形装置の実施の形態２］
次に、図６を参照して、本発明の成形装置の実施の形態２を説明する。図６は、本発明の成形装置の実施の形態２の一部を拡大して示した一部拡大図である。

図６で示す実施の形態２の成形装置１５０は、図１〜図５で示す実施の形態１の成形装置５０に対して、金型の凹部と芯出し体の押さえ部の形状が相違しており、その他の構成は実施の形態１と同様である。したがって、図１〜図５で示す実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図示するように、芯出し機構１２０を構成する金型１０１の凹部１０４は、底面１０４ａと該底面１０４ａから中空２の軸心Ｌ方向に延びる側面１０４ｂを有している。また、芯出し機構１２０を構成する芯出し体１２１の押さえ部１２２は、金型１０１の凹部１０４の側面１０４ｂと相補的な形状を呈し、中空２の軸心Ｌ方向に延びる外周面１２２ｃを有している。これにより、押さえ部１２２が金型１０１に対して近接して金型１０１の凹部１０４内に嵌まり込むと、押さえ部１２２が不図示の付勢手段の付勢力に抗して中空２の軸心Ｌへ近接する方向へ案内され、押さえ部１２２の内周面１２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂが当接し、第１のパンチ１１の周囲が押さえ部１２２によって所定の保持力で保持されて、第１のパンチ１１の軸心Ｌ１が中空２の軸心Ｌと一致するように第１のパンチ１１が案内される。また、押さえ部１２２が金型１０１から離間して凹部１０４の外部に配置されると、押さえ部１２２が不図示の付勢手段によって中空２の軸心Ｌから離間する方向へ移動し、押さえ部１２２の内周面１２２ｂと第１のパンチ１１の外周面１１ｂが離間する。

このように、金型１０１の凹部１０４が中空２の軸心Ｌ方向に延びる側面１０４ｂを有することによって、金型１０１の凹部１０４や芯出し体１２１の押さえ部１２２の形状を簡素化することができ、成形装置１５０全体の構成を簡素化することができる。

［成形装置の実施の形態３］
次に、図７を参照して、本発明の成形装置の実施の形態３を説明する。図７は、本発明の成形装置の実施の形態３の一部を拡大して示した一部拡大図である。

図７で示す実施の形態３の成形装置２５０は、図１〜図５で示す実施の形態１の成形装置５０に対して、金型と第１、第２パンチ、芯出し体の形状が相違しており、その他の構成は実施の形態１と同様である。したがって、図１〜図５で示す実施の形態１と同様の構成については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図示するように、成形装置２５０の成形型２１０を構成する金型２０１は、略円筒状の筒状型２０１ａと、該筒状型２０１ａの内部で筒状型２０１ａと同心に配置される略円柱状の内型２０１ｂと、から構成されており、筒状型２０１ａと内型２０１ｂとの間に略円筒状の中空２０２が形成されている。

また、成形型２１０を構成する第１のパンチ２１１と第２のパンチ２１２はそれぞれ、その端部２１３、２１４が金型２０１の中空２０２と相補的な形状（略円筒形状）を呈しており、第１のパンチ２１１と第２のパンチ２１２の軸心と金型２０１の中空２０２の軸心Ｌとが一致した際に、第１のパンチ２１１と第２のパンチ２１２の外周面２１１ｂ、２１２ｂと金型２０１の中空２０２の外側面２０２ｂ（筒状型２０１ａの内周面）とは僅かに離間して配置されており、第１のパンチ２１１と第２のパンチ２１２の内周面２１１ａ、２１２ａと金型２０１の中空２０２の内側面２０２ａ（内型２０１ｂの外周面）とは僅かに離間して配置されている。

また、芯出し機構２２０は、第１のパンチ２１１に設けられた芯出し体２２１と、金型２０１の筒状型２０１ａの外周と第１のパンチ２１１の外周とで形成される凹部２０４と、第１のパンチ２１１の内周と金型２０１の内型２０１ｂの外周とで形成される凹部２１１ｃと、から構成されており、芯出し体２２１と金型２０１とが相対的に移動した際に、第１のパンチ２１１の軸心Ｌ１を金型２０１の中空２０２の軸心Ｌと一致させるように第１のパンチ２１１を案内するようになっている。

芯出し機構２２０を構成する芯出し体２２１は、第１のパンチ２１１の外周面２１１ｂの外側に配置された外側押さえ部２２２ａと内型２０１ｂの外側に配置された内側押さえ部２２２ｂからなる押さえ部２２２と、この押さえ部２２２を保持する保持部２２３と、を有している。

押さえ部２２２の外側押さえ部２２２ａと内側押さえ部２２２ｂはそれぞれ、保持部２２３に対して相対的に中空２０２の軸心Ｌと直交する方向へ移動自在となっているとともに、不図示の付勢手段によって予め中空２０２の軸心Ｌから離間する方向へ付勢されており、芯出し機構２２０で芯出しをおこなわない状態では、外側押さえ部２２２ａの内周面２２２ａｂと第１のパンチ２１１の外周面２１１ｂとは僅かに離間して配置されており、内側押さえ部２２２ｂの内周面２２２ｂｂと内型２０１ｂの外周面２０１ｂｂとは僅かに離間して配置されている。

ここで、金型２０１の筒状型２０１ａの芯出し体２２１と対向する端面２０１ａと第１のパンチ２１１の外周面２１１ｂにより形成された芯出し機構２２０を構成する凹部２０４は、底面２０４ａと該底面２０４ａから芯出し体２２１へ向かって拡がる側面（傾斜面）２０４ｂとを有している。また、芯出し体２２１の外側押さえ部２２２ａは、その凹部２０４の側面２０４ｂと相補的な形状を呈する外周面（傾斜面）２２２ａｃを有している。

また、第１のパンチ２１１の内周面２１１ａの内型２０１ｂに対応する部分と内型２０１ｂの外周面２０１ｂｂとにより形成された芯出し機構２２０を構成する凹部２１１ｃは、芯出し体２２１へ向かって拡がる傾斜面２１１ｃｂを有している。また、芯出し体２２１の内側押さえ部２２２ｂは、その凹部２１１ｃの傾斜面２１１ｃｂと相補的な形状を呈する外周面（傾斜面）２２２ｂｃを有している。

これにより、保持部２２３とともに押さえ部２２２が金型２０１に対して相対的に近接し、外側押さえ部２２２ａが凹部２０４内に嵌まり込み、内側押さえ部２２２ｂが凹部２１１ｃ内に嵌り込むと、中空２０２の軸心Ｌから離間する方向へ付勢された外側押さえ部２２２ａの外周面２２２ａｃが凹部２０４の側面２０４ｂと当接し、内側押さえ部２２２ｂの外周面２２２ｂｃが凹部２１１ｃの傾斜面２１１ｃｂと当接する。そして、外側押さえ部２２２ａが凹部２０４内に嵌まり込むに従って、外側押さえ部２２２ａが前記付勢手段の付勢力に抗して中空２０２の軸心Ｌ方向へ次第に案内されていき、外側押さえ部２２２ａの内周面２２２ａｂと第１のパンチ２１１の外周面２１１ｂが当接していく。また、内側押さえ部２２２ｂが凹部２１１ｃ内に嵌り込むに従って、内側押さえ部２２２ｂが付勢手段の付勢力に抗して中空２０２の軸心Ｌ方向へ次第に案内されていき、内側押さえ部２２２ｂの内周面２２２ｂｂと内型２０１ｂの外周面２０１ｂｂが当接していく。そして、たとえば外側押さえ部２２２ａの端面２２２ａａが凹部２０４の底面２０４ａと当接して、第１のパンチ２１１の外側が外側押さえ部２２２ａによって所定の保持力で保持され、たとえば内側押さえ部２２２ｂの端面２２２ｂａが凹部２１１ｃの端面２１１ｃａと当接して、第１のパンチ２１１の内側が内側押さえ部２２２ｂによって所定の保持力で保持されると、第１のパンチ２１１の軸心Ｌ１が金型２０１の中空２０２の軸心Ｌと略一致するように保持される。

このように、第１のパンチ２１１の外側が外側押さえ部２２２ａによって保持されることによって、金型２０１の中空２０２の外側面２０２ｂ（筒状型２０１ａの内周面）と第１のパンチ２１１の外周面２１１ｂの間隔が全周に亘って略一定に維持され、第１のパンチ２１１の内側が内側押さえ部２２２ｂによって保持されることによって、中空２０２の内側面２０２ａ（内型２０１ｂの外周面）と第１のパンチ２１１の内周面２１１ａの間隔が全周に亘って略一定に維持されるため、第１、第２のパンチ２１１、２１２の端面で流体状の潤滑剤を挟持した姿勢で第１、第２のパンチ２１１、２１２を中空２０２の軸心Ｌに沿って移動させ、中空２０２の外側面２０２ｂや内側面２０２ａにその潤滑剤を塗布する際に、金型２０１の中空２０２の外側面２０２ｂや内側面２０２ａの全体に亘って略均一な膜厚の潤滑剤被膜を形成することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…金型（外型）、１ａ…金型の端面、２…中空、２ｂ…中空の内周面、３…加熱部、４…金型の凹部、４ａ…凹部の底面、４ｂ…凹部の側面（傾斜面）、５…キャビティ、１０…成形型、１１…第１のパンチ、１１ａ…第１のパンチの端面、１１ｂ…第１のパンチの外周面、１２…第２のパンチ、１２ａ…第２のパンチの端面、１２ｂ…第２のパンチの外周面、１３…第１のパンチの端部、１４…第２のパンチの端部、２０…芯出し機構、２１…芯出し体、２２…押さえ部、２２ａ…押さえ部の端面、２２ｂ…押さえ部の内周面、２２ｃ…押さえ部の外周面（傾斜面）、２３…保持部、５０…成形装置、Ａ…潤滑剤、Ｂ…潤滑剤被膜、Ｃ…金属粉末、Ｄ…成形体、Ｌ…中空の軸心、Ｌ１…第１のパンチの軸心

Claims (9)

1. 中空を有する外型と、該外型の中空内で該外型に対して相対的に移動自在に配置される２つのパンチとを有し、対向する該２つのパンチの端面と該外型の中空の内周面とでキャビティが画成される成形型を備えた成形装置であって、
   前記成形装置は、前記２つのパンチの少なくとも一方が前記外型に対して相対的に移動する際に該２つのパンチの少なくとも一方の軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内する芯出し機構をさらに備えている成形装置。
2. 前記芯出し機構は、前記２つのパンチの少なくとも一方に設けられた芯出し体と前記外型の一部とから構成され、該芯出し体と該外型とが相対的に移動した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっている、請求項１に記載の成形装置。
3. 前記芯出し機構は、前記芯出し体と前記外型とが相対的に近接して当接した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっている、請求項２に記載の成形装置。
4. 前記芯出し機構は、前記外型の外周に設けられて傾斜面を有する部分と、該傾斜面と相補的な形状の傾斜面を有する前記芯出し体とから構成され、前記芯出し体の傾斜面と前記外型の傾斜面とが相対的に当接した際に、該芯出し体が設けられたパンチの軸心を該外型の中空の軸心と一致させるように該パンチを案内するようになっている、請求項３に記載の成形装置。
5. 前記芯出し体は、該芯出し体が設けられたパンチに対して相対的に移動自在となっている、請求項２から４のいずれかに記載の成形装置。
6. 前記外型は、筒状型と該筒状型の内側で且つ該筒状型と同心に配置される内型とから構成されており、前記２つのパンチはそれぞれ、筒状型と内型で形成される中空と相補的な形状を呈している、請求項１から５のいずれかに記載の成形装置。
7. 中空を有する外型と、該外型の中空内で該外型に対して相対的に移動自在に配置される２つのパンチとを有し、対向する該２つのパンチの端面と該外型の中空の内周面とでキャビティが画成される成形型を用意する第１のステップと、
   前記キャビティ内に充填された流体状の潤滑剤を前記２つのパンチで挟持した姿勢で、該２つのパンチを前記外型に対して相対的に移動させることによって、該外型の中空の内周面に前記潤滑剤を塗布する第２のステップと、
   前記潤滑剤が塗布された前記外型のキャビティ内に金属粉末を充填して加圧成形する第３のステップと、からなる成形方法であって、
   前記第２のステップにおいて、前記２つのパンチを前記外型に対して相対的に移動させる際に、該２つのパンチの少なくとも一方の軸心が該外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内する成形方法。
8. 前記第２のステップにおいて、前記外型に対して相対的に近接させるパンチの軸心が該外型の中空の軸心と一致するように該パンチを案内する、請求項７に記載の成形方法。
9. 前記潤滑剤はガラス潤滑剤からなり、前記第２のステップにおいて、前記キャビティ内に配置された固体状のガラス潤滑剤を該キャビティ内で溶融させて流体状とする、請求項７または８に記載の成形方法。

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