JP3559217B2 - 給粉装置、給粉方法およびプレス成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、給粉装置、給粉方法およびプレス成形装置に関し、より特定的には、希土類磁石用の粉末をプレス成形する際に金型のキャビティ内にその粉末を供給するために用いられる給粉装置、給粉方法およびそのような給粉装置を含むプレス成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、希土類磁石の製造工程においては、原料希土類合金が粉末にされた後、プレス成形され、焼結、時効処理、表面加工等の各工程を経て、焼結磁石が製造される。この際、製品の保磁力、残留磁束密度、寸法精度を決める上で、プレス時における給粉量の均一化、正確性は大きな意味を持つ。給粉量のばらつきが大きいと、保磁力、残留磁束密度、寸法精度のばらつきも大きくなってしまう。そこで、多くの給粉装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、この種の給粉装置として、図１７〜図１９に示すような給粉装置が本出願人による特願平１１−３６４８８９号において提案されている。
図示の給粉装置１は希土類磁石の製造に用いられる。給粉装置１は、金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口２を有する給粉箱３を含む。給粉箱３内には、少なくとも底部において水平移動する複数本の棒状部材４が設けられる。棒状部材４は、シリンダ装置５によって移動される。棒状部材４の平行移動による押し込み動作によって、金型のキャビティ内に所定体積量の粉末６を供給できる。
【０００４】
他の従来技術が特開平６１−１４７８０２号において開示されている。
ここでは、磁性粉末を載置したフィーダカップの底部に金網を取り付け、ソレノイドコイルによってフィーダカップを急激に振動させ、金網を通過して顆粒状となった磁性粉体を充填する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特願平１１−３６４８８９号の給粉装置１では、棒状部材４の平行移動時に粉末６に空孔および凝集した溜まりができてキャビティ内に供給される粉末６の密度にばらつきが生じる。また、一定の体積を充填する方式であるため、体積が安定しても充填重量が異なるものが生じ、成形体の重量にばらつきが生じたりするという不都合があった。
さらに、給粉箱３がキャビティ上から退去する時に給粉箱３の底面でキャビティ上面部の粉末６を引きずってしまう。その結果、やはり粉末供給量にばらつきを生じさせることになる。特に、キャビティの表面付近の充填密度がばらつき、場合によっては表面に凹凸が生じてしまう。
【０００６】
また、粉末６の粒径が１μｍ〜５μｍと小さいため粉末６がダイ上に残ってしまう。特に、磁界を印加するとダイ上に残ってしまった粉末６はキャビティの周辺に集まる。しかし、このようにダイ上で散乱した粉末６は外気に触れて酸化しており、給粉箱３がキャビティ上に移動するときに、給粉箱３の前面でこの酸化した粉末６をキャビティに投入してしまう。この粉末６が焼結されると磁石の含有酸素量を増加させ磁気特性の劣化を招く。
さらに、粉末６の供給量が不足した状態でプレス成形すると、成形体にクラックが発生したり、成形体の密度が違ってくることから焼結後の寸法がばらつく。特に、厚みの小さい成形体を形成する場合に問題が顕著であった。
特開平６１−１４７８０２号の従来技術についてもすり切り給粉であるため、金網を設けても上述と同様の問題が生じてしまう。
それゆえに、この発明の主たる目的は、キャビティ内の粉末の充填むらが生じない、給粉装置、給粉方法およびプレス成形装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の給粉装置は、金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱を含む、給粉装置であって、給粉箱内に設けられかつキャビティに所望重量分の粉末を供給するためのホッパ、給粉箱がキャビティ開口面上に位置した際にホッパ内に粉末を供給するためのフィーダ、および少なくともキャビティの開口面に対応する給粉箱の底面をキャビティの開口面に対して離間させる離間手段を備える。
請求項２に記載の給粉装置は、請求項１に記載の給粉装置において、離間手段は、給粉箱の底面のうち給粉箱の移動方向に平行する両側部に設けられかつ金型上を摺動する脚部を含むものである。
請求項３に記載の給粉装置は、請求項１に記載の給粉装置において、フィーダの粉末接触面は鏡面仕上げされているものである。
【０００８】
請求項４に記載の給粉装置は、請求項１に記載の給粉装置において、ホッパの粉末接触面は鏡面仕上げされているものである。
請求項５に記載の給粉装置は、請求項１に記載の給粉装置において、ホッパを振動させる振動手段をさらに含むものである。
請求項６に記載の給粉装置は、請求項１に記載の給粉装置において、給粉箱内にホッパが複数個設けられ、各ホッパにフィーダが設けられるものである。
請求項７に記載のプレス成形装置は、キャビティが形成される金型、キャビティに所望重量分の粉末を供給するための給粉装置、および給粉装置に供給される粉末を秤量する秤量装置を備え、給粉装置は、キャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱、給粉箱内に設けられかつキャビティに粉末を供給するためのホッパ、給粉箱がキャビティ開口面上に位置した際にホッパ内に粉末を供給するためのフィーダ、および少なくともキャビティの開口面に対応する給粉箱の底面をキャビティの開口面に対して離間させる離間手段を含むものである。
【０００９】
請求項８に記載のプレス成形装置は、請求項７に記載のプレス成形装置において、キャビティ内の粉末を配向するための配向手段をさらに含み、秤量装置は配向手段と離間するように配置されるものである。
請求項９に記載の給粉装置は、金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有しかつ粉末が収納された給粉箱を含む、給粉装置であって、給粉箱の開口に配置される線状部材、およびキャビティの形成前からキャビティへの給粉時にかけて線状部材を水平方向に揺動させる揺動手段を備える。
請求項１０に記載の給粉装置は、請求項９に記載の給粉装置において、線状部材は格子状に構成されるものである。
請求項１１に記載の給粉装置は、請求項１０に記載の給粉装置において、格子状の線状部材は規則的に構成され、線状部材の揺動ストロークが線状部材のピッチより大きく設定されるものである。
【００１０】
請求項１２に記載の給粉装置は、請求項９に記載の給粉装置において、線状部材の軌道は円または楕円であるものである。
請求項１３に記載の給粉装置は、請求項９に記載の給粉装置において、給粉箱の開口は複数個形成され、各開口に線状部材が配置されるものである。
請求項１４に記載の給粉装置は、請求項１または９に記載の給粉装置において、粉末は希土類合金粉末であるものである。
請求項１５に記載の給粉方法は、金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱を用いる給粉方法であって、給粉箱内に所望重量分の粉末を供給する第１ステップ、少なくともキャビティの開口面に対応する給粉箱の底面を金型の上面に対して離間手段によって離間させた状態で給粉箱をキャビティの開口面上に移動させる第２ステップ、および給粉箱から粉末をキャビティに供給する第３ステップを備える。
【００１１】
請求項１６に記載の給粉方法は、金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有しかつ粉末が収納された給粉箱を用いる給粉方法であって、給粉箱の開口に線状部材を設け、線状部材をキャビティ上においてキャビティの形成前から水平方向に揺動させながらキャビティへ給粉するものである。
請求項１７に記載の給粉方法は、請求項１６に記載の給粉方法において、線状部材は格子状に構成されるものである。
【００１２】
請求項１８に記載の給粉方法は、請求項１７に記載の給粉方法において、格子状の線状部材は規則的に構成され、線状部材の揺動ストロークが線状部材のピッチより大きくされるものである。
請求項１９に記載の給粉方法は、請求項１６に記載の給粉方法において、線状部材の軌道は円または楕円とされるものである。
請求項２０に記載の給粉方法は、請求項１６に記載の給粉方法において、給粉箱の開口は複数個形成され、各開口に線状部材が配置されるものである。
【００１３】
請求項１に記載の給粉装置では、給粉箱がキャビティの開口面上に位置した際に、フィーダが保持する所望重量の粉末がホッパ内に供給され、したがって、キャビティ内に所望重量の粉末が供給される。また、少なくともキャビティの開口面に対応する給粉箱の底面が、金型の表面に対して離間した状態でキャビティの開口面上に移動する。キャビティの開口面上では、給粉箱の底面はキャビティの開口面に対して離間する。したがって、給粉箱が金型上を摺動することによって引き起こされる不都合を解消でき、キャビティ内に粉末をむらなく充填できる。請求項１５に記載の給粉方法についても同様である。
【００１４】
請求項２に記載の給粉装置では、給粉箱の底面のうち給粉箱の移動方向に平行する両側部に脚部が設けられ、この脚部が金型上を摺動する。これによって、給粉箱の底面をキャビティ開口面から容易に離間できる。
請求項３、４に記載の給粉装置では、フィーダの粉末接触面やホッパの粉末接触面が鏡面仕上げされている。さらに、請求項５に記載の給粉装置では、給粉時にホッパを振動させる。これによって、フィーダからホッパへ、そしてキャビティ内へと、所望重量の粉末全量を余すことなく確実に供給できる。
金型に複数のキャビティを設け一度のプレス成形によって複数の成形体を得る場合において、すり切り給粉によって各キャビティに粉末を供給すると、プレスのため給粉箱が金型から移動するとき、或るキャビティに供給すべき粉末が給粉箱の底面に引きずられて他のキャビティに移ってしまうおそれがあった。しかし、請求項６に記載するように、給粉箱内にホッパを複数個設け各ホッパにフィーダを設けると、各キャビティに所望重量の粉末を供給でき、さらに、キャビティの開口面と給粉箱の底面とは離間されるので、上述のような弊害は生じない。
【００１５】
請求項７に記載のプレス成形装置では、秤量された粉末が給粉装置に供給され、その粉末がキャビティに供給される。したがって、キャビティには所望重量の粉末を充填できる。
請求項８に記載のプレス成形装置では、秤量装置を配向手段から離すことによって、キャビティの粉末に配向磁界が印加されても、秤量装置内の粉末が事前に磁化されるのを防ぐことができ、磁化による粉末の流動性の悪化を防ぐことができる。したがって、粉末を均一に充填することが可能となる。
請求項９に記載の給粉装置では、給粉時に線状部材を水平方向に揺動させることによって、粉末がかたまることなくキャビティ内に充填される。したがって、キャビティ内の粉末の単重ばらつきおよび充填密度のばらつきが小さくなり、良質の成形体が得られる。請求項１６に記載の給粉方法についても同様である。
【００１６】
請求項１０、１７に記載するように、線状部材を格子状に構成することによって、線状部材はより多くの粉末に接触することができるので、粉末をよりむらなく充填できる。
請求項１１、１８に記載するように、格子状の線状部材を規則的に構成し、線状部材の揺動ストロークを線状部材のピッチより大きくすることによって、さらに多くの粉末に線状部材を接触できるので、キャビティに粉末をさらにむらなく充填できる。
請求項１２、１９に記載するように、線状部材の軌道を円または楕円とすると、線状部材のこのような軌道は簡単な構成で得られるので、粉末を容易にむらなく充填できる。
【００１７】
複数のキャビティに一度に粉末を充填する場合には、充填ばらつきが生じやすい。しかし、請求項１３、２０に記載するように、給粉箱に複数の開口を形成し、各開口に線状部材を配置すると、各キャビティへの充填ばらつきを抑えることができる。
また、この発明では、キャビティに粉末をむらなく充填できるので、請求項１４に記載するように粉末として流動性が悪い希土類合金粉末を用いる場合に効果が大きくなる。
【００１８】
【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給粉装置１０を用いたプレス成形装置１００について説明する。
プレス成形装置１００は、たとえば希土類磁石を得るために用いられ、給粉装置１０、プレス部１２、秤量装置１４、およびプレス部１２と秤量装置１４との間を給粉装置１０が往復移動できるように配置される搬送テーブル１６を含む。
【００１９】
プレス部１２は金型１８を含む。金型１８は、複数（この実施形態では２つ）の上下方向に形成された貫通孔２０を有するダイ２２、貫通孔２０に上方向および下方向からそれぞれ挿入可能な上パンチ２４および下パンチ２６を含む。貫通孔２０内にキャビティ２８が形成される。上パンチ２４と下パンチ２６とを貫通孔２０に挿入することによって、キャビティ２８内において粉末Ｆが所定形状にプレス成形される。ダイ２２の両側には、キャビティ２８内の粉末Ｆに配向磁界を印加するための一対のポールピース（図示せず）およびポールピースに巻回されるコイル３０が設けられる。
【００２０】
秤量装置１４はポールピースおよびコイル３０から離して配置され、秤量装置内１４の粉末Ｆがキャビティ２８に充填される前に磁化されるのを防ぐ。秤量装置１４は回転フィーダ３２を含む。回転フィーダ３２から左右方向に移動可能なシュート３４を介して２つのホッパ３６内に、所定量の粉末Ｆが供給される。各ホッパ３６の下方には、μ精機社製の減算式秤量器３８を備えた直進フィーダ４０が配置される。直進フィーダ４０は振動によって粉末Ｆを先端側へと直進させ、粉体Ｆが給粉装置１０に供給される。直進フィーダ４０から所定量の粉末Ｆを給粉装置１０に供給することによって減少した分の粉末Ｆを、秤量器３８で秤量することによって、給粉装置１０への粉末Ｆの供給量が制御される。
粉末Ｆは、特に限定されるものではないが、たとえば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石やＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石に代表されるＲ−Ｆｅ−Ｎ系永久磁石などの希土類磁石のプレス成形に用いられる希土類合金のように流動性が悪く、しかも反応性を備えた取り扱いにくい粉末であってもよい。
【００２１】
給粉装置１０は、キャビティ２８ごとに秤量された粉末Ｆを供給する個別給粉方式を採用し、図２から図４に示すように、給粉箱４２を含む。給粉箱４２は、たとえば、ステンレス製でありかつ上面および底面に開口を有する直方体形状に形成される。給粉箱４２内には２つのホッパ４４が設けられる。各ホッパ４４の内壁面４６は横断面長方形状に形成される。内壁面４６の上端部は給粉箱４２の幅方向の略全幅に亘って開口され、内壁面４６の下方側は内方に向けて傾斜される。内壁面４６の下端部にはその上端部より小さな長方形状の開口４８が形成される。各ホッパ４４内には、軸方向に沿って２分割された半円筒状のフィーダ５０が配置される。フィーダ５０は、シリンダ５２によって回動機構（図示せず）を介して回動自在に軸支される。したがって、フィーダ５０から供給される粉末Ｆはホッパ４４に案内され開口４８に向かって導かれる。
【００２２】
ホッパ４４の内壁面４６およびフィーダ５０の内表面５４は、それぞれ粉末接触面であり、たとえばバフ加工により鏡面仕上げされる。また、ホッパ４４の側壁を振動するためにたとえばバイブレータからなる振動発生装置５６がホッパ４４の側壁外面に接触するように配置される。したがって、フィーダ５０からホッパ４４へ、さらにダイ２２のキャビティ２８へと、粉末Ｆの全量を余すことなく供給できる。
また、給粉箱４２の底面のうち給粉箱４２の移動方向に平行する両側部に沿って、脚部５８が設けられる。脚部５８を搬送テーブル１６やダイ２２の上面を摺動させることによって、給粉箱４２の底面をダイ２２の上面に対して離間した状態で移動できる。したがって、キャビティ２８の開口面２９（図４参照）上では、給粉箱４２の底面はキャビティ２８の開口面２９に対して離間される。
【００２３】
なお、給粉箱４２内への粉末供給時以外では、給粉箱４２内部を不活性ガス雰囲気に保てるように給粉箱４２の上面は蓋体６０によって閉じられる。不活性ガス（たとえばＮ_２）はパイプ５９によって連続的に供給される。
このような給粉装置１０では、給粉時には図５に示すように、各ホッパ４４内のフィーダ５０をシリンダ５２を用いて９０度回転させ、フィーダ５０の開口面を垂直状態にすることによって、フィーダ５０の開口面端縁からキャビティ２８内へ粉末Ｆが投下供給される。このとき、振動発生装置５６を駆動させることによって、ホッパ４４の内壁面４６に粉末Ｆが接触しても付着することなく、粉末Ｆを確実に下方のキャビティ２８内に供給できる。
【００２４】
このようなプレス成形装置１００の動作を、図６を参照して説明する。
まず、給粉装置１０の給粉箱４２の蓋体６０を開けた状態で、給粉装置１０を搬送テーブル１６上を移動させて、各ホッパ４４内のフィーダ５０を、その開口面を上方に向けた状態で秤量装置１４の直進フィーダ４０の下方に位置させる。ついで、直進フィーダ４０から各ホッパ４４内のフィーダ５０上に粉末Ｆが所定量供給される（図６（ａ））。
【００２５】
つぎに、給粉箱４２の蓋体６０を閉じて給粉箱４２の内部に不活性ガス供給装置（図示せず）から不活性ガスが導入され、この状態で、給粉装置１０が搬送テーブル１６上を移動してプレス部１２まで搬送される（図６（ｂ））。このとき、給粉装置１０のホッパ４４の下端部の開口４８をプレス部１２のキャビティ２８の開口面２９上に位置させる。
そして、ダイ２２を上昇させることによってキャビティ２８が形成され、フィーダ５０を回動させて粉末Ｆがキャビティ２８に充填される（図６（ｃ））。その後、給粉装置１０が退去され（図６（ｄ））、キャビティ２８内の粉末Ｆに対して配向磁界が印加されかつ上下パンチ２４および２６によってプレスされる（図６（ｅ））。そして、上パンチ２４が上昇するとともにダイ２２が降下し、成形体６１が取り出される（図６（ｆ））。
【００２６】
このようなプレス成形装置１００の給粉装置１０によれば、動作中、給粉箱４２に設けられた脚部５８のみが搬送テーブル１６やダイ２２の上面に接するので、給粉箱４２の底面はダイ２２のキャビティ２８の開口面２９に対して容易にかつ常に離間状態に保たれる。
また、プレス成形装置１００によれば、正確に秤量された粉末Ｆをその秤量分キャビティ２８に供給できるので、キャビティ２８へ所望重量の粉末Ｆを充填できる。
特に、希土類磁石のプレス成形に用いられる希土類合金粉末のような流動性が悪い粉末であっても、正確に秤量された所望重量の粉末Ｆをキャビティ２８に供給できる。
さらに、給粉箱４２内に複数のホッパ４４を設け、各ホッパ４４にフィーダ５０を設けることによって、複数の各キャビティ２８に所望重量の粉末Ｆを供給できる。
【００２７】
つぎに、実験例について説明する。
ここでは、この発明の給粉装置１０を用いた場合と、比較例とについて実験した。比較例では、ダイのキャビティ近傍でシャッタを開き、ホッパをキャビティ開口上に移動させてホッパからキャビティ内に秤量重量分だけ粉末を供給するようにした給粉装置が用いられた。
粉末ＦとしてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石の原料粉末が用いられ、狙い単重が３４１ｇとされ、開口断面が扇形で体積２００ｃｍ^３のキャビティ内へ粉末Ｆが供給された。キャビティ内の粉末Ｆが円弧形状にプレス成形された後、１０６０℃で３時間焼結された。そして、得られた焼結体の重量が電子天秤で測定された。全部で５０個のサンプルにつき測定が繰り返され、そのばらつきの度合いは図７および図８に示すようになった。
給粉装置１０を用いた場合には、図７に示すように、重量分布は狙い単重の３４１ｇに集中しており、しかもばらつきの範囲も３４０ｇ〜３４４ｇという狭い範囲に限定された。一方、比較例の場合は、図８に示すように、重量分布の中心が狙い単重の３４１ｇからずれている上に、ばらつきの範囲も３３５ｇ〜３５４ｇというように広範囲に及んだ。したがって、給粉装置１０を用いれば、焼結体の重量ばらつきを安定化できる。
【００２８】
ついで、給粉装置１０を用いて個別給粉した場合と、すり切り給粉した場合とについて、それぞれの得られた焼結体の高さを比較する実験を行った。その結果は図９（ａ）に示すようになった。ここでは、焼結体の高さは、図９（ｂ）に示すように焼結体の上面から下面までの厚みをいう。焼結体の高さの測定は、１つの焼結体当たり１箇所について行われ、５０個の焼結体について行われた。ばらつきＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）は５０個の各焼結体の高さの最大値と最小値との差をいう。給粉装置１０を用いて個別給粉した場合には、単重ばらつきが小さいので、図９（ａ）からわかるように、焼結体の高さのばらつきＲ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）をより小さくできる。したがって、個々に寸法差が少なく磁気特性が高い磁石部材を製造することができる。
【００２９】
また、図１０に示すような給粉装置１０ａが用いられてもよい。
給粉装置１０ａでは、脚部として脚部５８ａを用いた点を除き図２〜図５に示す給粉装置１０がそのまま用いられ、さらに、給粉箱４２に取り付けられる揺動手段６２、および揺動手段６２によって揺動されるならし部材６４を含む。
揺動手段６２は、給粉箱４２の底面に配置される複数（この実施形態では２つ）のホルダ６６ａ、６６ｂを含む。ホルダ６６ａ、６６ｂは、それぞれ、給粉箱４２内のホッパ４４の開口４８に対応するように配置され、ならし部材６４が嵌め込まれる貫通孔６８を有する。
【００３０】
揺動手段６２は、回転軸７０ａ、７０ｂを含む。回転軸７０ａの両端にはベルト車７２ａ、７４ａが接続される。ベルト車７４ａの下面には回転軸７６ａが偏心して取り付けられ、回転軸７６ａはホルダ６６ａの幅方向一端部に回転可能に接続される。ベルト車７２ａにはベルト８０、ベルト車８２を介してモータ８４が接続される。回転軸７０ｂの両端にはベルト車７２ｂ、７４ｂが接続される。ベルト車７４ｂの下面には回転軸７６ｂが偏心して取り付けられ、回転軸７６ｂはホルダ６６ａの幅方向一端部に回転可能に接続される。ベルト車７４ａと７４ｂとはベルト８６によって連結される。
【００３１】
さらに、揺動手段６２は、回転軸８８ａ、８８ｂを含む。回転軸８８ａの両端にはベルト車９０ａ、９２ａが接続される。ベルト車９０ａと７２ｂとはベルト９４によって連結される。ベルト車９２ａの下面には回転軸９６ａが偏心して取り付けられ、回転軸９６ａはホルダ６６ｂの幅方向一端部に回転可能に接続される。回転軸８８ｂの下端にはベルト車９２ｂが接続される。ベルト車９２ｂの下面には回転軸９６ｂが偏心して取り付けられ、回転軸９６ｂはホルダ６６ｂの幅方向一端部に回転可能に接続される。ベルト車９２ａと９２ｂとはベルト９８によって連結される。なお、給粉箱４２の側面には、板状部材１０１〜１０８が取り付けられる。回転軸７０ａ、７０ｂは、板状部材１０１および１０２に回転可能に挿通され、位置決めされる。回転軸８８ａは板状部材１０４および１０６に、回転軸８８ｂは板状部材１０４および１０８に、それぞれ回転可能に挿通され、位置決めされる。ベルト車７４ａ、７４ｂ、９２ａ、９２ｂはたとえば円板状に形成される。
【００３２】
図１１にも示すように、ならし部材６４は長方形状のフレーム１１０を含み、フレーム１１０の下面には規則的な格子状の線状部材１１２が取り付けられる。たとえば、線状部材１１２の直径は０．４ｍｍ、線状部材１１２のピッチＡすなわち格子の間隔は１５ｍｍに設定される。
このようなならし部材６４がホルダ６６ａ、６６ｂの貫通孔６８にはめ込まれることによって、線状部材１１２が給粉箱４２の底面に配置される。
なお、フレーム１１０の材質は、充填する粉末Ｆに対して反応しにくく、耐摩耗性にすぐれ、加工も容易なステンレス鋼が好ましい。
また、線状部材１１２の揺動回転径Ｂ（図１２参照：揺動ストロークに相当）はピッチＡよりも大きいことが好ましい。線状部材１１２を格子状に形成し、揺動ストロークをピッチＡより大きくすることによって、線状部材１１２をより多くの粉末Ｆに接触でき、キャビティ２８に粉末Ｆをさらにむらなく充填できる。
【００３３】
このような給粉装置１０ａでは、揺動手段６２のモータ８４が駆動すると、ベルト車７４ａ、７４ｂが回転し、偏心された回転軸７６ａ、７６ｂが回転運動し、それに応じてホルダ６６ａに嵌め込まれたならし部材６４が回転揺動する。このとき、ベルト車９２ａ、９２ｂも回転し、偏心された回転軸９６ａ、９６ｂが回転運動し、それに応じてホルダ６６ｂに嵌め込まれたならし部材６４が回転揺動する。ならし部材６４の各部は、図１２に示すように円軌道を描いて回転揺動する。
給粉装置１０ａを用いるプレス成形装置１００によれば、線状部材１１２をキャビティ２８上で水平方向に回転揺動させることによって、粉体Ｆの固まりを崩すことができる。したがって、キャビティ２８内の粉末Ｆの単重ばらつきおよび充填密度のばらつきを小さくできる。その結果、得られた成形体を焼結すると個々に寸法差が少なく磁気特性が高い磁石部材を製造することができる。
【００３４】
また、この発明は、キャビティ２８内での粉末Ｆの充填密度がばらつきやすい個別給粉方式を用いる場合に特に有効となる。
さらに、ベルト車７４ａ、７４ｂ、９２ａ、９２ｂを円板状に形成することによって、容易に回転揺動の軌跡を円にすることができ、粉末Ｆを容易にむらなく充填できる。なお、ベルト車７４ａ、７４ｂ、９２ａ、９２ｂを楕円の円板状に形成すれば、容易に回転揺動の軌跡を楕円にでき、この場合も粉末Ｆを容易にむらなく充填できる。
また、ならし部材６４の回転速度は５０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍが好ましい。この範囲内であれば、充填が効率的となり、かつ充填密度がより均一になりやすい。なお、回転速度が５０ｒｐｍ未満であると粉末Ｆを平らにならすことが難しくなる。２００ｒｐｍを超えると遠心力が大きくなり、粉末Ｆをキャビティ２８に供給しにくくなる。
【００３５】
さらに、ダイ２２に複数のキャビティ２８を設けすべてのキャビティ２８に粉末Ｆを一度に充填すると、単数取り（ダイに１つのキャビティを形成）の場合より充填密度のばらつきが起きやすくなる。しかし、各キャビティ２８に対応するように給粉箱４２に複数の開口４８を形成し、各開口４８にならし部材６４すなわち線状部材１１２を配置することによって、充填密度のばらつきを抑制でき、効果が顕著となる。
なお、給粉装置１０ａを用いた場合にも、給粉装置１０を用いた場合と同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３６】
ついで、図１０に示す給粉装置１０ａを用いた場合の実験例について説明する。
実施条件は、粉末ＦとしてＲｅ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末、成形密度が４．３ｇ／ｃｍ^３、成形寸法が８０×５２×高さｈ（ｍｍ）、成形重量は高さｈ＝８のとき１４０ｇ、高さｈ＝１６のとき２８０ｇの２種類とされた。
実験は、給粉装置１０ａを用いて個別給粉（キャビティ形成前から回転揺動）した本実施形態の場合と、２つの比較例とについて行われた。比較例１では個別給粉（キャビティ形成後に回転揺動）され、比較例２では回転揺動なしで個別給粉された。
【００３７】
なお、本実施形態の場合の主要動作について図１３を参照して説明する。
まず、キャビティ２８が形成されていないダイ２２上に給粉装置１０ａが移動され（図１３（ａ））、フィーダ５０からならし部材６４内に給粉され給粉装置１０ａの回転揺動が開始される（図１３（ｂ））。そして、ダイ２２が上昇してキャビティ２８が形成されると同時に粉末Ｆがキャビティ２８に充填されていき、キャビティ２８にすべての粉末Ｆが供給されると回転揺動は終了され（図１３（ｃ））、給粉装置１０ａは退去される（図１３（ｄ））。
このように本実施形態の場合と、２つの比較例の場合とにおいて、それぞれの給粉工程を経た後、プレス、焼結、時効処理して磁石が製造された。その磁石について、高さの平均値ＡＶＥ、ばらつきＲを求め、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示す結果が得られた。
【００３８】
図１５を参照して、ばらつきＲはつぎのようにして求められる。まず、得られた磁石１つ当たりの１５点の高さ（磁界方向３点×幅方向５点）を測定し、その最大値と最小値との差を求める。この処理をｎ個の成形体のそれぞれについて行い、その平均値を計算し、ばらつきＲとした。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）より、磁石のばらつきＲは、ねらい成形体高さが８ｍｍ、１６ｍｍのいずれの場合も、本実施形態の場合が最小となる。
また、ねらい成形体高さが１６ｍｍの場合には、比較例１のばらつきＲが「０．５５」、本実施形態のばらつきＲが「０．１４」であった。一方、ねらい成形体高さが８ｍｍの場合には、比較例１のばらつきＲが「１．２５」、本実施形態のばらつきＲが「０．１２」であり、ばらつきＲがより大きく改善されている。これらからもわかるように、この発明は厚みの小さい成形体を得る場合により効果的となる。
【００３９】
因みに、個別給粉（キャビティ形成後に回転揺動）する比較例１では、まずキャビティに粉末が供給されたのち、回転揺動が開始され（図１６（ａ））、粉末がならされると回転揺動が終了する（図１６（ｂ））。しかし、この場合、充填密度が、ρ１＞ρ２からわかるようにキャビティの中央で大きくなる。したがって、図１４に示すようにばらつきＲが大きくなってしまう。
なお、上述の実施形態では、フィーダとして、半円筒状のフィーダ５０が用いられたが、これに限定されず、キャビティ２８や粉末Ｆの供給量に応じて、皿状、半球状の碗体等の任意の形状のものを適用できる。
また、フィーダ５０の回動角度は、９０度〜３６０度の任意の角度に設定できる。
さらに、図１０に示す揺動手段６２およびならし部材６４は、すり切り給粉によって粉末Ｆを供給する給粉装置にも適用できる。ならし部材６４の線状部材１１２は網目状に形成されてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、フィーダが保持する所望重量の粉末がホッパ内に供給され、したがって、キャビティ内に所望重量の粉末を供給できる。また、給粉箱の底面はキャビティの開口面に対して離間するので、給粉箱が金型上を摺動することによって引き起こされる不具合を解消でき、キャビティ内に粉末をむらなく充填できる。
また、給粉時に給粉箱の開口の配置される線状部材を水平方向に揺動させることによって、キャビティ内の粉末の単重ばらつきおよび充填密度のばらつきが小さくなり、良質の成形体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のプレス成形装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】給粉装置の一例を示す正面断面図である。
【図３】フィーダを除いた状態の同平面断面図である。
【図４】キャビティ上に配置した状態の同側面断面図である。
【図５】フィーダを回動させた状態の同正面断面図である。
【図６】図１のプレス成形装置の動作の一例を示す図解図である。
【図７】図２に示す給粉装置を用いた場合の給粉精度を示す特性線図である。
【図８】比較例による給粉精度を示す特性線図である。
【図９】（ａ）は焼結体の高さの比較を示すテーブルであり、（ｂ）は焼結体の高さを説明するための図解図である。
【図１０】給粉装置の他の例を示す斜視図である。
【図１１】ならし部材の一例を示す斜視図である。
【図１２】回転揺動方式の揺動動作を示す図解図である。
【図１３】図１０に示す給粉装置を用いて個別給粉（キャビティ形成前から回転揺動）する場合の動作の一例を示す図解図である。
【図１４】実験結果の一例を示すテーブルであり、（ａ）は８ｍｍの高さの場合、（ｂ）は１６ｍｍの高さの場合を示す。
【図１５】ばらつきＲを説明するための図解図である。
【図１６】個別給粉（キャビティ形成後に回転揺動）の場合の給粉状態を示す図解図である。
【図１７】先に提案した給粉装置を示す正面断面図である。
【図１８】同平面断面図である。
【図１９】同側面断面図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ 給粉装置
１４ 秤量装置
１８ 金型
２０、６８ 貫通孔
２２ ダイ
２４ 上パンチ
２６ 下パンチ
２８ キャビティ
２９ 開口面
３０ コイル
３６、４４ ホッパ
３８ 秤量器
４２ 給粉箱
４８ 開口
５０ フィーダ
５４ 内表面
５６ 振動発生装置
５８、５８ａ 脚部
６２ 揺動手段
６４ ならし部材
１００ プレス成形装置
１１２ 線状部材
Ａ ピッチ
Ｂ 揺動回転径
Ｆ 粉末

Claims (20)

1. 金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱を含む、給粉装置であって、
   前記給粉箱内に設けられかつ前記キャビティに所望重量分の粉末を供給するためのホッパ、
   前記給粉箱が前記キャビティ開口面上に位置した際に前記ホッパ内に前記粉末を供給するためのフィーダ、および
   少なくとも前記キャビティの開口面に対応する前記給粉箱の底面を前記キャビティの開口面に対して離間させる離間手段を備える、給粉装置。
2. 前記離間手段は、前記給粉箱の底面のうち前記給粉箱の移動方向に平行する両側部に設けられかつ前記金型上を摺動する脚部を含む、請求項１に記載の給粉装置。
3. 前記フィーダの粉末接触面は鏡面仕上げされている、請求項１に記載の給粉装置。
4. 前記ホッパの粉末接触面は鏡面仕上げされている、請求項１に記載の給粉装置。
5. 前記ホッパを振動させる振動手段をさらに含む、請求項１に記載の給粉装置。
6. 前記給粉箱内に前記ホッパが複数個設けられ、各ホッパに前記フィーダが設けられる、請求項１に記載の給粉装置。
7. キャビティが形成される金型、
   前記キャビティに所望重量分の粉末を供給するための給粉装置、および
   前記給粉装置に供給される前記粉末を秤量する秤量装置を備え、
   前記給粉装置は、前記キャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱、
   前記給粉箱内に設けられかつ前記キャビティに前記粉末を供給するためのホッパ、前記給粉箱が前記キャビティ開口面上に位置した際に前記ホッパ内に前記粉末を供給するためのフィーダ、および少なくとも前記キャビティの開口面に対応する前記給粉箱の底面を前記キャビティの開口面に対して離間させる離間手段を含む、プレス成形装置。
8. 前記キャビティ内の粉末を配向するための配向手段をさらに含み、前記秤量装置は前記配向手段と離間するように配置される、請求項７に記載のプレス成形装置。
9. 金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有しかつ粉末が収納された給粉箱を含む、給粉装置であって、
   前記給粉箱の開口に配置される線状部材、および
   前記キャビティの形成前から前記キャビティへの給粉時にかけて前記線状部材を水平方向に揺動させる揺動手段を備える、給粉装置。
10. 前記線状部材は格子状に構成される、請求項９に記載の給粉装置。
11. 前記格子状の線状部材は規則的に構成され、前記線状部材の揺動ストロークが前記線状部材のピッチより大きく設定される、請求項１０に記載の給粉装置。
12. 前記線状部材の軌道は円または楕円である、請求項９に記載の給粉装置。
13. 前記給粉箱の開口は複数個形成され、各開口に前記線状部材が配置される、請求項９に記載の給粉装置。
14. 前記粉末は希土類合金粉末である、請求項１または９に記載の給粉装置。
15. 金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有する給粉箱を用いる給粉方法であって、
    前記給粉箱内に所望重量分の粉末を供給する第１ステップ、
    少なくとも前記キャビティの開口面に対応する前記給粉箱の底面を前記金型の上面に対して離間手段によって離間させた状態で前記給粉箱を前記キャビティの開口面上に移動させる第２ステップ、および
    前記給粉箱から前記粉末を前記キャビティに供給する第３ステップを備える、給粉方法。
16. 金型のキャビティの開口面上に移動自在で底面に開口を有しかつ粉末が収納された給粉箱を用いる給粉方法であって、
    前記給粉箱の開口に線状部材を設け、前記線状部材を前記キャビティ上において前記キャビティの形成前から水平方向に揺動させながら前記キャビティへ給粉する、給粉方法。
17. 前記線状部材は格子状に構成される、請求項１６に記載の給粉方法。
18. 前記格子状の線状部材は規則的に構成され、前記線状部材の揺動ストロークが前記線状部材のピッチより大きくされる、請求項１７に記載の給粉方法。
19. 前記線状部材の軌道は円または楕円とされる、請求項１６に記載の給粉方法。
20. 前記給粉箱の開口は複数個形成され、各開口に前記線状部材が配置される、請求項１６に記載の給粉方法。

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