JP6029526B2 - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、チタン製の鍛造品を熱間鍛造する際に、金型と鍛造品とに対して潤滑性を付与するために、熱間鍛造する前の被加工材の表面に粉末潤滑剤を塗布する塗布装置、及び塗布方法に関する。

一般に、純チタンやTi-6Al-4Vなどのチタン合金は、優れた機械特性や耐食性を有することから、航空機や車両などの輸送機器のエンジン部材、あるいはシャーシなどの構造部材に用いられている。
このような純チタンやチタン合金を用いて上述した鍛造品を鍛造する際には、一般に金型を用いた熱間の据え込み鍛造方法が用いられる。据え込み鍛造方法は、予め製品形状を模して形成された金型内に加熱された被加工材を装入し、被加工材を高温状態に保持したまま金型に沿った形状に引き伸ばすように変形させながら鍛造するものである。据え込み鍛造方法を用いれば、鍛造中の変形において製品形状に沿ったメタルフローが得られるため他の加工方法に比べてより粘り強く、耐衝撃破壊性に優れた鍛造品を得ることができる。この据え込み鍛造方法では、所望とする被加工材の変形及びメタルフローを実現するために、金型と被加工材との間に潤滑性をもたらす潤滑剤を使用することしている。

潤滑能力が大きな潤滑剤を用いて鍛造を行う技術として、特許文献１に示される技術が開示されている。特許文献１には、黒鉛や窒化ホウ素の固体潤滑成分とガラス質成分を含む潤滑剤を被加工材に予め被覆し、鍛造を行う方法が開示されている。
とはいえ、特許文献１では、鍛造する前に、潤滑剤を被加工材に被覆することが開示されているものの、これらの方法を用いても、鍛造時に潤滑性を確保することが難しいことが実情であり、十分に潤滑性を確保することができる新たな技術が必要であった。

そのため、特許文献２に示す如く、熱間鍛造に用いられる被加工材に、より潤滑能力の大きい粉末潤滑剤を塗布（被覆）する技術が開発されている。
すなわち、特許文献２には、粉末潤滑剤が装入されている回転ドラムに被加工材（ワーク）を投入し、回転ドラムを回転させることで被加工材に粉末潤滑剤を付着させて、ガラス質成分を含む粉末潤滑剤を被加工材に塗布する装置が開示されている。

特開昭５５−１９４９４号公報 特開平２−９２４２８号公報

しかしながら、特許文献１の難点を克服すると考えられる特許文献２の技術にも、以下に述べるような難点が存在する。
すなわち、特許文献２は、粉末潤滑剤を予め装入されている回転ドラムに小型の被加工材を投入し、回転ドラムを回転させることで被加工材に粉末潤滑剤を付着させる技術であり、航空機や車両などの輸送機器のエンジン部材、あるいはシャーシなどの構造部材に用いられるような大型の鍛造品の基となる被加工材に用いることはできない。

その一方で、純チタンやチタン合金を用いて大型の鍛造品を製造する現場では、効率的、且つ確実に被加工材に粉末潤滑剤を塗布する技術の要望が挙げられている。つまり、大型の鍛造品の基となる被加工材に粉末潤滑剤を塗布する技術は、未だ開発されていないのが現状である。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、熱間鍛造する前の被加工材の表面に、効率的且つ確実に粉末潤滑剤を塗布すると共に、被加工材の表面に塗布された粉末潤滑剤の皮膜が均等になるように形成する塗布装置、及び塗布方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の塗布装置及び塗布方法は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の塗布装置は、熱間鍛造する前の被加工材の表面に粉末潤滑剤を塗布する塗布装置であって、前記塗布装置は、前記被加工材を載置乃至は上方に配置する配置台と、前記配置台を取り囲むように配備されている周囲体と、前記配置台の上面と前記周囲体の内壁面とで形成され、前記粉末潤滑剤が装入される粉末潤滑剤貯留部と、を有しており、前記配置台と前記周囲体とは、互いに上下方向に移動可能とされており、前記配置台及び前記周囲体のいずれかが上下方向に移動することによって、前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更され、前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更されることによって、前記被加工材の表面に前記粉末潤滑剤が塗布可能とされていることを特徴とする。

好ましくは、前記配置台の上面乃至は上方には、前記被加工材の軸心が上下方向を向くように保持する位置決め部が備えられているとよい。
好ましくは、前記周囲体の内壁面は、下方に向けて先細り状とされたテーパ形状に形成されているとよい。
好ましくは、前記粉末潤滑剤貯留部には、前記粉末潤滑剤を当該粉末潤滑剤貯留部の中央に集める粉末潤滑剤押圧部材を有しているとよい。

好ましくは、前記周囲体の上面を水平方向に移動することで前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を供給する粉末潤滑剤供給部を有しているとよい。
好ましくは、前記配置台の上面乃至は上方には、前記被加工材の軸心が上下方向を向くように保持する位置決め部が備えられていて、前記周囲体の上面を水平方向に移動することで前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を供給する粉末潤滑剤供給部を有していて、前記粉末潤滑剤供給部と前記位置決め部とは、互いに連結されており、水平方向に連動するようになっているとよい。
好ましくは、前記粉末潤滑剤は、ＳｉＯ_２を主たる成分とするとよい。

本発明の塗布方法は、被加工材を載置乃至は上方に配置する配置台と、前記配置台を取り囲むように配備されている周囲体と、前記配置台の上面と前記周囲体の内壁面とで形成され、粉末潤滑剤が装入される粉末潤滑剤貯留部とを有し、前記配置台と前記周囲体とが互いに上下方向に移動可能とされている塗布装置を用いて、熱間鍛造する前の被加工材の表面に前記粉末潤滑剤を塗布するに際しては、前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を装入し、前記配置台に被加工材を載置乃至は上方に配置し、前記配置台及び前記周囲体のいずれかを上下方向に移動することによって、前記粉末潤滑剤貯留部の形状を変更し、前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更されることによって、前記被加工材の表面に前記粉末潤滑剤を塗布することを特徴とする。

本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、熱間鍛造する前の被加工材の表面に、効率的且つ確実に粉末潤滑剤を塗布できると共に、被加工材の表面に塗布された粉末潤滑剤の皮膜が均等になるように形成することが可能となる。

被加工材の表面に粉状潤滑剤を塗布し、据え込み鍛造を行うことを模式的に示した図である。 本発明の塗布装置の第１実施形態を示す図である。 本発明の塗布装置の第２実施形態を示す図である。 本発明の塗布装置の第３実施形態を示す図である。

以下、本発明の塗布装置、及び塗布方法について、図面に基づき詳しく説明する。
まず、本発明の塗布装置を説明する前に、熱間鍛造方法（据え込み鍛造方法）を図１に基づき、説明する。
［基本となる実施形態］
図１（ｆ）〜図１（ｈ）に示すように、据え込み鍛造装置１は、加熱された被加工材２（以降、荒地と呼ぶ）を金型３内に装入して、金型３の形状に沿って荒地２を熱間状態で変形させることにより、所望の形状の鍛造品Ｗを成形するものである。具体的には、この据え込み鍛造装置１は、鍛造品Ｗを成形するための金型３が上下２つに分割できるようになっていて、荒地２が載置される下金型４と、この下金型４に載置された荒地２を上方から圧下する上金型５と、を有している。

荒地２は、純チタンやTi-6Al-4Vなどのチタン合金を用いて、上下方向に長尺とされた略円柱状であると共に、上端や下端の縁が斜めに面取りされたような形状に形成されている。
下金型４は、荒地２を内部に収容可能な円筒状の型上部６と、この型上部６の下側に設けられて、荒地２を下方より支持する型下部７とを有している。型上部６の中央には、その内径が荒地２の外径より大きく形成された孔部８が上下方向に向かって貫通状に形成されており、この孔部８の内部に荒地２を上方から下方に向かって挿入可能となっている。

型下部７の中央部側であって、孔部８の下方側は、荒地２（孔部８の内径）よりも小径な縦穴状の貫通孔９が形成されている。詳しくは、型下部７の中央部には、孔部８に引き続いて下に向かうにしたがって内径が徐々に小さくなると共に、中途部から内径が一定となる貫通孔９が形成されている。貫通孔９を形成する内側傾斜面９ａに荒地２を載置することができるようになっている。

また、型下部７の下側には、金型支持機構（図示略）が設けられており、金型支持機構によって下金型４を床面などに対して支持できるようになっている。さらに、下金型４の下側には、鍛造が終了した鍛造品Ｗを排出するノックアウト棒１０と、このノックアウト棒１０を上下方向に移動させるシリンダ機構（図示略）とが設けられている。ノックアウト棒１０は、下金型４の貫通孔９に対応した位置に上下方向に移動可能に配備されており、シリンダ機構によってノックアウト棒１０を上方に移動させて鍛造後の荒地２（鍛造品Ｗ）を押し上げることで鍛造品Ｗをダイスから引き剥がせるようになっている。

上金型５は、下金型４の上方に位置しており、下金型４に載置された荒地２に対して上方から近接離反とされており、上金型５を下降させることで荒地２を上方から押しつぶすように圧下可能となっている。上金型５の中央部には、荒地２を圧下するためのポンチ１１が形成されている。
ポンチ１１は、型上部６の孔部８の開口径に比べてやや小さな外径を備えており、上金型５が下金型４に衝合するまで下降した際に型上部６の孔部８に上方から嵌り込むようになっていて、荒地２の上部を上方から圧下可能となっている。

次に、上記した据え込み鍛造装置１による鍛造について詳しく説明する。
据え込み鍛造方法では、まず、据え込み鍛造装置１によって荒地２を鍛造する前に、荒地２の表面等に対して前処理を行い（図１（ａ）〜図１（ｅ））、前処理の終了後に荒地２を鍛造している（図１（ｆ）〜図１（ｈ））。
詳しくは、図１（ａ）に示すように、前処理では、まず、脱脂工程にて鍛造前の荒地２の表面を脱脂する。その後、図１（ｂ）に示すように、プレコート工程にて脱脂後の荒地２に液体潤滑剤（液体ガラス潤滑剤）１２を塗布（プレコート）し、図１（ｃ）に示すように、加熱工程にてプレコート後の荒地２を加熱炉等に装入して当該荒地２全体を加熱する。荒地２の加熱が終了すると、図１（ｄ）に示すように、取出工程にて加熱した荒地２を取り出し、図１（ｅ）に示すように、粉末塗布工程にて取り出した加熱後の荒地２に粉末潤滑剤１３（粉末ガラス潤滑剤）を塗布する。なお、液体潤滑剤１２は、主に数μｍ〜数十μｍのガラス粒子を含有する。
図１（ｅ）に示す粉末塗布工程、及び粉末塗布工程で用いる塗布装置に関しては、後ほど詳しく説明する。

このように、据え込み鍛造方法では、荒地２を鍛造する前にプレコート工程及び加熱工程を行うだけでなく、さらに、粉末塗布工程を行って荒地（チタン合金・ニッケル合金・ステンレス鋼など難加工材）２の表面を粉末潤滑剤１３によって被覆することにより、鍛造時において金型３と荒地（被加工材）２との間での潤滑性を向上させ、鍛造時における焼付発生を抑制したり、鍛造品Ｗの割れや疵を防止している。

具体的には、加熱工程にて、鍛造温度に加熱した荒地２、すなわち６００℃以上に加熱した荒地２を取り出し、粉末塗布工程において、６００℃以上となった状態（加熱状態）の荒地２の表面に粉末潤滑剤１３を塗布する。即ち、粉末塗布工程では、少なくとも荒地２の表面が鍛造温度以上である状態で粉末潤滑剤１３を塗布する。
なお、粉末塗布工程では、特に、鍛造時に変形する部分に粉末潤滑剤１３を塗布することが好ましい。例えば、図１（ｆ）〜図１（ｈ）に示すように、鍛造において荒地２の下側が大きく変形させる場合、粉末塗布工程では、変形が大きな箇所である荒地２の下側の表面全体に粉末潤滑剤１３を塗布する。ここで「粉末潤滑剤１３を塗布する」という記載には、「粉末潤滑剤１３を吹き付ける」ことや「粉末潤滑剤１３を荒地２に押しつける」ことも含むものとする。

荒地２の表面に塗布する粉末潤滑剤１３は、ＳｉＯ_２を含有するガラス粉末（粉末ガラス潤滑剤という）であって、主たる粒度は０．０１〜２ｍｍである。即ち、粉末ガラス潤滑剤１３の粒径分布において、例えば±３σの範囲における粒度（主たる粒度）が０．０１〜２ｍｍとしている。
次に、据え込み鍛造装置１による鍛造について詳しく説明する。

係る前処理の終了後、粉末ガラス潤滑剤１３を塗布した荒地２を据え込み鍛造装置１に装入する。即ち、図１（ｆ）に示すように、上金型５と下金型４の間に荒地２を挿入し、ポンチ１１が荒地２の上面に接触するまで上金型５を押し下げる。その後、図１（ｇ）に示すように、荒地２の圧下を行う。すなわち、据え込み鍛造のポンチ１１が荒地２に接触するまで上金型５を押し下げた後、さらに下方に向かって上金型５を移動させると、上金型５のポンチ１１が孔部８内に収容されていた荒地２を下方に向かって押しつぶし、押しつぶされて変形した材料が広がって型上部６の内部を充填する。そして、型上部６（孔部８）の内部を充填しても余りのある材料が貫通孔９に流れ込む。その結果、荒地２を構成していた材料が、孔部８と貫通孔９との双方に広がって、径が大きな円柱体の下側に径が小さな円柱体を同軸状に重ね合わせたような形状（略ボルト形状）の鍛造品Ｗが成形される。

図１（ｈ）に示すように、上述した鍛造が終了したら、ノックアウト棒１０を上方に移動させ、ノックアウト棒１０で鍛造品Ｗを押し上げる。そうすると、型下部７に固着していた鍛造品Ｗが型下部７から剥がれて、鍛造品Ｗを金型３内から取り出すことが可能となる。
以上、上述した熱間鍛造方法によれば、プレコート工程によって荒地２の表面を被覆するのに加え、粉末塗布工程によって、さらに、加熱後の荒地２に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布しているため、鍛造時の潤滑切れによる焼付発生を抑制することができる。

以上述べた熱間鍛造方法の粉末塗布工程においては、大型の鍛造品の基となる荒地２の表面に確実に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する技術が必要とされる。係る要請のもと、本願発明者らは、本発明に係る塗布装置５０、及び塗布方法を開発した。
以下、本発明の係る荒地２（被加工材）の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する塗布装置５０、及び塗布方法について、図面に基づき詳しく説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態に係る塗布装置５０は、荒地２の表面に液体ガラス潤滑剤の皮膜が形成された後、その皮膜の上に粉末潤滑剤１３を塗布する塗布装置５０である。この塗布装置５０は、上記した［基本となる実施形態］における粉末塗布工程で使用されるものである。

図２に示すように、第１実施形態の塗布装置５０は、荒地２を載置乃至は上方に配置する配置台５２と、配置台５２を取り囲むように配備されている周囲体５３と、配置台５２の上面と周囲体５３の内壁面とで形成され、粉末ガラス潤滑剤１３が装入される粉末潤滑剤貯留部５４と、を有している。
加えて、荒地２を水平方向から支持しつつ、上下方向（荒地２の軸心方向）に移動させることが可能な位置決め部５６と、位置決め部５６に連結されていると共に、粉末潤滑剤貯留部５４に粉末ガラス潤滑剤１３を供給する粉末潤滑剤供給部５５と、を有している。なお、図２は、塗布装置５０の動作を示す図であり、紙面の左右方向が装置における左右方向とし、紙面の上下方向が装置における上下方向とする。

まず、塗布装置５０は、直方体形状の筐体からなる装置本体５１を有しており、この装置本体５１の上面は略平面とされている。装置本体５１の上面の一端側（図２では上面の左側）には、凹部が形成されている。
この凹部内の中央で且つ下方側には、配置台５２が配備されている。配置台５２の下側にはこの配置台５２を上下方向に移動可能とする昇降手段５８が配備されている。なお、配置台５２の外周囲は、丸形状であってもよいし、矩形状であってもよい。この配置台５２の外周囲には、周囲体５３が配備されている。

周囲体５３は、配置台５２の側面に接するように配備されている。この周囲体５３の内壁面は、断面視で下方に向けて先細り状とされたテーパ形状に形成されている。周囲体５３の内壁面がテーパ形状に形成されていることで、この周囲体５３の内側には、粉末ガラス潤滑剤１３を貯め置くことのできる粉末潤滑剤貯留部５４が形成される。なお、周囲体５３の内壁面は、断面視で放物線形状に形成されていてもよい。

つまり、第１実施形態では、周囲体５３は固定体であり、配置台５２は移動体である。なお、周囲体５３の内周囲は、配置台５２の外周囲が丸形状である場合、丸形状とし、配置台５２の外周囲が矩形状である場合、矩形状とする。
粉末潤滑剤貯留部５４は、配置台５２の上面と周囲体５３の内壁面とで形成される空間で前述した凹部を形成する空間である。配置台５２が上下方向に移動することによって、当該粉末潤滑剤貯留部５４の形状が縦長に変更可能となっている。

一方、粉末潤滑剤貯留部５４の上方の略中央には、荒地２を転倒させないようにする位置決め部５６が配置されている。位置決め部５６は、荒地２を水平方向から支持するようになっており、上方に向かうにつれて、放射状に形成されている。位置決め部５６は、位置決め部５６は、荒地２との接触面積を小さくして、荒地２を上下方向（荒地２の軸心方向）に移動させることが可能になっている。それ故、位置決め部５６は、少なくとも２つ以上の爪状の支持部材５７で構成されている。第１実施形態では、４つの支持部材５７で構成されている。この位置決め部５６は、平面視で、ガスコンロなどに備えられている五徳形状となっている。

つまり、位置決め部５６は、荒地２をその位置で確実に固定するものではなく、荒地２を倒れない程度で支持するものである。位置決め部５６の水平方向の近傍には、粉末ガラス潤滑剤１３が装入された粉末潤滑剤供給部５５が配備されている。
粉末潤滑剤供給部５５（粉末供給箱、粉箱）は、位置決め部５６に連結されており、装置本体５１の上面を水平方向に移動することで粉末潤滑剤貯留部５４に粉末ガラス潤滑剤１３を供給するものである。

粉末潤滑剤供給部５５は、上下が開放された筒状に形成されており、その下側は装置本体５１の上面に接している。つまり、装置本体５１の上面（第１実施形態では、装置本体５１の右側の上面）は、粉末潤滑剤供給部５５の底部の役割も担っている。また、粉末潤滑剤供給部５５の内壁面は、粉末潤滑剤貯留部５４の内壁面よりやや大径とされている。なお、粉末潤滑剤供給部５５の外周囲及び内周囲は、丸形状であってもよいし、矩形状であってもよい。

次に、上述した第１実施形態の塗布装置５０を用いて、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する塗布方法、すなわち図１（ｅ）に示す粉末塗布工程について、図面に基づき詳しく説明する。
図２（ａ）に示すように、粉末潤滑剤貯留部５４の上方の右側（装置本体５１の右側）に粉末潤滑剤供給部５５を配置し、粉末潤滑剤供給部５５に粉末ガラス潤滑剤１３を装入する。このとき、配置台５２を最も上方にくるように配置する（配置台５２を上昇させておく）。なお、粉末潤滑剤貯留部５４の上方の略中央には、位置決め部５６が配備されている。

図２（ｂ）に示すように、粉末潤滑剤供給部５５を装置本体５１の上面上を水平方向に移動させて、粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備する。第１実施形態では、粉末潤滑剤供給部５５を装置本体５１左側に移動させる。粉末潤滑剤供給部５５が粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備されるようになると、粉末潤滑剤供給部５５の下方が開放されているため、粉末ガラス潤滑剤１３が自然と降下する。

図２（ｃ）に示すように、粉末ガラス潤滑剤１３が粉末潤滑剤貯留部５４内を満たすようになると、粉末潤滑剤供給部５５を水平方向に移動させる。粉末潤滑剤供給部５５が右側に移動すると、粉末潤滑剤供給部５５の側壁の下部が粉末潤滑剤貯留部５４内に装入された粉末ガラス潤滑剤１３の上面を平滑にし、装置本体５１の上面と面一の状態にする。このようにすることで、粉末ガラス潤滑剤１３を毎回所定の量を粉末潤滑剤貯留部５４に供給することができる。そして、粉末潤滑剤供給部５５が右側に移動すると、位置決め部５６は、粉末ガラス潤滑剤１３が装入された粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備される。

その後、加熱が終了した荒地２を冶具やマニピュレータなどで位置決め部５６に内挿し、荒地２の下面を粉末ガラス潤滑剤１３に接地させる。言い換えれば、荒地２は、粉末ガラス潤滑剤１３を介して配置台５２に配置される。なお、位置決め部５６に内挿する際においても、この加熱された荒地２は、６００℃以上を維持している。
図２（ｄ）に示すように、配置台５２を下降させて、粉末潤滑剤貯留部５４に形状を縦長にする。そうすると、テーパ状に形成された周囲体５３によって、粉末ガラス潤滑剤１３がスムーズに下方に移動する。粉末ガラス潤滑剤１３の移動に伴って荒地２も自然に降下する。このとき、荒地２は、粉末ガラス潤滑剤１３内に埋もれるようになる。第１実施形態では、荒地２の上下方向中央より下側半分程度の範囲が埋もれるようになる。

このとき、粉末ガラス潤滑剤１３は、６００℃以上に加熱された荒地２に接触して溶融することとなり、溶融した粉末ガラス潤滑剤１３が荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜として形成される。荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜が形成されると、配置台５２を上昇させて、この荒地２を上方に移動させる。つまり、荒地２を図２（ｃ）の位置まで戻す。位置決め部５６に内挿されたときの位置に戻った荒地２を冶具やマニピュレータなどで取り出す。

このようにすることで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を確実、且つ効率的に塗布することができる。また、本発明の塗布装置５０を用いることで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜を均等に形成することできる。
なお、製造する鍛造品の形状によって、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する範囲を変更することができる。例えば、荒地２の表面全面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布してもよいし、荒地２の表面の一部に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布してもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の塗布装置５０における第２実施形態について、図面に基づき詳しく説明する。

図３に示すように、第２実施形態に係る塗布装置５０の構成は、以下の点において、第１実施形態の装置（図２参照）と略同じである。
すなわち、第２実施形態の塗布装置５０は、直方体形状の筐体であって、その筐体の上面の一端側に凹部が形成されている装置本体５１と、荒地２を載置乃至は上方に配置する配置台５２と、配置台５２を取り囲むように配備されている周囲体５３と、配置台５２の上面と周囲体５３の内壁面とで形成され、粉末ガラス潤滑剤１３が装入される粉末潤滑剤貯留部５４と、を有している点が同じである。つまり、第２実施形態においても、周囲体５３は固定体であり、配置台５２は移動体である。

加えて、荒地２を水平方向から支持しつつ、上下方向（荒地２の軸心方向）に移動させることが可能である位置決め部５６と、位置決め部５６に連結されていると共に、粉末ガラス潤滑剤１３を粉末潤滑剤貯留部５４に供給する粉末潤滑剤供給部５５と、を有している点も同じである。
しかしながら、第２実施形態では、図３に示すように、周囲体５３（凹部）の内壁面は、下方に向かって先細るようなテーパ状ではなく、上下方向に沿った垂直の壁面となっている。つまり、第２実施形態の粉末潤滑剤貯留部５４は、側面視で矩形状となっている点が異なっている。また、この第２実施形態の粉末潤滑剤貯留部５４内、すなわち周囲体５３の内壁面より内側には、粉末ガラス潤滑剤１３を当該粉末潤滑剤貯留部５４の略中央に集める粉末潤滑剤押圧部材５９を有している点も異なっている。なお、第２実施形態の粉末潤滑剤貯留部５４は、円筒形状に形成されている。

粉末潤滑剤押圧部材５９は平面視円弧形状であって、周囲体５３（凹部）の内壁面に沿うように配備され、粉末潤滑剤貯留部５４の中央に向かって水平方向に移動可能となっている。第２実施形態では、粉末潤滑剤押圧部材５９は、粉末潤滑剤貯留部５４内において等間隔に４つ配備されている。
図３に示すように、粉末潤滑剤押圧部材５９の高さは、粉末潤滑剤貯留部５４の高さとほぼ同じである。図３（ｃ）のＡ−Ａ断面図に示すように、粉末潤滑剤押圧部材５９は、幅方向に湾曲しており、粉末潤滑剤押圧部材５９の幅は、粉末潤滑剤貯留部５４の外径（内壁面）の８分の１程度である。この粉末潤滑剤押圧部材５９の後方には、粉末潤滑剤押圧部材５９を水平方向に移動させる棒材が配備されている。

次に、上述した第２実施形態の塗布装置５０を用いて、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する塗布方法について、図面に基づき詳しく説明する。
図３（ａ）に示すように、粉末潤滑剤貯留部５４の上方の右側（装置本体５１の右側）に粉末潤滑剤供給部５５を配置し、粉末潤滑剤供給部５５に粉末ガラス潤滑剤１３を装入する。このとき、配置台５２を最も上方にくるように配置する（配置台５２を上昇させておく）。なお、粉末潤滑剤貯留部５４の上方の略中央には、位置決め部５６が配備されている。

図３（ｂ）に示すように、粉末潤滑剤供給部５５を装置本体５１の上面上を水平方向に移動させて、粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備する。第２実施形態では、粉末潤滑剤供給部５５を装置本体５１左側に移動させる。粉末潤滑剤供給部５５が粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備されるようになると、粉末潤滑剤供給部５５の下方が開放されているため、粉末ガラス潤滑剤１３が自然と降下する。

図２（ｃ）に示すように、粉末ガラス潤滑剤１３が粉末潤滑剤貯留部５４内を満たすようになると、粉末潤滑剤供給部５５を水平方向に移動させる。粉末潤滑剤供給部５５が右側に移動すると、粉末潤滑剤供給部５５の側壁の下部が粉末潤滑剤貯留部５４内に装入された粉末ガラス潤滑剤１３の上面を平滑にし、装置本体５１の上面と面一の状態にする。このようにすることで、粉末ガラス潤滑剤１３を毎回所定の量を粉末潤滑剤貯留部５４に供給することができる。そして、粉末潤滑剤供給部５５が右側に移動すると、位置決め部５６は、粉末ガラス潤滑剤１３が装入された粉末潤滑剤貯留部５４の上方に配備される。

その後、加熱が終了した荒地２を冶具やマニピュレータなどで位置決め部５６に内挿し、荒地２の下面を粉末ガラス潤滑剤１３に接地させる。言い換えれば、荒地２は、粉末ガラス潤滑剤１３を介して配置台５２に配置される。なお、位置決め部５６に内挿する際においても、この加熱された荒地２は、６００℃以上を維持している。
図２（ｄ）に示すように、配置台５２を下降させて、粉末潤滑剤貯留部５４に形状を縦長にすると共に、粉末潤滑剤貯留部５４の内壁面に接するように備えられた粉末潤滑剤押圧部材５９を粉末潤滑剤貯留部５４の中央に向けて移動させる。このとき、図３（ｄ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、荒地２は、粉末潤滑剤押圧部材５９によって、粉末ガラス潤滑剤１３を四方から押し付けられる。このように、粉末潤滑剤押圧部材５９が、粉末ガラス潤滑剤１３を粉末潤滑剤貯留部５４の四方から中央に向かって押圧することで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を押し固めるように塗布することができる。第２実施形態では、荒地２の上下方向中央より下側半分程度の範囲が塗布される。

このとき、粉末ガラス潤滑剤１３は、６００℃以上に加熱された荒地２に接触して溶融することとなり、溶融した粉末ガラス潤滑剤１３が荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜として形成される。荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜が形成されると、配置台５２を上昇させて、この荒地２を上方に移動させる。つまり、荒地２を図３（ｃ）の位置まで戻す。位置決め部５６に内挿されたときの位置に戻った荒地２を冶具やマニピュレータなどで取り出す。

このようにすることで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を短時間で、且つ厚く塗布することができる。また、本発明の塗布装置５０を用いることで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜を均等に形成することできる。
なお、第２実施形態におけるその他の構成、奏する作用効果は第１実施形態と略同じであるため、その説明は省略する。
［第３実施形態］
次に、本発明の塗布装置５０における第３実施形態について、図面に基づき詳しく説明する。

図４に示すように、第３実施形態に係る塗布装置５０の構成は、以下の点において、第１実施形態の装置（図２参照）と略同じである。
すなわち、第３実施形態の塗布装置５０は、荒地２を載置する配置台５２と、配置台５２を取り囲むように配備されている周囲体５３と、配置台５２の上面と周囲体５３の内壁面とで形成され、粉末ガラス潤滑剤１３が装入される粉末潤滑剤貯留部５４（凹部）と、を有している点が同じである。これら配置台５２、周囲体５３は、直方体形状の筐体からなる装置本体５１（図示しない）の内部に格納されるようにしてもよい。その際には、装置本体５１に対して、粉末ガラス潤滑剤１３を粉末潤滑剤貯留部５４に供給する粉末潤滑剤供給部５５（図４では、図示せず）が配備されるとよい。

しかしながら、第３実施形態では、図４に示すように、配置台５２が床面Ｆに据え付けられていて、その配置台５２の周囲に配備されている周囲体５３が上下方向に移動可能とされている点が、第１実施形態や第２実施形態とは異なっている。つまり、第３実施形態では、配置台５２が固定体であり、周囲体５３が移動体である。また、配置台５２の上面は、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する範囲（高さ）に基づいて、床面Ｆから所定の高さに配置されている。

また、配置台５２の上面に位置決め部５６が備えられている点も異なっている。位置決め部５６は、少なくとも２つ以上の長尺の丸棒材で形成された支持部材５７で構成され、配置台５２の上面に立設されている。なお、第３実施形態では、長尺の丸棒材である位置決め部５６を、配置台５２の上面に等間隔に４本立設している。なお、位置決め部５６は、角を丸めた角棒材であってもよい。

位置決め部５６の高さは、冶具やマニピュレータなどで荒地２を掴んだ状態で、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布するため、荒地２より若干低くする。例えば、図４に示すように、位置決め部５６の高さを荒地２の高さの３分の２程度にするとよい。
次に、上述した第３実施形態の塗布装置５０を用いて、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布する塗布方法について、図面に基づき詳しく説明する。

図４（ａ）に示すように、まず、周囲体５３を最も下方に配置する（周囲体５３の下面を床面Ｆに接地させる）。その後、粉末潤滑剤供給部５５から周囲体５３（粉末潤滑剤貯留部５４）のテーパ状の上方終端まで、粉末ガラス潤滑剤１３を装入する。
粉末潤滑剤貯留部５４内に粉末ガラス潤滑剤１３を装入した後、加熱が終了した荒地２を冶具やマニピュレータなどで位置決め部５６に内挿し、荒地２の下面を粉末ガラス潤滑剤１３（配置台５２）に接地させる。なお、位置決め部５６に内挿する際においても、この加熱された荒地２は、６００℃以上を維持している。

図４（ｂ）に示すように、周囲体５３を昇降機構などで上昇させて、粉末潤滑剤貯留部５４に形状を縦長にすると共に、粉末ガラス潤滑剤１３を上方に移動させる。このとき、粉末ガラス潤滑剤１３は、周囲体５３がテーパ状に形成されていることにより、スムーズに上方に移動する。そして、荒地２は、粉末ガラス潤滑剤１３内に埋もれるようになる。第３実施形態では、荒地２の上下方向中央より下側半分程度の範囲が埋もれるようになる。

このとき、粉末ガラス潤滑剤１３は、６００℃以上に加熱された荒地２に接触して溶融することとなり、溶融した粉末ガラス潤滑剤１３が荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜として形成される。荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜が形成されると、周囲体５３を下降させて、粉末ガラス潤滑剤１３を下方に移動させる。その後、粉末ガラス潤滑剤１３の皮膜が形成された荒地２を冶具やマニピュレータなどで取り出す。

このようにすることで、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を確実、且つ効率的に塗布することができる。また、位置決め部５６を配置台５２の上面に備えることで、冶具やマニピュレータなどで荒地２を掴んだまま、荒地２の表面に粉末ガラス潤滑剤１３を塗布することができる。
なお、第３実施形態におけるその他の構成、奏する作用効果は第１実施形態と略同じであるため、その説明は省略する。

以上述べたように、第１実施形態の塗布装置５０〜第３実施形態の塗布装置５０のいずれを用いたとしても、熱間鍛造する前の被加工材２の表面に、効率的且つ確実に粉末潤滑剤１３を塗布できると共に、被加工材２の表面に塗布された粉末潤滑剤１３の皮膜が均等になるように形成することが可能となる。ひいては、金型３と被加工材２との間に良好な潤滑性を確保しつつ据え込み鍛造を行うことができるようになる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１ 据え込み鍛造装置
２ 被加工材（荒地）
３ 金型
４ 下金型
５ 上金型
６ 型上部
７ 型下部
８ 孔部
９ 貫通孔
９ａ 内側傾斜面
１０ ノックアウト棒
１１ ポンチ
１２ 液体潤滑剤（液体ガラス潤滑剤）
１３ 粉末潤滑剤（粉末ガラス潤滑剤）
５０ 塗布装置
５１ 装置本体
５２ 配置台
５３ 周囲体
５４ 粉末潤滑剤貯留部
５５ 粉末潤滑剤供給部（粉末供給箱、粉箱）
５６ 位置決め部
５７ 支持部材
５８ 昇降手段
５９ 粉末潤滑剤押圧部材
Ｗ 鍛造品
Ｆ 床面

Claims (8)

1. 熱間鍛造する前の被加工材の表面に粉末潤滑剤を塗布する塗布装置であって、
   前記塗布装置は、前記被加工材を載置乃至は上方に配置する配置台と、
   前記配置台を取り囲むように配備されている周囲体と、
   前記配置台の上面と前記周囲体の内壁面とで形成され、前記粉末潤滑剤が装入される粉末潤滑剤貯留部と、を有しており、
   前記配置台と前記周囲体とは、互いに上下方向に移動可能とされており、
   前記配置台及び前記周囲体のいずれかが上下方向に移動することによって、前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更され、
   前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更されることによって、前記被加工材の表面に前記粉末潤滑剤が塗布可能とされていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記配置台の上面乃至は上方には、前記被加工材の軸心が上下方向を向くように保持する位置決め部が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記周囲体の内壁面は、下方に向けて先細り状とされたテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布装置。
4. 前記粉末潤滑剤貯留部には、前記粉末潤滑剤を当該粉末潤滑剤貯留部の中央に集める粉末潤滑剤押圧部材を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗布装置。
5. 前記周囲体の上面を水平方向に移動することで前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を供給する粉末潤滑剤供給部を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の塗布装置。
6. 前記配置台の上面乃至は上方には、前記被加工材の軸心が上下方向を向くように保持する位置決め部が備えられていて、
   前記周囲体の上面を水平方向に移動することで前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を供給する粉末潤滑剤供給部を有していて、
   前記粉末潤滑剤供給部と前記位置決め部とは、互いに連結されており、水平方向に連動するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
7. 前記粉末潤滑剤は、ＳｉＯ_２を主たる成分とすること特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の塗布装置。
8. 被加工材を載置乃至は上方に配置する配置台と、前記配置台を取り囲むように配備されている周囲体と、前記配置台の上面と前記周囲体の内壁面とで形成され、粉末潤滑剤が装入される粉末潤滑剤貯留部とを有し、前記配置台と前記周囲体とが互いに上下方向に移動可能とされている塗布装置を用いて、熱間鍛造する前の被加工材の表面に前記粉末潤滑剤を塗布するに際しては、
   前記粉末潤滑剤貯留部に前記粉末潤滑剤を装入し、
   前記配置台に被加工材を載置乃至は上方に配置し、
   前記配置台及び前記周囲体のいずれかを上下方向に移動することによって、前記粉末潤滑剤貯留部の形状を変更し、
   前記粉末潤滑剤貯留部の形状が変更されることによって、前記被加工材の表面に前記粉末潤滑剤を塗布する
   ことを特徴とする塗布方法。