JPH06126494A - ゴムモールドを使用する粉末圧粉成形法及び粉末充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴムモールドを使用する粉末圧粉成形法にお
いてゴムモールドへの粉末充填量を正確にする。 【構成】 永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微細粉
末が充填されたゴムモールド１０に着脱自在にかつ気密
にプッシャーガイド部材２１を固定し、プッシャーガイ
ドのガイド孔から粉末をゴムモールド１０内に空気選択
透過性を有するプッシャー２０、２２により充填する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゴムモールドを使用し
て、永久磁石、超磁歪材料などの磁気異方性材料、軟質
磁性材料、構造材料、電気・電子材料、工具材料、自動
車用部品などの粉末をダイプレス機のパンチによる圧力
とゴムの変形力を利用して圧粉して圧粉成形体を製造す
る方法（以下「ゴムモールドダイプレス法」と言う）及
び粉末充填装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公昭５５−２６６０１号公報による
と、金型中にあらかじめ成形したゴム容器を入れ、この
ゴム容器中に希土類コバルト合金粉末を入れてから、平
行ダイプレスし、ゴム容器を圧力媒体として使用するこ
とにより垂直ダイプレスと同様にまで磁気特性を改良さ
せるゴムモールドダイプレス法が開示されている。しか
しこの公報ではフェライト磁石の磁気特性はむしろ悪く
なるとの説明がある。

【０００３】さらに本出願人は、欧州特許公開公報第０
４８８３３４号（１９９２年６月３日公開）において、
以下の点を特徴のいくつかとするゴムモールドダイプレ
ス法及び装置を提案した。 （１）永久磁石粉末およびチタンなどの永久磁石粉末以
外の微細粉末をゴムモールドに高密度に充填しあるいは
予備成形体を充填し、圧粉体の割れ、欠けなどを防止す
る。 （２）ゴムモールドへの粉末の高密度充填、磁界印加、
ダイプレス、圧粉体のゴムモールドからの取り出し、を
ゴムモールドを搬送する周回経路で行う。 （３）ゴムモールドがダイプレス機の上下パンチと面す
る上下側の少なくとも一方が、ゴムモールドがダイプレ
ス機のダイと面する側方部のゴムより硬質であるゴムモ
ールド。 （４）粉末の充填は、ゴムモールドの上部にガイド枠を
固定し、後者の中まで粉末を盛り上げた後プッシャーで
加圧して行う充填する。 （５）磁界中配向をパルス磁界により行う。 （６）ダイプレス機外でパルス磁界を粉末に印加し、ダ
イプレス機内では無磁界圧縮を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、自然充
填密度から高密度充填までの広い範囲でゴムモールドダ
イプレス法を実施し、従来の方法では、ゴムモールド内
に充填された粉末がゴムモールドの圧力により圧縮され
たときに起こるゴムモールド特有の変形に伴う現象に注
目した。すなわち、通常のダイプレスでは粉末はプレス
軸方向に加圧されるので、圧粉体の寸法のばらつきはプ
レス軸方向が主であるが、ゴムモールドダイプレス法で
はプレス軸と直交方向にも粉末が力を受けるから、その
方向にも寸法がばらつく。ゴムモールドダイプレス製品
の主たるものである焼結品などは扁平形状のものが多
く、扁平面は最終的に仕上げ加工しても端面は焼結のま
ま使用して加工コストを下げたいと言う要求が強いが、
ゴムモールドを使用した圧粉製品ではこのような要求に
応えられないこともある。このようにプレス軸と直交方
向の寸法がばらつく原因は粉末充填量がロットにより変
動することである。

【０００５】粉末充填量のロットによる変動を防止する
ためには本出願人が前掲欧州特許公開公報にて開示した
ように、粉末をゴムモールドに充填する前に計量するこ
とが有効である。すなわち、一定寸法の圧粉体を量産す
るためには粉末をゴムモールドに全量充填するまえに計
量し、計量された一定重量又は体積の粉末をゴムモール
ドに充填し、圧縮することが重要になる。ここで、計量
は秤量器などを使って正確に実施できるが、この秤量さ
れた粉をゴムモールド中に全部充填することが意外に難
しいことが分かった。すなわち、粉末を受け皿からゴム
モールド内へ計量されたとおりの量正確に充填するに
は、プッシャーをガイド枠に沿ってゆっくり下降させな
ければならなず、量産性の低下を招く。もし加工速度を
速くすると粉末がプッシャーとガイド枠の間の隙間から
飛び出し、粉末の充填量が不正確になる。

【０００６】以上粉末を予め計量する方法について説明
したが、ゴムモールドと充填粉末の合計量を測定し、所
定量に達したときに充填を中止する方法によっても充填
量を管理できるが、この方法の場合もプッシャーによる
加圧により粉末の吹き出しが起こる。

【０００７】さらに、前掲欧州特許公開公報で開示した
ガイド枠を使用して高密度充填を行う場合だけでなくよ
り低密度に充填する場合でも充填粉末量の変動による寸
法ばらつきはプレス軸と垂直な方向の寸法もばらつきが
起こり、やはり圧粉製品の全面加工は特定面の加工より
はるかに手間がかかる。

【０００８】したがって、本発明は、ゴムモールドダイ
プレス法においてゴムモールドへの粉末充填量を高度に
管理することができる方法を提供することを目的とす
る。また本発明はこの方法の実施に使用する充填装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第一の方法
は、永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微細粉末（以
下「粉末」と言う）が充填されたゴムモールドをダイプ
レス機のパンチにより圧縮する粉末圧粉成形法におい
て、前記ゴムモールドに着脱自在にかつ気密にプッシャ
ーガイド部材を固定し、前記プッシャーガイドのガイド
孔から前記粉末を前記ゴムモールド内に空気選択透過性
を有するプッシャーにより充填することを特徴とする。
永久磁石は代表的磁気異方性材料であり、ＴｂＦｅ₂ な
どの超磁歪材料も磁気異方性材料である。また、本発明
の装置は、永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微細粉
末（以下「粉末」と言う）が充填されたゴムモールドを
ダイプレス機のパンチにより圧縮する粉末圧粉成形装置
において、前記ゴムモールドに着脱自在にかつ気密に固
定されたプッシャーガイド部材と、前記プッシャーガイ
ドのガイド孔から前記粉末を前記ゴムモールド内に充填
するための空気選択透過性を有するプッシャーとを備え
たことを特徴とする。

【００１０】本発明において、「永久磁石粉末」、「微
細粉末」、「ゴムモールド」、「パンチ」、「ダイプレ
ス機」、「周回経路」は本出願人の前掲欧州特許公開公
報に定義されかつ／または具体的に例示されているとお
りである。そこに例示されたゴムモールドの例を図３の
（ａ）〜（ｃ）に示す。図中、１０はゴムモールド、２
はダイ、１ｂは下パンチ、１０ｋはゴムからなる底であ
る。ダイプレス機はロータリー式でも非ロータリー式の
何れでも良い。またダイ、パンチは金属の他に一部また
は全部をエンジニアリングプラスチックとすることがで
きる。本発明はかかるゴムモールドダイプレス法及び装
置に適用される粉末の充填方法の改良に関するものであ
る。ただし、粉末の圧粉成形とは欧州特許公開公報に開
示された「圧粉体」の成形のみならず、同様の「予備成
形体」の成形も含むものである。

【００１１】したがって本発明の第二の方法は、永久磁
石粉末あるいは永久磁石以外の微細粉末（「粉末」）が
充填されたゴムモールドをダイプレス機のパンチにより
圧縮する粉末圧粉成形法において、予備成形用ダイに着
脱自在にかつ気密にプッシャーガイド部材を固定し、前
記プッシャーガイドのガイド孔から前記粉末を前記予備
成形用ダイ内に空気選択透過性を有するプッシャーによ
り充填することを特徴とするゴムモールドを使用する粉
末の圧粉成形方法である。また、本発明の粉末充填装置
は、粉末を予備成形する予備成形用ダイと、これに着脱
自在にかつ気密に固定されたプッシャーガイド部材と、
前記プッシャーガイドのガイド孔から前記粉末を前記予
備成形用ダイ内に充填するための空気選択透過性を有す
るプッシャーとを備えたことを特徴とする。

【００１２】上述のような空気選択透過性をもつプッシ
ャーを使用することによりプッシャ−の降下速度を著し
く緩慢にせずに、粉末をゴムモールド又は予備成形ダイ
中に均一に正確に充填することができる。以下、主とし
て本発明によるゴムモールドへの充填について説明する
が、この説明は同様に予備成形用ダイへの充填にも該当
するものである。

【００１３】また、本発明の好ましい実施態様は、粉末
を予め一定量に計量した後に前記ゴムモールドに充填す
ることを特徴とし、さらに、ゴムモールドへの粉末の充
填、磁界印加、ダイプレス、圧粉体のゴムモールドから
の取り出し、をゴムモールドを搬送する周回経路で行う
ことを特徴とする。

【００１４】さらに、ゴムモールドにはダイ側に面取り
をする、上下パンチのゴムモールドに面する側でかつ少
なくともダイと接する部分には硬質物質からなるバック
アップリングあるいはバックアッププレートを固定する
などの方法を単独であるいは組み合わせて採用すること
によりダイプレス成形の能率、品質を高めることができ
る。

【００１５】またゴムモールドへの粉末充填、ダイプレ
ス、圧粉体のゴムモールドからの圧粉体の取出しを周回
経路で行うことにより、能率を著しく高めることができ
る。

【００１６】

【作用】本発明が最も特徴とするのは粉末をゴムモール
ドに充填するために空気の選択透過性をもつプッシャー
を使用し、プッシャーによる粉末充填中に空気の選択透
過性プッシャーにより粉末のみをゴムモールドに充填
し、粉末飛び出しを招かずにゴムモールドのキャビティ
外に空気を排出できるようにするところにある。その結
果短時間で粉末の全量をゴムモールドに充填できるよう
になる。空気の選択透過性を付与するには微粉末はプッ
シャーから通さないようにする必要がある。

【００１７】さらに、粉末充填後にはパンチによるゴム
モールドの圧縮が行われるので、プッシャーガイドはゴ
ムモールドから取り外されなければならない。このため
にはプッシャーガイドは着脱自在でなければならない。
またプッシャーガイドとゴムモールドとを気密に固定し
て、気体とともに粉末がゴムモールド外に洩れでないよ
うにする必要がある。

【００１８】プッシャーによる充填を開始する前には、
粉末はゴムモールドとプッシャーガイド内に存在する
が、粉末をこれらに入れる方法は自然充填、シェーカー
による充填、あるいは前掲欧州特許公開公報で開示した
ようなスクリューロッドにより粉末を混合圧縮した後充
填する方法、磁力により吸引充填する方法、ゴムモール
ドを揺すりながら粉末を充填する方法などいかなる方法
であってもよい。

【００１９】ゴムモールドダイプレス法は、圧粉体の重
量のばらつきが少ないことが要求される製品に適用され
るから、粉末を予め一定量に計量した後にゴムモールド
に充填することにより、ダイプレスの軸方向と直交方向
の寸法ばらつきを非常に少なくすることができる。ま
た。ガイドに粉末が付着し易い場合は、ガイドに振動を
加えることにより容易に粉末を取り除くことができる。

【００２０】また、ゴムモールドを使用するダイプレス
法は、上記の要求とともに小型部品を膨大な数量で生産
する必要があるから、ゴムモールドへの粉末の充填、ダ
イプレス、圧粉体のゴムモールドからの取り出し、をゴ
ムモールドを搬送する周回経路で行う圧粉成形方法にお
いて、前記粉末の充填に本発明法を適用することが好ま
しい。

【００２１】

【実施例】上記のような方法を実施するためには、図１
に示すようにプッシャー２０の一部又は全部を、ポーラ
ス焼結金属、セラミック性フィルター、繊維フィルタ
ー、布フィルター、紙フィルターなどのフィルター状物
質２２で作ることができる。図中、２１は筒状ガイドで
あり、プッシャー２０を案内するとともに、プッシャー
２０が下降するときにゴムモールド１０との間を気密に
保って、粉末５がゴムモールド１０と筒状ガイド２１の
間の隙間から粉末５が飛び出さないようにする。また真
空ポンプなどを利用して、ガイド内の空気をフィルター
を通じて強制的に排気してもよい。また充填後フィルタ
ーに付着又は残存する微粉を取り除くためプッシャー２
０を回転させたり、振動させてもよい。さらに、プッシ
ャー内部からフィルターに向けてエアブローを行い、残
留粉末を取り除いてもよい。

【００２２】図２に示すように、フィルター物質を使用
する代わりにプッシャーの全周にブラシ２３を設けるこ
とによっても空気の選択透過性を実現することができ
る。ブラシは直径が０．０１〜１００ミクロンの金属、
無機物質の繊維を１ｍｍ² 当たり１００本以上密に配列
することにより製作される。

【００２３】図４は内部を空気が出入りできるプッシャ
ーを使用した粉末圧入装置の実施例を示す。プッシャー
２０はエアシリンダーより加えられる０．１〜３００ｋ
ｇ／ｃｍ² の圧力の気体により下降して粉末をゴムモー
ルド１０に押し込むようになっている。プッシャー２０
の先端にはパッキング３０が取り付けられて、プッシャ
ー２０とガイド２１の間を気密に封止している。またパ
ンチ２２の先端にはポット状金属製フィルター２２が埋
め込まれている。フィルター２２の内部にはガイド２１
の空気通路２１ａが形成されており、その一端は空気出
入り口３３となっている。この空気出入り口３３にはポ
ンプ又は圧縮空気又は不活性ガス源と接続し、フィルタ
ーの目づまりを防ぎかつ迅速な充填をせしめるための真
空吸引や圧縮気体ブローができるようになっている。さ
らに、プッシャー２０は、これに固定されたシリンダー
主軸３４を回転または振動させることによって、プッシ
ャー先端部に付着した粉末をこすり落とすことができ
る。なお、３０は台、３５は下パンチ、３６はバックア
ッププレートである。

【００２４】図１、２ではプッシャーガイドとして筒状
ガイド２１を示したが、これに限定されず例えば本出願
人の欧州特許公開公報（図２）にしめしたようなガイド
枠であっても採用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、粉末をゴムモール
ドに充填してダイプレスにより同じ寸法の製品を多数製
造する際に製品の寸法のばらつきを少なくするためには
ゴムモールド中での粉末の変形を一定にする必要がある
が、ゴムモールドダイプレス法では充填の１回毎の充填
量が異なるとプレス軸方向と直交方向の変形が各ロット
間でばらついて、寸法のばらつきが大きくなる。そこで
プッシャーにより一定の充填を行う必要があるが、プッ
シャーの下降速度を量産性を満足するように速くする
と、粉末の飛び出しにより充填量の変動を招いた。請求
項１、２、５、６の発明はこのような充填量の変動を防
止し、充填量を一定にすることができる。同様に予備成
形体の重量の変動を少なくすることができる。

【００２６】請求項３の方法では予め正確に計量された
粉末をゴムモールド内に充填することができるので、さ
らに充填量の精度が高くなるので、仕上げ加工のコスト
を削減に大きく寄与する。

【００２７】請求項４の方法は量産性が極めて高くな
り、寸法のばらつきが少ない製品を多量に製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】本発明の別の実施例を示す図である。

【図３】ゴムモールドダイプレス法の幾つかの態様を説
明する図である。

【図４】本発明の別の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ パンチ ２ ダイ ５ 粉末 １０ ゴムモールド ２０ プッシャー ２１ 筒状ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 修 京都府京都市西京区松室追上町22番地の１ エリーパート２ 401号 インターメタ リックス株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微
   細粉末（以下「粉末」と言う）が充填されたゴムモール
   ドをダイプレス機のパンチにより圧縮する粉末圧粉成形
   法において、前記ゴムモールドに着脱自在にかつ気密に
   プッシャーガイド部材を固定し、前記プッシャーガイド
   のガイド孔から前記粉末を前記ゴムモールド内に空気選
   択透過性を有するプッシャーにより充填することを特徴
   とするゴムモールドを使用する粉末の圧粉成形方法。
2. 【請求項２】 永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微
   細粉末（以下「粉末」と言う）の予備成形体が充填され
   たゴムモールドをダイプレス機のパンチにより圧縮する
   粉末圧粉成形法において、予備成形用ダイに着脱自在に
   かつ気密にプッシャーガイド部材を固定し、前記プッシ
   ャーガイドのガイド孔から前記粉末を前記予備成形用ダ
   イ内に空気選択透過性を有するプッシャーにより充填す
   ることを特徴とするゴムモールドを使用する粉末の圧粉
   成形方法。
3. 【請求項３】 前記粉末を予め一定重量又は体積に計量
   した後に前記ゴムモールド又は予備成形用ダイに充填す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載のゴムモールド
   を使用する粉末の圧粉成形方法。
4. 【請求項４】 ゴムモールドへの粉末の充填、ダイプレ
   ス、圧粉体のゴムモールドからの取り出し、をゴムモー
   ルドを搬送する周回経路で行うことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載のゴムモールドを使用する粉末の圧粉
   成形方法。
5. 【請求項５】 永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微
   細粉末（以下「粉末」と言う）をゴムモールドへ充填す
   る装置において、前記ゴムモールドに着脱自在にかつ気
   密に固定されたプッシャーガイド部材と、前記プッシャ
   ーガイドのガイド孔から前記粉末を前記ゴムモールド内
   に充填するための空気選択透過性を有するプッシャーと
   を備えたことを特徴とする粉末充填装置。
6. 【請求項６】 永久磁石粉末あるいは永久磁石以外の微
   細粉末（以下「粉末」という）を予備成形するための予
   備成形用ダイと、これに着脱自在にかつ気密に固定され
   たプッシャーガイド部材と、前記プッシャーガイドのガ
   イド孔から前記粉末を前記予備成形用ダイ内に充填する
   ための空気選択透過性を有するプッシャーとを備えたこ
   とを特徴とする粉末充填装置。